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铋层状结构无铅压电陶瓷因具有居里温度高、机械品质因数高和低的介电损耗等优异性能而被人们广泛研究。但不足之处在于铋层状结构陶瓷压电活性低,难以在生活中应用。为了改善铋层状结构陶瓷的压电性能,国内外科研工作者主要采用化合价或离子半径相近的元素掺杂改性或改进制备工艺如织构化等来实现。根据相关文献报道,掺杂改性的方法主要有A位、B位、A/B位复合掺杂改性和外加添加剂。本论文以Bi4Ti3O12(Tc～675℃)铋层状陶瓷为基体,系统地研究A、B位离子掺杂改性对Bi4Ti3O12陶瓷的相结构、微观形貌及电学性能的影响。研究内容主要由以下三个部分组成:首先,采用固相法制备了WO3掺杂Bi4Ti3O12(Bi4Ti3-x Wx O12,BITW,0.00≤x≤0.16)铋层状高温压电陶瓷,研究了B位W6+掺杂对Bi4Ti3O12(BIT)陶瓷晶体微观结构与电性能的影响。结果表明:适量的W6+掺杂可以降低BIT陶瓷的晶粒尺寸并使其均匀,有效地提高了陶瓷的致密度,且WO3的引入降低了BIT陶瓷的电导率和介电损耗,提高了其电性能。当WO3掺杂量x=0.14时,陶瓷具有如下优异性能:压电常数d33=16 p C/N,平面机电耦合系数kp=8.1%,机械品质因数Qm=1942,介电常数εr=160(@100k Hz),介电损耗tanδ=1.6%(@100 k Hz),居里温度Tc=632℃,在500℃下的电阻率ρ=9.4×107(Ω·cm),表明BITW陶瓷在高温应用方面具有很大的前景。其次,以优化组成的Bi4Ti2.86W0.14O12陶瓷为基础,采用Na+和Ce3+进行A位掺杂,制备了(Na0.5Ce0.5)x Bi4-x Ti2.86W0.14O12(NC100x-BITW,x=0～0.12)陶瓷,研究了(Na0.5Ce0.5)掺杂对Bi4Ti2.86W0.14O12陶瓷晶体微观结构与电性能的影响。通过XRD可以看出所有组分陶瓷都具有三层的铋层状结构。随着(Na0.5Ce0.5)含量的增加,SEM结果看出晶粒尺寸呈现出先增加后减小的趋势,居里温度Tc从632℃逐渐降低到595℃。当(Na0.5Ce0.5)含量x=0.06时,陶瓷具有最优异的性能:压电常数d33=21.1 p C/N,平面机电耦合系数kp=7.2%,机械品质因数Qm=4978,介电常数εr=147(@100 k Hz),介电损耗tanδ=0.27%(@100 k Hz),居里温度Tc=614℃,在500℃下的电阻率ρ=4.3×108(Ω·cm),压电常数和电阻率的提高可以拓展该材料在高温传感器制作领域的应用。最后,仍以优化组成的Bi4Ti2.86W0.14O12陶瓷为基础,采用K+和Ce3+进行A位掺杂,制备了(K0.5Ce0.5)x Bi4-x Ti2.86W0.14O12(KC100x-BITW,x=0～0.10)陶瓷,研究了(K0.5Ce0.5)掺杂对Bi4Ti2.86W0.14O12陶瓷晶体微观结构与电性能的影响。XRD结果表明所有组分陶瓷都为三层的铋层状结构,适量的(K,Ce)使陶瓷的晶粒细化,同时也降低了其介电损耗,改善了陶瓷的压电、机电性能。当掺杂量x=0.08时,陶瓷有着最优异的性能:压电常数d33=24p C/N、机电耦合系数kp=5.2%、介电损耗tanδ=0.28%,机械品质因数Qm=6766和居里温度Tc=611℃。此外,介电温谱和热稳定性研究显示(K0.5Ce0.5)x Bi4-x Ti2.86W0.14O12陶瓷具有良好的介电和压电稳定性,可用于高温压电器件领域。