随着陶瓷基功能化器件越来越趋于小型化、集成化和多功能化,功能单一的陶瓷材料已难以满足现有的陶瓷基器件的性能要求。基于此,采用流延成型技术成功制备了一种结构功能一体化的压电陶瓷/结构陶瓷层状复合材料,并对复合材料的共烧结行为和电学、力学性能进行了系统地研究。首先,采用流延成型技术成功地制备出0.90PZT-0.05PMS-0.05PZN生片,将生片进行叠层、热压,并在1150℃烧结4h,可得到致密、性能优良的压电陶瓷;再用同样的方法制备Al₂O₃陶瓷,为了使上述压电陶瓷与Al₂O₃陶瓷实现共烧结,研究了玻璃相含量对Al₂O₃陶瓷致密性的影响,发现60wt%Al₂O₃-20wt%Bi₂O₃-10wt%SiO₂-10wt%B₂O₃组分在1150℃下烧结4h,可以得到致密度较高且晶粒生长良好的Al₂O₃陶瓷。通过共烧结技术将上述制备的0.90PZT-0.05PMS-0.05PZN生片和Al₂O₃生片叠层复合制备出PZT基压电陶瓷/Al₂O₃陶瓷层状复合材料,研究了PZT及Al₂O₃的固含量、层厚比及共烧结温度等对复合陶瓷的显微结构及界面结合强度的影响。结果表明:当PZT生片和Al₂O₃生片的固含量分别为45%和65%、层厚比为2:1且共烧温度为1150℃时,可得到收缩率匹配且界面结合良好的PZT基压电陶瓷/Al₂O₃陶瓷层状复合材料,该复合陶瓷的界面剪切强度为61MPa,共烧后压电层的介电常数为865,介电损耗为0.52,压电常数d₃₃为213pC/N,机电耦合系数k_p为0.43,结构层的摩擦系数为0.725。为了避免在共烧结过程中PbO向结构层中扩散,通过在结构层中掺杂PbO来取代部分的Bi₂O₃,以抑制压电层中PbO及结构层中Bi₂O₃的扩散。结果表明:当结构层中PbO的掺杂量为15wt%时,共烧后压电层晶粒生长致密,且压电层中的Pb相对含量由掺杂前的57.6%增至70%,复合陶瓷的界面剪切强度为75MPa,共烧后压电层的介电常数为1103,介电损耗为0.39,压电常数d₃₃为301pC/N,机电耦合系数k_p为0.55,结构层的摩擦系数为0.752,说明在结构层中掺杂15wt%PbO有助于提升复合陶瓷的界面结合强度和电学性能。基于本文制备的PZT基压电陶瓷/Al₂O₃陶瓷层状复合材料具备优良的电学性能和耐磨损性能,因此,它在超声电机的压电陶瓷片/定子弹性体的一体化联接方面存在潜在的应用前景。