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PZT基压电陶瓷具有高的居里温度、高的压电性能、良好的温度稳定性以及简单的制备工艺,因而广泛应用于换能器、高压发生器、驱动器以及传感器等。虽然目前商用的PZT基陶瓷已经能达到优异的综合性能,但其应用研究和理论研究还不能很好的相结合。PZT基压电陶瓷中仍有许多重要现象有待解释和进一步研究,比如弛豫铁电特征与弥散相变行为,二者的区别以及影响因素尚未深入研究,又如缺陷偶极子对介电压电性能的影响也认识不够。此外,在理论研究的基础上,材料的应用开发、器件原型的制作以及生产工艺的优化也需要深入探索。因此开展PZT基压电陶瓷的结构、性能相关性研究,以及多层结构的应用研究具有重要意义。本论文主要研究了PZnTe-PZT与PMW-PZT两种三元压电陶瓷体系的物相结构、显微结构以及电学性能,重点阐述了弥散相变行为的影响因素,并利用缺陷偶极子理论解释了介电和压电的异常现象。通过组分调节得到最佳性能的陶瓷配方,采用堆叠工艺和流延工艺制备了多层压电陶瓷器件,并研究了相关结构和性能。xPZnTe-（1-x）PZT体系中,随着x含量的增加,体系逐渐由四方相转变为三方相,晶胞c轴缩短而a轴伸长,晶胞体积下降,MPB位于x=0.08附近。PZnTe加入后,陶瓷晶粒尺寸明显下降,且随着x含量的增加晶粒尺寸基本不变。MPB组分具有最佳的铁电压电性能:Pr、d33和kp均达到最大值。体系的介电峰值温度Tm随着x含量的增加呈线性降低,降幅远远大于其他PZT基陶瓷。介温曲线中,当PZnTe加入时,介电峰出现明显的宽化现象,引入“砖壁”模型对介电宽化进行解释,结果发现晶粒尺寸越小,介电峰弥散程度越高。通过EDS分析了晶粒晶界的元素组成论证了“砖壁”模型的合理性。介电弥散还与PZnTe的掺杂效应有关,经验公式的拟合表明PZnTe含量越高,弥散相变特征越显著。PZnTe-PZT体系的介电弥散不具有频率色散效应,因此它不是弛豫铁电体。在热膨胀测试中也发现了PZnTe-PZT体系中的铁电弥散相变特征。PMW-PZT体系中,Zr/Ti=47.5/52.5为体系的三方-四方相相界。不同元素的掺杂对性能产生不同的效果,Fe掺杂体现硬性掺杂效果,Nb掺杂体现软性掺杂效果,而Mn掺杂表现为二者的结合,其综合性能最佳。重点研究了不同Mn掺杂量对PMW-PZT体系的影响,发现Mn的加入有利于提高Pr,降低Ec,增大电致应变和反转电流。当Mn的含量为0.5%时,陶瓷具有最佳性能,具体为:Tc234℃,εr（1 kHz）1958,tanδ（1 kHz）0.92%,Pr34.5μC/cm2,Ec13.8 kV/cm,S（40 kV/cm）0.216%,d33562 pC/N,kp0.70,Qm189。Mn掺杂体系极化后的样品在80℃100℃出现εr、tanδ以及kp和d31的小峰。变温XRD测试表明体系在升温过程没有发生相结构的变化。根据老化处理后介电峰和压电峰消失这一结果说明该现象与缺陷偶极子的运动有关,而对缺陷偶极子在未极化、极化、升温阶段、老化各个阶段的极化状态的改变进行描述,可以成功解释介电常数和压电常数变化的现象。TSDC测试结果也证明了缺陷偶极子理论。在多层陶瓷的堆叠工艺研究中,首先发现PMW-PZT-Mn体系的S、fr、kp、Qm和d31具有较好的温度稳定性。采用堆叠工艺制备得到了20层的多层陶瓷。多层陶瓷的热膨胀系数比单块陶瓷的大。在320 V电压,20 N预紧力下,多层结构的驱动位移可以达到3.55μm,位移随预紧力的增大略有降低。施加320 V交流电压,电压频率为100 Hz时,多层陶瓷的振动速度为1.86 mm/s。在多层陶瓷的流延工艺研究中,首先对PMW-PZT-Mn体系进行低温烧结改性,最佳的低温烧结助剂组分为:1 wt%LiBiO2+0.2 wt%CuO,可以使陶瓷在900℃980℃下烧结致密。采用流延工艺和叠层共烧工艺制备了20层的多层陶瓷膜。表征了流延成型的陶瓷粉体粒度,D50为0.439μm。测试了流延浆料的粘度,25s-1的剪切速率下为1200 mPa·s。320 V电压下多层陶瓷膜的位移为1.75μm,滞后度6%。