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氧化钇稳定氧化锆(YSZ)是目前用于固体氧化物燃料电池(SOFC)和氧传感器的最成功的电解质材料,具有较高的氧离子导电率、优秀的耐氧化和耐腐蚀性能及不与电极材料反应等优点。但是,YSZ电解质的烧结温度(通常>1400℃)和工作温度(通常>800℃)较高,不利于民用化进程。因此,YSZ材料的掺杂改性,优化成型方式、烧结制度以改善电解质的性能,达到降低烧结和工作温度等目的已成为材料研究领域的热点。本文主要对不同含量的Bi2O3掺杂3YSZ和8YSZ,在不同烧结制度下烧结,对烧成固体电解质的成分组成,微观结构、形貌,电学性能等进行了分析,研究了Bi2O3-Y2O3-ZrO2系材料的掺杂固溶机制,探讨用作氧传感器和SOFC电解质材料的最优组分,为进一步研究YSZ电解质的掺杂改性提出具有应用价值的实验依据。通过在部分稳定氧化锆(3YSZ)中掺杂1-12mol%Bi2O3,于850-1100℃烧结,探讨了Bi203掺杂量和ZrO2烧结制度之间的关系,运用阿基米德法对样品的体积密度进行了测试,利用X射线衍射方法和扫描电镜分别对烧成块体的成分和形貌进行了分析,结果表明,Bi2O3掺杂可以提高YSZ烧结活性,有效降低Zr02的烧结温度,3mol%Bi2O3-YSZ在1000℃即可烧成,致密度可达95%以上;Bi203掺杂诱导Zr02晶体中四方和单斜相的转变,起到了细化晶粒的作用;未完全固溶的Bi203偏析于Zr02晶界处,部分以6-Bi2O3形式存在。在不同温度下对Bi203掺杂YSZ块体进行了电导率分析,结果表明,δ-Bi203的形成和Bi203的固溶过程中的原子置换都起到了增加材料氧空位的作用,可以有效提高物质的氧离子电导率。利用凝胶注模工艺,以Bi203掺杂3YSZ和8YSZ为材料制作了管状氧传感器,利用自制检测设备,分析了不同成分的氧传感器的开关温度变化。结果表明,Bi2O3掺杂YSZ可以降低氧传感器的开关温度至400℃左右,但同时可能会导致抗热震性的降低。3mol%Bi2O3掺杂的3YSZ可作为氧传感器理想的基体材料。利用两步烧结法,对Bi203掺杂8YSZ体系进行了烧结,对烧结块体的致密度、成分、微观形貌等进行了分析,结果表明,两步烧结法的运用可使样品在相同的致密度情况下拥有小的晶粒尺寸。利用T1＝1150℃,T2=900℃烧结10h的2mol%Bi2O3-8YSZ样品的晶粒尺寸可以从1100℃传统烧结的2μm降低到1μm。材料体系晶粒尺寸的减小,提高了烧结体的抗热震性能,改善8YSZ机械性能差的缺点。