压电陶瓷超声换能器凭借其优良的压电性能,较低的制造成本在医学、工业、交通运输和军事等领域有着极为广泛的应用。在该类换能器的设计中,压电陶瓷的形状和分布对换能器的性能起着至关重要的作用,然而由于陶瓷的高硬度、高脆性等特点,传统的加工工艺难以制造出具有空间异构的超声换能器以满足特殊结构的检测需求。光固化陶瓷3D打印技术成型速度快、无需模具、精度高,易于满足空间异构压电陶瓷的制备需求,该技术基于光固化与逐层叠加的制造原理,其制件内部结构和性能参数在不同方向存在一定的差异。除了制备工艺,压电陶瓷的类别也对超声换能器的应用影响较大,无铅压电陶瓷中不含有重污染物铅,不会对人体与环境造成危害,是未来压电陶瓷的发展趋势,而基于透明无铅压电陶瓷制作而成的透明超声换能器,在透明触控、光声成像、自供电触摸屏和透明机器人等方面有着巨大的应用前景。综上,本论文主要围绕3D打印无铅压电陶瓷及超声换能器,比较了打印钛酸钡压电陶瓷轴径向的差异,并对透明超声换能器的制作与应用展开了研究,主要研究内容如下:（1）制备块状钛酸钡压电陶瓷,研究了打印陶瓷轴径两向在物相结构、力学性能、微观形貌及电学性能等方面的差异,并探讨了冷等静压工艺对轴径两向性能与差异的影响。结果表明,相较于径向,轴向的相对介电常数(εrt～2546)、压电系数(d33～208p C/N)与机电耦合系数（kp～0.276）较高,纵横波声速(V7)～4784m/s,V～2413m/s)、居里温度（Tc～117.5℃）、介电损耗（tanδ～0.032）与体积模量（83.83GPa）较低,并且轴向断面孔隙较少,晶粒尺寸较大。当素坯经冷等静压处理过后,陶瓷轴径两向差异获得明显缩小,各项参数均有显著提升。基于该陶瓷,还设计并制作了12阵元碗状超声换能器,其中心频率为2.09MHz,-6d B的相对带宽为14.05%,声学仿真结果表明,该超声换能器具有良好的自聚焦效应,焦区位于深度方向～7mm处,能满足一些需求较高超声能量的应用。（2）制备[Li0.04(K0.5Na0.5)0.96]Nb O3-1.5%La2O3-0.5%Sm2O3压电陶瓷,探究了稀土La/Sm、烧结温度和与保温时间对陶瓷微观形貌、物相结构与电学性能的影响。结果表明,陶瓷呈纯的钙钛矿结构,相结构为赝立方相。其中,在1120℃下保温6h制得的陶瓷具有优良的压电性能与较高的密度(d33～120p C/N,kt～0.37,ρ～4.27g/cm~3),其断面孔隙较少,晶粒间隙处有液相出现。当受到407nm波长激光激发时,该陶瓷能展现出强的红黄光发射。适当调控烧结温度,在500-800nm波长范围内,该陶瓷的透光率可以达到36%。（3）制备[Li0.04(K0.5Na0.5)0.96]Nb O3-0.5%Er2O3压电陶瓷,首先探究了稀土Er、烧结温度和与保温时间对陶瓷结构、电学及光学性能的影响。结果表明,稀土Er掺杂的KNNLN陶瓷呈纯的钙钛矿结构,相结构为正交相与四方相共存。其中,在1120℃下保温6h制得的陶瓷具有优良的压电性能(d33～97p C/N,kt～0.36)、较低的介电损耗（tanδ～0.06）和较高的居里温度（Tc～281.8℃）。当受到980nm波长激光激发时,该组分陶瓷在可见光区域与近红外光区域均存在明显的发射峰,保温时间越长,发射峰强度越强。适当调控烧结温度,该组分陶瓷的透光率能达到34.3%,并且保温时间与制备工艺对透光率有较大的影响。最后,基于该透明压电陶瓷制作了透明超声换能器,其中心频率为10.56MHz,-6d B的相对带宽为18.26%。该换能器有效耦合了多种功能于一体,能大幅提高检测的精确度。