Sm掺杂Bi4Ti3O12陶瓷晶体结构及电性能的研究

采用固相反应工艺制备了Sm3+掺杂层状结构无铅Bi4-xSmxTi3O12(x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00,1.25)介电陶瓷.利用XRD、SEM等测试方法研究了Sm掺杂量、烧结温度和保温时间对Bi4-xSmxTi3O12 (BST) 陶瓷晶体结构及电性能的影响.结果表明:所制备的Bi4-xSmxTi3O12陶瓷均具有单一正交相结构,BST陶瓷表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.样品的铁电性能测试表明,Sm3+施主掺杂明显降低了BIT的电导率,随着Sm3+含量的增加,Sm3+逐渐有部分取代B位,由于Sm3+取代Ti4+大大降低了氧空位的浓度,使得氧空位对电畴的钉扎作用减弱,并且材料的剩余极化Pr也相应提高.     

烧结工艺对Fe/辉石基高熵陶瓷显微结构的影响

以制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系高熵玻璃陶瓷的水淬渣为主要原料,添加脱氧剂硅铁,利用常压烧结、放电等离子烧结(SPS)、微波烧结等三种工艺制备Fe/辉石基高熵陶瓷,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱仪等研究不同烧结工艺对相同原料制备的样品的物相、显微结构、密度和硬度的影响.结果 表明,三种烧结工艺均能制备Fe/辉石基高熵陶瓷,在铁含量为17wt;的Fe/辉石基高熵陶瓷中辉石相和铁相有机结合,但样品的物相和显微结构略有不同.SPS烧结工艺制备的样品的致密度和硬度相对较高,但微波烧结制备的样品的密度最小,常压烧结制备的样品的硬度最小.     

Sr和Nb复合掺杂Bi4Ti3O12基高温压电陶瓷的研究

采用传统固相法制备了Bi4Ti3O12 +0-91wt;Nb2O5+xwt; SrCO3(BTNO-Sr,0.00≤x≤1.50)层状压电陶瓷,研究了Sr掺杂对BTNO系陶瓷微观结构与电性能的影响.结果表明所有样品均为单一的铋层状结构相陶瓷.适量引入Sr能使BTNO系陶瓷的晶粒尺寸细化与均一,表现出介电弥散性,并改善其压电、机电和铁电性能.当x=0.50时,样品性能最佳:相对密度p=98.8;,压电常数d33=22 pC/N,平面机电耦合系数kp=9.5;,机械品质因子Qm =4462,剩余极化强度Pr=13.01μC/cm2,居里温度Tc=620℃.此外,介电性能和热稳定性能研究显示材料x=0.50具有好的压电稳定性,适合于制备高温高频压电器件.     

掺杂和包覆H3BO3对BZN陶瓷烧结和介电性能的影响

以Bi2O3、ZnO和Nb2O5粉末为原料,通过固相反应合成了以(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)为主晶相的陶瓷.分别以液相包覆法和固相混合法引入助烧剂B2O3降低BZN的烧结温度.研究了B2O3对BZN陶瓷的烧结和介电性能的影响.结果表明,液相包覆B2O3后,BZN陶瓷的烧结温度从1100℃降至900℃.H3BO3溶液的浓度为0.9 mol/L,900℃烧结3h所制BZN陶瓷的介电性能良好:εr=150,Q×f=228,τf=-362 ppm/.     

Mn改性Na0.5Bi8.5Ti7O27铋层状陶瓷结构与电性能的研究

采用固相法制备了Na0.5Bi85Ti7O27+xmol; MnCO3(NBTO-Mn-x,x=0.00,3.00,5.00,7.00)铋层状压电陶瓷材料,系统研究了MnCO3的引入对Na0.5Bi8Ti7O27共生结构铋层状陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响.结果表明:所有样品均为单一的共生结构铋层状陶瓷材料,Mn的引入没有改变其物相结构;适量的Mn掺入能明显降低Na0.5Bi8.5Ti7O27陶瓷的介电损耗tanδ,改善其电性能,当x=5.00时,其综合性能最佳:p、d33、Qm、kp和k1分别为p=6.90 g/cm3、d33=19 pC/N、Qm=3230、kp=11.00;、k11=13.40;,该组分陶瓷样品具有良好的热稳定性.     

溶胶-凝胶法制备Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15细晶陶瓷

采用凝胶预碳化处理工艺制备了颗粒粒径较小,无硬团聚的Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15纳米粉体,以Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15非晶团簇粉体为陶瓷素坯的原料,同组分高浓度的Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15溶胶为粘结剂,制备了Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15细晶陶瓷,研究了Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15粉体的相结构和微观形貌以及陶瓷的显微结构和铁电性能.实验结果表明:700 ℃焙烧粉体呈现为非晶团簇,800 ℃焙烧粉体形成了纯层状钙钛矿结构,粒径在100～150 nm之间,无硬团聚;950 ℃烧结的Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15细晶陶瓷结构致密,晶粒尺寸在0.2～0.5 μm之间,其铁电性能优良,剩余极化Pr=12.5 μC/cm2,矫顽场强Ec=50 kV/cm.     

Zn1-xMgxZrNb2O8微波介质陶瓷的结构与性能研究

采用传统的固相反应合成法制备了Zn1-xMgx ZrNb2O8(x=0-0.4)微波介质陶瓷.研究了Mg2+的取代量x对Zn1-xMgxZrNb2O8陶瓷的烧结特性、物相组成、显微结构以及微波介电性能的影响.结果表明:Zn1-xMgxZrNb2O8陶瓷的烧结温度随着Mg2+取代量x的增加,略有提升;当x=0-0.3时,体系形成了单相的(Zn,Mg) ZrNb2O8固溶体,而当x=0.4时,体系除了形成(Zn,Mg) ZrNb2O8固溶体外,还有少量未知杂相生成;随着Mg2+的取代量的增加,Zn1-xMgxZrNb2O8陶瓷的微波介电性能呈现不同的变化规律.当x=0.2时,组分为Zn0.8Mg0.2ZrNb2O8的陶瓷在1230℃烧结4h,可获得较佳的微波介电性能:εr=27.55,Q ×f=58731 GHz,τf=-66.7×10-6/℃.     

Nd掺杂对磁控溅射Bi4-xNdxTi3O12铁电薄膜结构和性能的影响

采用磁控溅射工艺在p-Si衬底上制备了Bi4-xNdxTi3O12铁电薄膜,研究了Nd掺杂对Bi4-xNdxTi3O12薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响.结果表明,Nd掺杂并未改变薄膜的晶格对称性,仍然保持Bi层状钙钛矿结构,但能在一定程度上抑制晶粒的生长,使薄膜的晶粒更加细小、均匀,同时能明显改善薄膜的介电、铁电性能.Nd掺杂量x=0.30 ～0.40时,Bi4-xNdxTi3O12薄膜的综合性能较好,其介电常数εr＞250,介电损耗tanδ ＜0.1,剩余极化Pr=20.6 μC/cm2,Ec＜ 150 kV/cm.Ag/Bi4-xNdxTi3O12/p-Si异质结顺时针回滞的C-V曲线表明该异质结可实现极化存储,其记忆窗口达1.6V.但掺杂量不宜过多,当Nd掺杂量达到0.45以后,薄膜的介电、铁电性能反而有所下降.     

Al2O3改性Ba(Fe0.5Nb0.5)O3复合陶瓷制备与性能研究

采用草酸盐共沉淀法成功合成了Ba(Fe0.5Nb0.5)O3 (BFN)纳米粉体,并采用sol-gel法获得Al2O3改性的BFN复合粉体,于1150℃两步烧结3h获得复合陶瓷,研究了Al2O3添加对BFN陶瓷微观形貌和介电性能的影响.结果表明:BFN · xAl2O3(x=4wt;,6wt;,8wt;)复合粉体颗粒分布均匀,粒径约为50 nm.Al2O3的加入可明显降低陶瓷的烧结温度.Al2 O3添加量为4wt;的复合陶瓷有高的介电常数,较小的介电损耗和良好的温度稳定性.BFN·xAl2O3复合陶瓷中存在的介电弛豫行为符合Arrhenius定律,是一个热激活过程,随着x的增加,复合陶瓷的激活能逐渐增大,这与无定形Al2O3增加了陶瓷的弛豫势垒,使界面极化减弱相关.     

(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+xBi_4Ti_3O_(12)陶瓷电性能的研究

采用固相法制备了(1-x)Ba0.998La0.002TiO3+xBi4Ti3O12(0≤x≤0.03)陶瓷,研究了Bi4Ti3O12掺杂量以及烧结气氛对Ba0.998La0.002TiO3陶瓷显微结构、居里温度Tc及介电性能的影响。结果表明:Bi4Ti3O12在Ba0.998La0.002TiO3陶瓷中的掺杂抑制了陶瓷晶粒的生长,使居里温度提高到约150℃。在空气中烧结的陶瓷的介电常数随Bi4Ti3O12掺杂量的增加先减小后增大,当Bi4Ti3O12掺杂量为1.5 mol%时,陶瓷的介电常数最小(还原再氧化陶瓷的介电常数为6.0×103,空气中烧成的陶瓷的介电常数为9.0×102)。     

复合烧结助剂对CSLST微波介质陶瓷的性能影响

研究了复合添加12.5wt; Li2CO3-B2O3-CuO (LBC)玻璃和不同含量(0～4.0wt;) Bi2O3对(Ca0.9375Sr0.0625)0.3 (Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)微波介质陶瓷烧结特性、相组成和介电性能的影响,分析了CSLST陶瓷与银的共烧行为.结果表明:复合添加LBC玻璃和Bi2O3能有效降低CSLST陶瓷烧结温度至875℃,XRD分析结果显示添加0～ 1.0wt; Bi2O3有Cu3Ti3O和CaCu3Ti4O12新相产生,当Bi2O3的添加量大于2.0wt;,杂相消失.随着Bi2O3添加量的增加,陶瓷的频率温度系数Tf向负方向偏移.复合添加12.5wt;LBC玻璃和2.0wt; Bi2O3的CSLST陶瓷,在875℃保温5h烧结后,具有优良的微波介电性能:εr=78.9,Q×f=1852 GHz,τε=3×10-6/C.该材料与银共烧界面结合状况良好,无明显扩散,适合作为LTCC的材料.     

铁酸铋微晶玻璃的析晶行为及介电性能研究

采用整体析晶法制备了铁酸铋微晶玻璃,通过XRD、DSC、FT-IR、Raman、SEM与电性能测试,研究了不同熔融温度对微晶玻璃的物相组成、微观结构及介电性能的影响.研究结果表明,不同熔融温度的微晶玻璃由非晶态的Bi2O3、Fe2O3和晶态的BiFeO3、Bi2Fe4O9组成.在较低的熔融温度时,微晶玻璃中还存在晶态的Bi2O3.在较高的熔融温度时,存在Bi25FeO40相.1070℃熔融的微晶玻璃于600℃晶化12h后,晶粒尺寸均匀,相比于BiFeO3陶瓷具有更高的介电常数(～ 100),更低的介电损耗(～0.14).铁酸铋微晶玻璃特殊的结构降低了漏导电流,测得饱和的电滞回线,饱和极化强度为1.0 μC/cm2.     

Nb2O5掺杂对Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3陶瓷组织与性能的影响

采用固相烧结法制备Nb2O5掺杂的Pb(Mg1/3Nb2/3) O3-PbZrO3-PbTiO3+ 0.5mol; ZnO(PMN-PZT)压电陶瓷,研究了不同Nb2O5掺杂量对材料结构及压电介电性能的影响.实验结果表明,随着Nb2O5掺杂量的增加(0～1 mol;),PMN-PZT陶瓷的晶界强度提高,断裂模式由沿晶断裂逐渐转变为穿晶断裂,而且陶瓷的压电介电性能升高.当Nb2O5掺杂量为1mol;时,1250℃烧结的陶瓷样品性能参数为:d33=430 pC/N,Qm=60,kp=0.52,kt=0.38,εr=3620,tanδ=0.017.     

(1-x)Bi4Ti3O12-xSrBi2Nb2O9铋层状铁电陶瓷结构与性能研究

采用传统固相法制备了(1-x)Bi4Ti3 O12-xSrBi2 Nb2 O9(BIT-SBN,x=0,0.025,0.050,0.100,0.150,0.200)铋层状无铅压电陶瓷.系统研究了SrBi2 Nb2 O9掺杂对Bi4Ti3 O12基陶瓷物相结构、微观结构以及jie电性能的影响.结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构;当SBN掺量为0.100时,样品具有最佳的电性能:d33=21 pC/N,相对密度ρ =98.1;,机电耦合系数kp=8.26;,εr=220,介电损耗tanδ =0.29;,剩余极化强度Pr=9.128 μC/cm2,Tc=594℃.同时,SBN的引入增强了样品的抗老化性和热稳定性.     

BBZS掺杂对BaO-Sm2O3-TiO2系微波介质陶瓷性能的影响

利用固相法制备BaO-Sm2O3-TiO2系微波介质陶瓷.通过复合添加氧化物ZnO、CuO和玻璃料Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2(BBZS),系统的烧结温度降至900℃.研究了玻璃料的添加量对介电性能的影响.按BaSm2Ti4O12+1wt;ZnO+1wt;CuO+xwt;BBZS(0相似文献   

放电等离子烧结制备LaTiO3的反应过程研究

采用放电等离子烧结方法制备LaTiO3材料.基于不同温度烧结样品的物相组成变化,对SPS烧结制备LaTiO3的反应过程进行研究.研究结果表明:SPS烧结制备LaTiO3的反应过程可以分为低温、中温和高温三个阶段.随着烧结温度升高,由于系统环境变化和高温氧缺位的形成,Ti的价态经历了Ti3+ →Ti4+→Ti3+/Ti4 +→Ti3+的转变.由于相变阻力的存在,LaTiO3并不能由原料直接生成,在低温和中温阶段要经历La2Ti2O7,La2/3TiO3,La5Ti5O17等中间相.LaTiO3相的生成主要发生在1400～ 1550℃,并在1550℃生成单相LaTiO3.     

Sr1+xSm1-xAl1-xTixO4微波陶瓷介电性能研究

以SrCO3,Sm12 O3,Al2O3,TiO2为原料,采用固相反应法制备了Sr1+xSm1-xAl1-xTixO4(x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷,研究了SrTiO3掺人量对其显微结构和微波介电性能的影响.结果表明:SrSmAlO4晶相中固溶SrTiO3,晶胞出现了明显的膨胀;SrSmAlO4陶瓷中固溶SrTiO3相,可降低其烧结温度和陶瓷烧结体的密度;SrSmAlO4陶瓷中固溶SrTiO3相后,可提高其介电常数和品质因素,但对其温频系数影响较小.在1420C/2 h烧结条件下,Sr1.2Sm0.8Al08Ti0 2 O4陶瓷微波介电性能达到:εr=28,Q×f=52600 GHz,τf=4 ppm/℃.     

Bi1.65Zn1.0Nb1.5O7.225陶瓷和薄膜的结构和介电性能对比

以立方焦绿石Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7(BZN)为配方基础,通过掺入过量10％的Bi2O3,形成Bi1.65Zn1.0Nb1.5O7.225非化学计量比分子式.采用固相反应法合成具有焦绿石立方结构的Bi1.65Zn1.0Nb1.5O7.225陶瓷,并采用脉冲激光沉积法在Pt/SiO2/Si(100)基片上制备其薄膜.对比研究了非化学计量比Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7.225陶瓷和薄膜的结晶性能,微观形貌以及介电性能的差异.结果表明烧结的Bi1.65Zn1.0Nb1.5O7.225陶瓷和沉积的BZN薄膜都保持立方焦绿石单相结构,但是薄膜展现出较强的(222)晶面择优取向.陶瓷和薄膜的晶格常数,微观形貌都体现出差异.对比二者的介电特性后发现,Bi1.65Zn1.0Nb1.5O7.225薄膜的介电常数明显高于陶瓷的介电常数,这归因于薄膜和块体材料之间的差异,例如厚度,致密度,择优取向等.     

共沉淀法制备Sr(Fe0.5Nb0.5)O3纳米粉体及其介电性能研究

采用共沉淀法制备Sr(Fe0.5Nb0.5) O3纳米粉体,两步烧结工艺制备Sr(Fe0.5 Nb0.5) O3陶瓷.用X射线衍射仪(XRD)分析烧结温度、煅烧时间、体系温度、pH值和初始溶液浓度对前驱体粉体物相的影响,用扫描电子显微镜(SEM)分析Sr(Fe0.5 Nb0.5) O3纳米粉体和陶瓷的微观形貌,用阻抗分析仪研究陶瓷的介电性能.结果表明:当体系温度为25℃,pH值为9,初始溶液浓度为0.25 mol/L,在950℃煅烧2h后可获得颗粒分布均匀(～ 50 nm)的Sr(Fe0.5Nb05)O3纳米粉体,用该纳米粉体获得的Sr(Fe0.5Nb0.5)O3陶瓷有优异的频率和温度稳定性及高的介电常数(ε'＞2×103)和较低的介电损耗(1 kHz,tanδ=0.086).高的介电常数与陶瓷晶粒和晶界间阻挡层的形成有关,低的介电损耗来源于陶瓷致密的微观结构.     

具有尖晶石结构的LiFeTiO4材料的烧结与微波介电性能的研究

采用固相反应法制备了致密的LiFeTiO4陶瓷材料,并在此基础上系统地考察了其晶体结构、微结构等因素对其微波介电性能的影响.研究表明,当烧结温度合适时,能够制备出单相尖晶石结构的陶瓷,并且其烧结温度和保温时间对其物相组成和相应的微波介电性能具有明显的影响.通过实验确定了形成单相的LiFeTiO4陶瓷材料所需的临界的烧结温度和保温时间参数,并且证实了当只有烧结温度和保温时间合适时,方可得到具备良好微波介电性能的材料,即在1090 ℃烧结2 h后所制备的材料的微波介电性能为ε=16.54,Q×f=15490 GHz(8.334 GHz), τf =-60.33×10-6/ ℃.