退火对TiO2-Ta2 O5-CaCO3陶瓷结构及压敏性能的影响

本文研究了退火对TiO2-Ta2 O5-CaCO3压敏陶瓷的压敏性能的影响,采用球磨-成型-烧结的传统方法制备TiO2-Ta2 O5-CaCO3压敏陶瓷,并将TiO2-Ta2 O5-CaCO3压敏陶瓷在不同温度下退火,用压敏直流参数仪测试样品的非线性系数α、压敏电压EB,采用XRD、SEM和STEM分析微观结构.结果表明,适宜温度下退火适当时间,可使晶粒适当长大,并使晶粒粒度分布均匀,减少气孔和提高致密度.退火过程中,半径较大的受主离子获得动能进一步向晶界偏析,增大晶界受主态密度,从而提高非线性系数α.晶粒适当长大,晶界数量和晶界总面积减小,有助于减小压敏电压;提高致密度可减小电阻率,从而进一步减小压敏电压.当掺杂浓度为0.20mol;,烧结温度为1350℃,700℃退火3 h的TiO2-Ta2O5-CaCO3压敏陶瓷获得最高的非线性系数和较低的压敏电压(α=8.6,EB=22.5 V·mm-1),优于没有退火样品.     

PrMnO3型前驱体掺杂ZnVTiO基压敏陶瓷显微结构及非线性表征

传统混合氧化物工艺条件下,经900℃烧结4h制备了0～0.3mol; PrMnO3型前驱体掺杂ZnO-V2O5-TiO2(ZnVTiO)基压敏陶瓷.在此基础上,采用XRD、SEM+ EDS研究其显微结构,按照标准I-V测试法测定其电学非线性.研究表明,该陶瓷除ZnO主晶相及Zn3(VO4)2常见第二相出现以外,还生成了Zn2TiO4、PrVO4两种颗粒相.Ti除了可以使样品晶粒尺寸出现大小两极分化之外,还通过形成Zn2TiO4颗粒相阻碍晶粒生长.PrVO4的含量随前驱体含量的提高而逐渐增加,其对烧结有轻微阻碍作用.0.05; PrMnO3型前驱体掺杂ZnVTiO基压敏陶瓷非线性最佳,非线性系数为23,压敏电压为154.1V,漏电流为19.6 μA.     

Sb2O3掺杂对Pr6O11压敏电阻微结构和电学性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Sb2O3掺杂的Pr6O11压敏电阻,并利用现代分析测试技术对其微结构和电学性能进行了研究。样品的相结构比较简单,除了Pr6O11主相外,未发现明显的第二相。样品的相对密度及晶粒尺寸随着Sb2O3掺杂量的提高而降低。非线性系数、压敏电压和晶界电阻都呈现出先降低后增加的趋势,非线性系数最高可达134。分析表明,Sb掺杂不与Pr6O11发生固相反应,其高温分解所产生的蒸汽压会降低Pr6O11压敏电阻的相对密度、晶粒尺寸及势垒高度,电学性能的变化要归结于相对密度、晶粒尺寸及势垒高度的共同作用。     

La2O3掺杂对BaTiO3-Nb2O5-Fe2O3陶瓷的晶体结构和介电性能的影响

研究了La2O3 掺杂对BaTiO3-Nb2O5-Fe2O3(BTNF)基陶瓷的晶体结构和介电性能的影响.XRD分析表明:La2O3掺杂陶瓷的(200)和(002)晶面衍射峰都发生了明显分裂,说明陶瓷均以四方相为主晶相.随着La2O3含量的增加,四方率先增大后减小.用SEM研究La2O3对BTNF基陶瓷微观结构的影响,结果表明:随着La2O3掺杂量的增加,试样的晶粒明显变小,La2O3显著的抑制了晶粒的生长.当La2O3掺杂量为0.15 mol;时,陶瓷晶粒生长比较均匀.陶瓷的室温介电常数大体上呈现出先增大后减小的趋势,当La2O3掺杂量为0.15 mol;时,有最大介电常数4562.     

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.     

Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BCZT)无铅压电陶瓷。借助XRD、SEM、阻抗分析仪等对该陶瓷的相组成、显微结构以及压电和介电性能进行了研究。结果表明,Fe2O3掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度Tc从85℃提高到95℃;当Fe2O3掺杂为0.02wt%～0.1wt%时,陶瓷样品均为ABO3型钙钛矿结构;少量Fe2O3掺杂促进了陶瓷晶粒的生长,但随着Fe2O3掺杂量进一步增加,陶瓷晶粒随之细化;当Fe2O3掺杂量为0.04wt%时,陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为400 pC/N,0.40,51,0.023和3482。     

(Nb2O5)1-x(TiO2)x陶瓷的制备及其介电性能的研究

我们采用传统固态反应方法烧结制备(Nb2O5)1-x(TiO2)x陶瓷,给出了掺杂量x从0.01到0.13陶瓷的介电性能.在本工艺条件下,所有样品的介电系数均大于120.当样品中TiO2的掺杂量为5mol;时,陶瓷的介电性能最佳:介电系数和损耗分别为217和0.078.XRD测试实验给出,当x≤0.05时,陶瓷的主要相结构为Nb2O5;当x≥0.07时,主相为TiNb24O62.     

Nd2O3对Al2O3基复合陶瓷耐磨性能及微观结构的影响

在Ca O-Mg O-Si O2作为复合烧结助剂降低氧化铝陶瓷温度的前提下,研究不同添加量的稀土氧化物Nd2O3对陶瓷烧结温度、磨损率、显微结构的影响。通过设计Nd2O3在六铝酸钙中固溶和Nd2O3在Al2O3单晶表面扩散的实验,探索Nd2O3对氧化铝陶瓷耐磨性能影响的机理。结果表明:加入过量的Nd2O3会破坏晶界结合强度,导致陶瓷的耐磨性能变差;而少量Nd2O3的加入能有效提高晶界间结合强度和陶瓷的致密度,改善耐磨性能,耐磨性提高幅度约42.7%。     

La2O3对莫来石陶瓷微观组织结构的影响

采共沉淀法制备了高纯度莫来石前驱粉体,掺杂La2O3制备莫来石复合陶瓷.利用XRD、SEM等方法对矿物组成和显微结构进行分析表征,并用X'pert High score Plus软件计算莫来石晶格常数,间接分析La2O3掺杂机理.实验结果表明,La2O3的掺杂改变了莫来石陶瓷的微观组织结构,莫来石晶粒由短棒状转变为网状和层状结构;La2O3的掺杂改变了物相组成,生成La1.66Al23.08O37.04,有助于提高莫来石陶瓷的致密性,在1500℃烧成时试样达到理论密度的95;.     

Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝染料的光催化降解行为研究

采用浸渍法制备Sm2O3掺杂TiO2的负载型光催化剂Sm2O3/TiO2,考察其在紫外可见光区对亚甲基蓝的光降解行为.利用XRD、N2吸附、SEM、TEM、XPS和ICP-OES等手段表征Sm2O3/TiO2样品,考察Sm2 O3掺杂量和亚甲基蓝浓度对亚甲基蓝紫外光降解活性的影响和催化剂Sm2O3/TiO2的催化稳定性.结果表明,Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝的紫外光降解活性高于TiO2,这归因子掺杂Sm2O3引起TiO2的晶体缺陷.这种晶体缺陷作为光生电子和空穴的陷阱实现光生电子-空穴对的有效分离,从而提高Sm2O3/TiO2的光催化活性.Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝的光降解活性随着Sm2O3掺杂量的增加先增大后减小,随着亚甲基蓝浓度的增大而减小.Sm2 O3掺杂量5.0wt;的Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝紫外光降解的7次循环实验未出现明显失活.     

CaO-MgO-Al2O3-Fe2O3-B2O3-SiO2系微晶釉的制备

通过引入B2O3以降低烧成温度,利用赤泥中的Fe2O3为着色剂,在1150℃左右低温烧成制备了CaO-MgO-Al2O3-Fe2O3-B2O3-SiO2系微晶釉.赤泥的加入量为20;左右时,釉面具有良好的装饰效果和显微硬度.利用XRD、SEM研究了釉的物相及显微组织.结果表明,釉中析出的微晶是普通辉石,微晶的含量随MgO及CaO的含量增加而增加,而提高Al2O3含量则抑制微晶的析出.     

Pr2O3对含Cr2O3辉石系矿渣微晶玻璃晶化行为的影响

以白云鄂博西尾矿和粉煤灰为主要原料,分别制备了添加0,2.0wt;,4.0wt;和6.0wt; Pr2O3的辉石系矿渣微晶玻璃;综合采用基于DSC/DTA结果的析晶活化能Ek、Avrami指数以及粘流活化能Eη和背散射电子SEM显微形貌分析研究了Pr2O3对析晶的影响.结果表明在所研究范围内,Pr2O3含量的提高在整体上抑制了辉石相的析出.其原因除了与富Pr颗粒相对辉石相在析晶过程中的“钉扎”有关外,还与Pr2O3含量提高后使基础玻璃网络聚合程度加大,从而增大了辉石相形成所需离子扩散的阻力有关.     

Fe2O3-CO3O4共掺杂MgO-Al2O3-SiO2体系的红外辐射性能研究

采用固相反应法制备Fe2O3-Co3O4共掺杂MgO-Al2O3-SiO2体系的复合陶瓷材料,并通过XRD、SEM、XPS以及红外辐射测试等方法研究了样品的结晶行为与红外辐射性能.结果表明:Fe2 O3和Co3 O4共掺杂MgO-Al2 O3-SiO2体系后离子分布改变并生成混合尖晶石,从而引起品格畸变,从而有效提高材料的红外辐射性能.材料的红外发射率与其晶格畸变程度具有相同的变化趋势,并随Fe2 O3与Co3O4质量之比(R)的增加呈非线性变化.当R=3∶2时,材料在8 ～ 14 μm波段的辐射率可达0.92.     

EPR and magnetic susceptibility studies of B2O3–Bi2O3–Gd2O3 glasses

Glasses of the xGd₂O₃ · (100 − x)[B₂O₃ · Bi₂O₃] system with 0.5 ⩽ x ⩽ 10 mol% were studied by electron paramagnetic resonance (EPR) and magnetic susceptibility measurements. Data obtained show that for low gadolinium oxide contents of the samples (x ⩽ 3 mol%) the Gd³⁺ ions are randomly distributed in the host glass matrix and are present as isolated and dipole–dipole coupled species. For higher gadolinium oxide contents of the samples (x > 3 mol%) the Gd³⁺ ions appear as both isolated and antiferromagnetically coupled species. The EPR spectra of the glasses reveal resonance sites with an unexpected high crystalline field in addition to the ‘U’ spectrum, typical for Gd³⁺ ions in disordered systems. This absorption line is due to Gd³⁺ ions that replace Bi³⁺ ions from the host glass matrix and could play the network unconventional former role in the studied glasses.     

Yb2O3-Y2O3-Gd2O3-ZrO2热障涂层制备及性能研究

以Yb2O3、Y2O3 、Gd2O3稀土氧化物粉末和ZrOCl2·8H2O粉末为原料,采用化学共沉淀法制备了Yb2O3-Y2O3-Gd2O3-ZrO2 (YYGZO)热喷涂用粉末,采用大气等离子喷涂技术制备了YYGZO涂层,利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)研究了YYGZO粉末及涂层的微观组织形貌、相结构.结果表明,制备的热喷涂YYGZO粉末大部分呈规则实心球体状,且球形度良好,颗粒粒径均匀,大部分颗粒粒径分布为30～60μm,流动性能较好,满足大气等离子喷涂的要求.YYGZO涂层具有较好的高温相结构稳定性.所制备YYGZO热障涂层组织结构比较致密,涂层各个界面结合紧密,孔隙率约为9.23;,结合强度为35.2 MPa.     

R2O-RO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-P2O5系分相釉的研究

针对铁红分相釉的配方特点,采用L8(4 ×24)正交实验研究了钠长石、牛骨灰、滑石、方解石、石英加入量对R2O-RO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-P2O5系统分相釉釉面效果的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对釉层的微观结构进行了表征.研究发现:牛骨灰对釉面是否出现“柿红”效果影响最显著,而方解石影响最不明显.Si/P摩尔比对铁红色釉面的产生起关键作用,当Si/P摩尔比小于2O,出现铁红釉面效果的概率极高.随着滑石加入量从9份变化到18份,出现铁红色釉面的趋势反而降低.经SEM和EDS分析发现,“柿红色”、“酒红色”釉面效果的产生很大程度上是由于釉层液液分相促进Fe2O3富集或偏析造成,且特别容易在高钠、低镁、低铝处聚集,最终连成雪花状结晶.     

Thermal expansion and transition temperature of glasses in the systems BeO–Al2O3–B2O3 and MgO–Al2O3–B2O3

Researches were conducted for glasses in the systems BeO–Al₂O₃–B₂O₃ and MgO–Al₂O₃–B₂O. The following characteristics have been determined: thermal expansion coefficient within 20–300 °C, structural thermal expansion coefficient (STEC) and glass transition temperature. The discussed properties of Be-aluminoborate and Mg-aluminoborate glasses have been compared with those of Ca-, Sr- and Ba-aluminoborate glasses. TEC of studied glasses gets higher going from Be-aluminoborate glasses to Ba-aluminoborate ones, but T_g decreases under the same succession. The dependence of STEC on the nature of a given cation is more complicated. The pattern of dependence of the properties on composition is due to changing the boron coordination number with respect to oxygen, which is the main network-former, and to competition between the aluminium and boron for the oxygen brought by an ion-modifier. The difference between the effect of one ion-modifier and that of another is determined by decreasing the radius of an ion and increasing its electric field strength in the succession from Ba²⁺ to Be²⁺. The ions of Be and Mg can also act as network-former to some extent.     

TiO2烧结助剂对纳米η-Al2 O3制备Al2 O3-Cr2 O3固溶体的影响研究

以纳米η-Al₂O₃粉和工业铬绿为原料,以摩尔比1:1配比制备Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体,以TiO₂为烧结助剂,在还原气氛下经1400 ℃、1500 ℃和1600 ℃固相烧结.研究了TiO₂的加入对纳米η-Al₂O₃制备Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体的致密度、线收缩率、相组成、晶胞参数、互扩散程度和微观结构的影响.结果表明:TiO₂的加入能促进Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体的致密化;当温度为1600 ℃,TiO₂的添加量为2wt;时,试样的体积密度最大为4.57 g·cm^-3,线收缩率为19.8;;TiO₂的加入能使Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体中Al³⁺和Cr³⁺的互扩散程度增加;微观结构表明,TiO₂的加入能使Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体晶粒之间结合更紧密,实验温度范围内,随着TiO₂添加量的增加晶粒从沿晶断裂向穿晶断裂转变,只在晶间和晶内存在极少量气孔,当温度为1600 ℃,TiO₂的添加量为2wt;时,晶粒大小较均匀,平均晶粒尺寸约10μm.     

BaTiO3-Nb2O5-Fe2O3陶瓷介电性能的研究

利用传统方法制备了BaTiO3-Nb2O5-Fe2O3(BTNF)陶瓷,采用X射线衍射仪、电容测试仪、电滞回线测量仪等测试手段研究了不同添加剂(Fe2O3、Co2O3、Nb2O5)对陶瓷晶体结构、介电性能及铁电性的影响.结果表明:Nb2O5是施主掺杂,易引起晶格畸变,使四方率增大;而Fe2O3为受主掺杂,其可提高氧空位浓度,促进BaTiO3陶瓷晶粒生长.同时掺杂Fe2O3、Nb2O5时,可以相互补偿.当Fe2O3浓度约为0.15;摩尔分数,Nb2O5浓度为0.79;摩尔分数时,陶瓷的介电常数达到4443,温度特性≤±10;,可以满足Y5P瓷料的要求.     

Structural properties of Cr2O3–Fe2O3–P2O5 glasses,Part I

The structural properties of xCr₂O₃–(40 − x)Fe₂O₃–60P₂O₅, 0 ⩽ x ⩽ 10 (mol%) glasses have been investigated by Raman and Mössbauer spectroscopies, X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). The Raman spectra show that the addition of up to 5.3 mol% Cr₂O₃ does not produce any changes in the glass structure, which consists predominantly of pyrophosphate, Q¹, units. This is in accordance with O/P ≈ 3.5 for these glasses. The increase in glass density and T_g that occurs with increasing Cr₂O₃ suggests the strengthening of glass network. The Mössbauer spectra indicate that the Fe²⁺/Fe_tot ratio increases from 0.13 to 0.28 with increasing Cr₂O₃ content up to 5.3 mol%, which can be related to an increase in the melting temperature from 1423 to 1473 K. After annealing, the 10Cr₂O₃–30Fe₂O₃–60P₂O₅ (mol%) sample was partially crystallized and contained crystalline β-CrPO₄ and Fe₃(P₂O₇)₂. The SEM and AFM micrographs of the partially crystallized sample revealed randomly distributed crystals embedded in a homogeneous glass matrix. EDS analysis indicated that the glass matrix was rich in Fe₂O₃ (39.6 mol%) and P₂O₅ (54.9 mol%), but contained only 5.5 mol% of Cr₂O₃. These results suggest that the maximum solubility of chromium in these iron phosphate melts is 5.5 mol% Cr₂O₃.