沉淀剂对ZnO压敏陶瓷缺陷结构和电气性能的影响

研究了不同沉淀剂(NH₄HCO₃和NaOH)对共沉淀法制备的ZnO压敏陶瓷性能的影响. 结果表明: 不同的沉淀剂对ZnO压敏陶瓷的微观结构及电气性能有明显的影响. 其中陶瓷微观结构的变化主要由沉淀剂本身的性质引起; 而电气性能的改变除了与微观结构相关外, 主要受不同沉淀剂对陶瓷晶界势垒参数的影响; 此外, 沉淀剂NaOH引入的Na⁺作为施主杂质离子掺杂ZnO压敏陶瓷, 增加晶粒中的自由电子浓度, 因此本征缺陷(锌填隙和氧空位)浓度受到抑制, 而锌填隙浓度相对于氧空位而言对施主离子掺杂更为敏感. 由此, 采用共沉淀法制备ZnO压敏陶瓷粉体时, 沉淀剂种类的选择很重要, 即使微量的杂质也会引起压敏陶瓷性能的较大改变, 应尽可能避免杂质离子的引入. 关键词： ZnO压敏陶瓷 缺陷结构 沉淀剂 介电性能     

Mn掺杂Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3微波介质陶瓷介电性能的研究

采用传统固相法制备了MnO2掺杂Ca0.16Sr0.04Li04Nd04TiO3微波介质陶瓷,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、网络矢量分析仪和精密阻抗分析仪对微波陶瓷的物相结构、表面形貌、介电性能和电学微结构进行了分析.结果表明掺杂MnO2部分进入Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd04TiO3陶瓷晶格Ti4位中并导致衍射主峰衍射角向高角度轻微偏移,所得陶瓷晶粒大小约5 μm.随着MnO2含量的增加,观察到显著的Mn-Li氧化物杂相,过高的MnO2掺杂使得Ca0.16Sr0.04Li04Nd04TiO3陶瓷晶粒的主要生长方向由(200)变为(220).MnO2含量的增加使得陶瓷介电常数εr从140降至122,品质因子Qf从1450显著升至1960 GHz,谐振温度系数Τf较为稳定且均为40 ppm/℃左右.陶瓷内部由Li+陶瓷表面电学阻抗、晶界阻抗、晶壳和晶核形成的晶粒阻抗构成,其中晶界的电阻贡献主要来自于Li+挥发或析出形成的阳离子空位电导;晶壳和晶核电阻为电子-空穴与氧空位相互耦合形成的电导.微波陶瓷的介质损耗主要来自于晶粒区域晶核的高度半导化各构成电学微结构部件载流子束缚能力大小与活化能规律趋于一致.     

无粘结剂BaTiO3陶瓷烧结行为及介电性能研究

以微波水热法制备的BaTiO3纳米粉体为原料,在不使用任何粘结剂的情况下,对由不同起始粒度组成的坯体进行微波烧结制备BaTiO3陶瓷.利用SEM和LCR阻抗分析仪研究了不同起始粒度对于BaTiO3陶瓷烧结行为、微观形貌及介电性能的影响.结果表明:随着起始粒度的减小,BaTiO3陶瓷的烧结温度降低,晶粒尺寸减小,其介电常数也相应增大、居里峰向低温方向移动.不添加粘结剂,对BaTiO3陶瓷的成型性能影响不大.起始粒度为75～ 48 μm的无粘结剂BaTiO3坯体经过烧结后,相对密度为96.5;,室温最大介电常数达到6968.     

(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.     

ZnO掺杂KNN陶瓷烧结行为与性能研究

采用固相烧结工艺制备了钙钛矿结构的(K0.5Na0.5)NbO3+ xwt;ZnO(x=0,0.5,1.0,2.0)无铅压电陶瓷.研究了ZnO掺杂对(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷体系烧结行为和电学性能的影响.结果表明:ZnO掺杂能够有效地降低陶瓷烧结温度,抑制K和Na的挥发,提高陶瓷的致密性.当掺杂量为0.5 wt;、烧结温度为1115℃时,陶瓷的体积密度最大p=4.41 g/em3.所有样品的晶粒形态均为层状堆垛结构,晶粒尺寸越大,层状堆垛形态越明显.晶粒形态和尺寸的变化与(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷烧结过程中液相的形成和晶粒生长机制有关.适量的液相能够有效地提高陶瓷的致密性,获得均匀的微结构.当x=0.5、烧结温度为1115℃时,陶瓷具有最佳的电学性能:d33=118pC/N,kp=0.36,Pr=15.6 μC/cm2.     

Y（1-x）LuxMnO3多铁性陶瓷的制备、相关系和介电性能

采用固态化学反应方法制备了Y(1-x)LuxMnO3体系的系列样品. 利用粉末X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM), 研究了Y(1-x)LuxMnO3体系的样品形貌、相关系和固溶区范围. 采用Rietveld结构精修的方法研究了不同掺杂量对晶体结构的影响, 研究表明, 体系的固溶区范围大约为x=0.0～0.32. 介电性能表明: Lu3+离子的掺杂影响了样品的介电常数和介电损耗, 介电常数在固溶区范围达到最大值, 但掺杂量并未改变居里温度.     

A位取代对(Ca0.61Nd0.26)TiO3陶瓷烧结特性和介电性能的影响

采用常规固相反应法,以(Ca0.61Nd0.26)TiO3体系为基体成分,研究了A位取代对(Ca0.61Nd0.26)TiO3陶瓷的烧结特性和介电性能的影响规律。结果表明:Zn,Mg的A位取代,促使(Ca0.61Nd0.26)TiO3陶瓷烧结温度从1350℃降至1250℃。Zn,Mg在一定范围内A位取代(Ca0.61Nd0.26)TiO3中的Ca可形成钙钛矿结构的固溶体,Zn、Mg最大固溶度(x(Zn),y(Mg))分别不超过0.1和0.15mol。当取代量超过固溶度后,分别形成Ca2Zn4Ti15O36和MgTi2O5第二相。随Zn和Mg取代量的增加,陶瓷介电常数(εr)和谐振频率温度系数(τf)减小。陶瓷品质因数(Qf)值随Zn取代量先增后减,而随Mg取代量增加,其Qf值一直增大。Zn,Mg最佳取代分别为x(Zn)=0.15和y(Mg)=0.25,在1250℃烧结2h,[(Ca0.85Zn0.15)0.61Nd0.26]TiO3的介电性能:εr=93.60,Qf=12454GHz,τf= 150.3ppm·℃-1,[(Ca0.75Mg0.25)0.61Nd0.26]TiO3的介电性能:εr=72.48,Qf=14622GHz,τf= 108ppm·℃-1。     

钛酸锶钡纳米管阵列薄膜的水热合成及其性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列为模板,结合水热法制备了钛酸锶钡纳米管阵列薄膜.讨论了Ba1-xSrxTiO3纳米管阵列薄膜的结构、形貌和电学性能.用X射线衍射仪表征其晶体结构;扫描电子显微镜观察其表面及断口形貌;以及用宽频介电阻抗谱仪测试其介电性能.结果表明:在较为温和的条件下用水热法制备了立方相及四方相的Ba1-xSrxTiO3纳米管阵列薄膜;纳米管孔径在65～ 80 nm之间,薄膜厚度可达10 μm以上;经热处理之后的薄膜样品在1 kHz介电常数可达338,介电损耗为0.46.     

钛酸钡陶瓷制备及介电性能研究

采用钛酸四丁酯和硝酸钡为主要原料的微波辅助草酸盐沉淀法,在最佳的工艺参数下合成晶粒尺寸约为30～ 50 nm的钛酸钡粉末.再通过对纳米粉体造粒、成型、排胶和烧结等工艺处理制备钛酸钡陶瓷.研究陶瓷的最佳烧结温度与烧结时间,并且讨论其对介电性能的影响规律.利用透射电子显微镜分析粉体的形貌,XRD和扫描电子显微镜分别分析陶瓷的物相和断面形貌.结果表明,利用微波辅助草酸盐沉淀法合成的粉体制备陶瓷的烧结温度为1270℃,烧结时间为3h.并且其介电常数在室温下可达到2397.6.     

AlN/Mo/TiB2微波衰减材料的制备及介电性能研究

采用放电等离子烧结制备了AlN/Mo/TiB2微波衰减材料.研究了TiB2的含量对复合材料的相组成、致密度、电阻率及介电性能的影响.利用XRD、SEM、网络分析仪对样品的相组成、微观结构、介电性能进行测试分析.结果表明:随着TiB2的含量的增加,复合陶瓷的致密度先增大后减小,当加入15wt; TiB2时,致密度达到最大,为98.71;.加入TiB2有利于复合陶瓷介电常数和介电损耗的增加.从电导率测试结果可知,复合陶瓷的渗流阈值在TiB2含量为15wt;.