高品质LaAlO3-SrTiO3系陶瓷微波介电性能的研究

采用固相反应法制备了高品质(1-x)LaAlO3-xSrTiO3(x=0.54 ～0.63)系列微波介质陶瓷,研究了SrTiO3含量对LaAlO3-SrTiO3系陶瓷结构与性能的影响.结果表明:当x取0.54 ～ 0.63时,LaAlO3与SrTiO3形成了赝立方钙钛矿结构固溶体;在最佳工艺条件下,试样结构致密,无气孔,晶界清晰;随着x值的增大,陶瓷的体积密度由5.45g/cm3降至5.28 g/cm3,εr由38.9增大到约48.35,τf由-12×10-6/℃增大至.19×10-6/℃,品质因数Q·f则由75057 GHz降至48629 GHz.当x=0.6时,材料在1550℃下保温3h获得最佳的微波介电性能:εr=45.27,Q·f=57677 GHz,τf=+1×10-6/℃.     

(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的微波介电性能研究

通过传统的固相反应法制备了(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷,系统地研究了LaAlO3含量的变化对陶瓷的晶体结构、微观结构和微波介电性能的影响.结果表明,LaAlO3含量的增加导致(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的晶格结构发生畸变,使得陶瓷的介电常数下降、Q·f值增加,并使其谐振频率温度系数向负值处发生偏移.LaAlO3的含量为x=0.33时,(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的烧结温度为1460℃,展示了良好的微波介电性能:εr=45.3、Q·f=36218 GHz、τf=-0.5 ppm/℃.     

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/ ℃.     

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.     

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.     

B2O3对6ST-4LA微波介质陶瓷结构与性能的影响

为降低0.6SrTiO3-0.4LaAlO3(简称6ST-4LA)微波介质陶瓷的烧结温度,采用固相反应法,研究了B2O3对其结构与性能的影响.结果表明:添加B2O3可有效地降低6ST-4LA陶瓷的烧结温度,由1550℃降至1450℃;主晶相仍为赝立方钙钛矿结构固溶体,但有第二相的出现,其含量随着B2O3添加量的增加先降低后升高.当B2O3添加量为0.50wt;在1450℃下烧结时,6ST-4LA陶瓷获得最佳微波介电性能:εr=44.46,Q·f=51127 GHz,τf=-2.3×106/℃.     

Mg3(Si1-xCex)2O7系复合陶瓷微波介电性能研究

采用固相反应法按式Mg3(Si1-xCex)2O7(x=0.2,0.3,0.4和0.5)制备了MgO-SiO2-CeO2系列微波介质陶瓷材料,研究了不同组分体系的相组成与结构、微观结构与微波介电性能之间的影响关系.结果显示:MgO-SiO2-CeO2体系在研究组分范围内的晶相主要由正交相的Mg2SiO4与立方相的CeO2组成;其中,当x=0.5时出现了少量的未知相;经EDS分析可知,该未知相是由Mg、Si、Ce和O元素组成的新相;随着x值的增加,体系εr和τf值在1350～1600℃烧结温度下的变化不明显,而体系的Q×f值则呈先降后升趋势.此外,尽管体系并未能确定形成RP相层状结构,但其研究结果仍对探索新型RP相微波介质材料具有借鉴作用.     

Li0.5Bi0.5MoO4对Li2Zn2(MoO4)3陶瓷的微波介电性能影响

采用传统固相反应法制备了xLi_0.5Bi_0.5MoO₄-(1-x)Li₂Zn₂(MoO₄)₃ [xLBM-(1-x)LZM]复合陶瓷,研究添加不同质量分数(x=25%,30%,35%,40%和45%)的LBM对LZM陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:添加一定量的LBM不仅能将LZM的谐振频率温度系数(τ_f)调节近零,还能降低LZM的烧结致密化温度;LBM可与LZM共存,且不发生化学反应生成其他新相。随着LBM添加量增加,复合陶瓷的烧结致密化温度逐渐降低、体积密度先增大后减小、介电常数(ε_r)与τ_f逐渐增大而品质因数(Q×f)逐渐减小。当LBM添加量为40%时,LZM-LBM复合陶瓷在600 ℃烧结2 h获得最大体积密度为4.41 g/cm³,以及优异的微波介电性能:ε_r为13.8,Q×f为28 581 GHz,τ_f为-4×10^-6/℃。     

溶胶-凝胶法制备CaCu3Ti4O12陶瓷及其介电性能研究

通过溶胶-凝胶法制备CaCu3Ti4O12 (CCTO)粉体,经成型、烧结制成陶瓷,研究了烧结温度和保温时间对陶瓷显微结构和介电性能的影响.结果表明,在1050～1120℃下,随着烧结温度升高,陶瓷晶粒长大,致密度先增大后减小,经1100℃烧结所得陶瓷晶界清晰,晶粒较大且生长均匀;在1100℃下,随着保温时间的延长,陶瓷晶粒尺寸和致密度先增大后减小,经保温15 h烧结所得陶瓷具有最大的晶粒和致密度,其在1 kHz下的相对介电常数为1.77×104.     

(Ni1/3Nb2/3)1-xTixO2微波介质陶瓷的组织结构及微波介电性能

采用固相反应法制备金红石结构(Ni1/3Nb2/3)1-xTixO2 (NNTO)(0.3≤x≤0.5)微波介质陶瓷,通过XRD、SEM、网络分析仪和激光拉曼光谱研究了组分变化对NNTO陶瓷显微结构、晶体结构和介电性能的影响.研究结果表明,随着x值减小,NNTO陶瓷气孔率和平均孔径增大.Ni2+、Nb5+含量增大将导致钛氧八面体畸变程度增大,晶胞体积增大,振动键能增强.在两者影响因素的共同作用下,NNTO陶瓷介电常数减小,品质因数增大,谐振频率温度系数降低.当Ni、Nb的取代量的摩尔含量为0.3 mol时,经过1150℃,2h的烧结,所获得的NNTO陶瓷样品具有优异的微波介电性能:占r=69,Q×f=17431 GHz,τf=77 ppm/℃.     

xPMnS-(1-x)PZN陶瓷极化特性研究

本文研究了xPMnS-(1-x)PZN四元系压电陶瓷的极化性能、谐振频率附近的介电性能及谐振频率温度稳定性.结果表明,xPMnS-(1-x)PZN陶瓷中以取向极化为主,具有很好的谐振频率温度稳定性.组成为x=0.6时,xPMnS-(1-x)PZN陶瓷具有最好的综合压电性能,可用于在谐振频率附近应用的水声换能器.     

CuO对(Zn_(0.5)Mg_(0.5))Nb_2O_6陶瓷的烧结温度和微波介电性能的影响

本文研究了助烧剂CuO对(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷的烧结特性、微观结构、相结构及微波介电性能的影响。研究结果表明,助烧剂CuO可以将(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷的烧结温度降低到950℃。添加3 wt%CuO,在950℃烧结的(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷密度达到了理论密度的97%以上,介电常数为20,Q×f值为33556 GHz。     

添加LCB玻璃的CSLST微波介质陶瓷低温烧结及其性能研究

采用传统电子陶瓷工艺制备了添加Li2CO3-CuO-B2O3(LCB)玻璃为烧结助剂的(Ca0.9375 Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)微波介质陶瓷,并对其烧结特性、晶相组成和介电性能进行了系统的研究.结果表明:通过液相烧结,LCB玻璃能有效降低CSLST烧结温度至900℃.XRD分析结果显示添加LCB玻璃后材料中均产生了杂相.性能分析结果发现随着LCB添加量的增大,陶瓷的体积密度、介电常数εr、品质因数与谐振频率乘积Q×f呈现先上升后下降的趋势,频率温度系数Tf则单调降低.添加质量分数为12.5;的LCB玻璃的CSLST陶瓷在900℃下保温5h可以完全烧结,并具有最佳的微波介电性能:εr=77.7,Q×f=1845 GHz,Tf=21.35 × 10-6/℃.     

WO3掺杂对BST微波介质陶瓷性能的影响

采用固相反应法,研究了WO3掺杂对Ba4Sm9.33Ti18O54(简称BST)微波介质陶瓷相组成、显微结构、烧结性能与介电性能的影响.结果表明:适量添加WO3能通过不等价离子取代Ti位,产生晶格缺陷,促进离子扩散,不仅能有效降低BST陶瓷的烧结温度至1280 ℃,而且能减少氧空位的产生,降低介电损耗.同时适量WO3时有新相BaWO4生成,它的出现也有利于改善其介电性能.添加0.25wt; WO3的BST陶瓷在1280 ℃烧结3 h时取得最佳介电性能:εr=80.4,Q·f=11740.85 GHz,Υf=-23.3×10-6/℃.     

(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.     

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.     

(Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3介质陶瓷的微波烧结研究

微波烧结法制备0.85(Mg0.7Zn0.3)TiO3-0.15(Ca0.61La0.26)TiO3 ((Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3)系介质陶瓷,研究微波烧结工艺对(Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3陶瓷烧结性能、微观结构、相组成和微波介电性能的影响.结果表明:(Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3陶瓷的主晶相为(Mg0.7Zn0.3)TiO3、Ca0.61La0.26TiO3,第二相为(Mg0.7Zn0.3)Ti2O5;升温速率15 ℃/min,烧结温度1275 ℃,保温时间20 min时,陶瓷微波介电性能优良:εr=27.01,Q·f=103500 GHz,τf=+2 ppm/℃.