锶掺杂的钛酸钡陶瓷制备及介电性能

钛酸钡作为一种高介电材料,在相变温度120℃附近具有较大的介电常数,为了更好应用于电子陶瓷材料中,需添加锶、锆、硅等掺杂物降低其相变温度至室温附近。本文用固相反应法制备了多种比例锶掺杂的钛酸钡陶瓷(Ba1-xSrxTiO3)。在不同频率下对其介电性能与相变温度做了对比研究。研究结果表明:一定比例锶掺杂能提高钛酸钡陶瓷的有效介电常数,同时随着掺杂比例增加可使相变温度向低温方向移动。x=0.3的锶掺杂比例使钛酸钡的相变温度移至室温附近,介电常数高于6000,满足了一般电容器的工作环境要求。     

烧结温度和升温速率对钛酸钡陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相法制备BaTiO₃陶瓷,研究了烧结温度和烧结升温速率对陶瓷试样晶体结构、微观形貌、介电性能的影响。实验表明,所制陶瓷均为四方相钙钛矿晶格结构。烧结温度低会造成较多点缺陷,随烧结温度的增大,晶体均匀度和致密性有效提高,晶粒尺寸增大有助于促进畴壁运动,介电性能有所提升。烧结升温速率过慢同样会造成点缺陷浓度增多,且有液相生成,气孔较多,气孔含量高会降低介电性能的稳定性、减小介电常数、增大介电损耗;提高升温速率同样有助于提高晶粒尺寸、均匀度和致密性,当晶粒尺寸到达单畴晶粒尺寸附近时,内应力为0,90°铁电畴贡献高介电常数;但过快的升温速率会出现“过烧现象”,致使介电性能下降。当以5℃/min的烧结升温速率升温至1 275℃时,介电常数最大,介电损耗最小,其值分别为ε=2 374,tanδ=0.023 18。     

BaTiO3铁电玻璃陶瓷结构和介电性能的研究

采用溶胶－凝胶工艺制备ＢａＴｉＯ３铁电玻璃陶瓷，选择材料组成成份分别Ｂａ－Ｔｉ－Ｓｉ－Ｏ和ＢａＴｉ－Ａｌ－Ｓｉ－Ｏ。利用ＸＲＤ分析了上述两体系的均匀凝胶在热处理后的结晶结构。借助ＳＥＭ观察了微晶形貌。最后测试了这种玻璃陶瓷在不同的温度和频率下人的介电常数和损耗，结果表明此类材料具有良好的介电性能。     

复合掺杂BaTiO3基介电陶瓷的介电性能研究

本文采用溶胶．凝胶法，制备了单独掺杂稀土元素饵及复合掺杂锶、铒的钛酸钡基介电陶瓷粉体．XBD物相分析表明：主晶相为四方相．同时本文也研究了组成对介电性能的影响，单独掺杂饵时，饵最佳掺杂比例为5‰，介电常数达到最大值4130；复合掺杂锶、饵时，锶为10％，饵最佳掺杂比例为6‰，介电常数达到最大值5419．结果表明：复合掺杂较单独掺杂效果好，更能改善钛酸钡陶瓷的介电性能．     

钙掺杂对PMN-PT陶瓷介电性能的影响

采用二次合成法制备了0.68PMN-0.32PT-xCa陶瓷,研究了掺钙离子0.68PMN-0.32PT陶瓷介电性能的影响.结果表明,钙含量每增加1%,相变温度向低温方向移动11.5℃,且具有较好的线性规律.介电峰在掺钙为5%时达到最大值.随着钙供应量的增加,相变弥散性逐步增大,温度稳定性逐步变得较好.     

Fe掺杂对BiTaO_4陶瓷样品介电和铁电特性的影响

为探究Fe掺杂对BiTaO4陶瓷样品介电特性和铁电特性的影响,采用传统固相烧结法制备了Bi Ta1-xFexO4-x(x=0,0.01,0.03)陶瓷样品,利用X线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的晶体结构和表面形貌进行分析,利用精密阻抗分析仪和铁电分析仪对样品的介电性能和铁电性能进行检测.结果表明:Fe掺杂没有明显改变样品的晶体结构;随着Fe掺杂量的增加,样品的介电常数表现出较好的稳定性,介电损耗略有减小,且基本保持在tanδ=0.05以下,其漏电流先增大后减小,且掺杂样品均可得到比较完整的电滞回线.     

锆钛酸钡陶瓷的溶胶凝胶法制备与性能

采用溶胶凝胶法制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(X=0.04、0.07、0.10、0.13)亚微米粉体,XRD物相分析证明其为完全互溶取代固溶体粉末。该粉末可在1 340℃下烧结成瓷,对该系列固溶体材料的介电性能用LCR测量仪进行了测试分析,结果表明:材料的介电常数随Zr掺杂量的增多呈上升趋势,在X=0.10达到极值。材料的居里点温度随Zr掺杂量的增多向室温方向呈线性偏移。SEM分析表明,随Zr掺杂量的增多材料的晶粒尺寸有明显的降低,说明Zr掺杂对晶粒长大有抑制作用。     

受主掺杂对钛酸钡基PTC陶瓷的影响

受主掺杂能有效提高钛酸钡基PTC陶瓷材料的晶界势垒高度,适量的受主掺杂能明显增大材料升阻比,本文对钛酸钡基PTC陶瓷受主掺杂物的种类、掺杂量、掺杂形态和掺杂方式等方面进行了论述,讨论了受主掺杂各方面因素对材料PTC性能的影响。     

镧掺杂对PMN—PT陶瓷结构与性能的影响

采用熔盐法制备了0．82MN－0．28PT－xLa陶瓷,研究了掺镧离子对0．82PMN－0．18PT陶瓷相结构、显微结构以及介电性能的影响。结果表明,随着掺镧含量的增加,不仅预烧粉体和陶瓷的焦绿石相含量逐渐增加,而且在显微结构中逐渐出现了小颗粒,气孔增多,陶瓷的致性逐渐下降,严重恶化了介电性能,导致介电常数急剧下降,但蛤电温度稳定性却大幅度提高。     

掺镍对钛过量钛酸钡粉体及其陶瓷的结构及介电性能的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了Ti/Ba=1.02的掺镍钛酸钡纳米晶粉体及其陶瓷。通过XRD、SEM和TEM对掺镍钛酸钡基粉体及陶瓷进行表征,并测定了陶瓷的介电性能。结果表明:Ti/Ba=1.02的掺镍钛酸钡基粉体约40 nm,主要相组成为立方相钛酸钡,并有少量的碳酸钡,经烧结后全部转化为四方相钛酸钡。掺镍明显降低了钛酸钡基陶瓷的烧结温度(约降低100℃);随着掺镍量的增大,陶瓷粒径先增大后减小,掺镍量mol比为3.0%时陶瓷εm大(5 571),并且tanδ小(0.011);与Ti/Ba=1.00的掺镍钛酸钡陶瓷相比,钛过量掺镍钛酸钡陶瓷粒径细小,ε-T谱峰值降低。     

CaCu3Ti4O12陶瓷显微结构及介电性能

采用固相法制备CaCu3Ti4O12陶瓷,并对其烧结温度、晶相结构、致密化过程、显微结构及介电性能与频率的关系进行了研究。研究发现,不同烧结温度下,1000℃制备的CaCu3Ti4O12陶瓷为立方钙钛矿结构且结晶完好,晶格常数为7.394?。CaCu3Ti4O12陶瓷具有良好的显微形貌,结构致密,平均晶粒尺寸在3-5μm。CaCu3Ti4O12陶瓷在10kHz处的介电常量高达7200,介电损耗约为0.06。     

钛酸钡PTC热敏电阻陶瓷表面态浅析

就形成钛酸钡陶瓷PTC效应的表面态进行阐述,分析了在居里点(TC)以上由表面态和介电常数在共同作用下的电阻率猛增几个数量级的原因;同时对钛酸钡PTC热敏电阻陶瓷的表面态的组成进行研究,认为在钛酸钡PTC陶瓷中表面态主要由钡空位引起;提出一种直接测量表面态密度的方法.     

Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷的制备工艺及其介电性能研究

应用传统陶瓷制备工艺制备了Ba0．65Sr0．35TiO3陶瓷，探讨了制备Ba0．65Sr0．35TiO3陶瓷的最佳工艺条件．用激光粒度分布仪测试预烧粉料的粒度分布，用XRD衍射仪观察陶瓷的物相结构，用SEM观察陶瓷的显微结构，用Archimedes方法测量陶瓷的绝对密度，用低频阻抗分析仪测试陶瓷的介电性能．实验结果表明：应用传统陶瓷制备工艺获得结构致密、性能优良的Ba0．65Sr0．35TiO3陶瓷的最佳工艺条件为：1050℃预烧2h，1390℃烧结2h．此工艺条件下制备的陶瓷的介电常数约为4200，介电损耗约0．002，密度为5．4631g/cm^3．     

MnO_2掺杂钛酸钡基PTC陶瓷的电子结构及其电性能研究

为提高钛酸钡基PTC陶瓷的升阻比(ρmax/ρmin),采用固相反应法制备了以Y2O3为施主杂质,不同含量的Mn O2作为受主杂质的钛酸钡基PTC陶瓷样品;应用第一性原理方法计算了样品的能带结构、电子结构和Mn掺杂的形成能;测量了样品的正电子湮没寿命谱和电性能。计算结果表明:钛酸钡材料的价带顶和导带底分别位于特殊K点中X(0,0.5,0)点和Γ(0,0,0)点,属间接带隙,禁带宽度为1.59 e V;从形成能结果来看,Mn进入钛酸钡基陶瓷结构后会取代Ti位置。实验结果显示,随着Mn O2掺杂量的增加,样品晶粒内部的自由电子密度增大,陶瓷的晶界缺陷浓度增加,室温电阻率增大。Mn O2含量为0.03%mol的样品的升阻比最大,达到1.1×105,即掺入少量的Mn O2可明显改善钛酸钡基PTC陶瓷的升阻比。     

Gd掺杂对0.7BiFeO_3-0.3BaTiO_3固溶体的结构和性能的影响

采用固相法合成了0.7BiFeO3-0.3BaTiO3-xmolGd2O3固溶体(x=0,0.003,0.006,0.009,0.012).XRD测试结果显示:0.7BiFeO3-0.3BaTiO3在室温下是赝立方相,Gd2O3的掺入抑制了四方相的形成,随着Gd3+掺入量的增加,样品结构从赝立方相向三方相转变.介电性能测试表明:较高频率下,相对于其它样品,掺杂量为0.009和0.012的样品的介电性能明显提高;介电损耗随掺杂量增加明显增大.同时相关测试结果显示:Gd掺杂使样品的介温曲线变平缓,尤以掺杂量为0.009样品最为明显,其介电损耗曲线变化亦较缓慢,表明该样品介电性能的稳定性有较大提高.     

Zn-Ce共掺杂Bao．2Sr0．8TiO3陶瓷结构及介电性能的研究

采用固相反应方法制备了系列Znce共掺杂Bao．2Sr0．8TiO3陶瓷材料,用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和变温变频介电谱方法,对它们的微观结构和复介电常数进行了测量．结果表明,Zn^2＋、Ce^4＋的掺入,没有改变陶瓷试样的晶相结构,形成了均匀的固溶体．在1Hz测得的介电性能结果表明,随着Ce^4＋掺杂量的增加,介电常数实部ε′逐渐增大,介电损耗tan占逐渐减小,介电常数峰明显减弱,并有逐渐变宽的趋势,呈现明显的相变弥散效应特征．当掺杂量Zn^2＋为0．03864mol,C^4＋为0．06mol时,陶瓷试样的介电损耗最小,为1．75×10^-3（1Hz）．     

xCaTiO_3-(1-x)LaAlO_3陶瓷微波介电性能的研究

采用传统固相反应法制备x Ca Ti O3-(1-x)La Al O3(0.55≤x≤0.69)(CTLA)陶瓷,研究CTLA陶瓷的物相,微观结构及微波介电性能.结果表明,烧结温度在1 400℃时,陶瓷的微波性能最佳,介电常数在35~47之间,Q×f≥35 000 GHz.随着Ca Ti O3含量的增大,频率温度系数趋零,当x=0.67时,陶瓷具有最佳的微波性能:εr=45,Q×f=36 684 GHz,τf=6.02×10-6/℃.1     

镧掺杂对0.7BiFeO3-0.3BaTiO3微观结构和性能的影响

在已有的对0.7BiFeO3-0.3BaTiO3固溶体研究的基础上,对其进行A位替代研究。采用传统陶瓷工艺制备了0.7B iFeO3-0.3BaTiO3-xmol%La2O3二元系固溶体,其中x=0.6,0.8,1.0,1.2。所有陶瓷样品具有稳定的单一钙钛矿结构,随着镧掺杂量的增加,陶瓷晶粒逐渐减小,居里温度逐渐降低,陶瓷样品的矫顽场逐渐降低,介电损耗逐渐变小。     

烧结参数对（Ba0.6Sr0．4）TiO3-MgO复合陶瓷的影响

采用传统的电子陶瓷工艺制备样品,研究烧结参数（温度和时间）对（Ba0.6Sr04）TiO3-MgO复合陶瓷烧结特性、微观结构及介电性能的影响．结果表明：样品的径向收缩率和表观密度在1550℃达到最大值;不同烧结时间的样品径向收缩率和表观密度在烧结3h达到最大值;达到1550℃时,样品的介电常数达到最大值,同时介电损损耗达到最小值,烧结3h时,样品的介电常数达到最大值,同时介电损损耗达到最小值;在烧结3h时样品的介电可调度最大．     

Y2O3掺杂对BaZrxTi1-xO3陶瓷介电性能的影响

研究BaZrxTi1-xO3 (x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷中掺杂0.1％(按物质的量计算,下同)Y2O3对铁电-顺电相变温度的影响.发现0.1％Y2O3的掺杂使BaTiO3的铁电-顺电相变的居里温度向高温偏移了约20℃,不同Zr含量的样品也发生了一定程度的高温偏移.在-40℃到140℃的测量温度范围内介电频率弥散现象极弱,峰值介电常数可以达到8000,损耗峰值为0.05以下.随Zr含量的增加,损耗峰快速移向低温.与文献报道的结果比较,证实Y以A位替代Ba为主.