Bi2O3掺杂Sr0.92Ca0.08TiO3基陶瓷结构与介电性能的研究

通过固相反应法以Ca2+、Bi3+取代Sr2+制备出Sr0.92-1.5xBixCa0.08 TiO3(0.155≤x≤0.195)固溶体,同时加入固定量的MnCO3和ZnO作为改性剂和助烧剂,并通过XRD衍射仪、SEM扫描电镜和LCR分析仪对样品的结构和介电性能进行分析.结果 表明,当x≥0.165时陶瓷样品中出现第二相;随着Bi3+含量的增加,介电常数先增大,后减小,且介质损耗先减小后增大.当x=0.16时,得到介电常数ε=1 153、介质损耗tgδ1KHz=3.5×10-4、绝缘强度Eb=9.37 kV/mm的高介低损耗的高压电容器陶瓷介质材料.     

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.     

Y2O3添加对Nb2O5低膨胀陶瓷结构与性能的影响

采用高温固相烧结法制备了Y2O3改性Nb2O5低膨胀陶瓷材料.研究了Y2O3添加量对Nb2O5陶瓷的物相组成、微观结构、气孔率、热膨胀性能、抗弯强度和抗热震性能等的影响.结果表明,经1390℃保温2h烧成,纯Nb2O5陶瓷样品存在开裂现象,表现出低的抗弯强度和差的抗热震性能.添加2～ 10;Y2O3后,样品主晶相为单斜相Nb2O5,还生成了YNbO4晶相.通过添加适量Y2O3改性,可抑制Nb2O5陶瓷烧成过程中的晶粒增长和避免开裂现象,形成致密的微观结构,样品的抗弯强度和抗热震性能显著提高.Nb2O5陶瓷的热膨胀系数随Y2O3添加量的增加而逐渐增大.Y2O3添加量为6;时,样品的热膨胀系数和抗弯强度分别为1.9×10-6/℃和103.4 MPa,表现出良好的抗热震性能.     

(Ba0.5Sr0.5)Nb2O6基玻璃添加对BiFeO3陶瓷多铁性能的影响

采用固相法制备BiFeO3-x[BSN-G](x=0～5.0wt;)陶瓷样品,研究添加不同量的BSN-G对BiFeO3陶瓷微观形貌,电性能及磁性能的影响.研究结果表明:BSN-G的加入使得陶瓷样品气孔率降低,致密度提高.随着x的增加,陶瓷的介电常数和介电损耗呈逐渐降低趋势,当x=5;时,样品在1 kHz频率下的介电损耗为0.003.此外,添加BSN-G使得BiFeO3陶瓷的漏导电流降低,x=5;的样品具有饱和的电滞回线,其饱和极化强度Ps为1.5 μC/cm2,漏导电流密度J为0.39×10-6 A/cm2.交流阻抗图谱分析表明随着x的增加,样品的电阻呈增大趋势.活化能Ea随x增加而依次降低,进一步说明其损耗呈逐渐降低趋势.随着x的增加,样品的磁性能得到一定改善.     

TiO2对Nb2O5低膨胀陶瓷的烧结性、力学强度和抗热震性能的影响

以TiO2和Nb2O5微粉为主要原料,通过高温固相反应烧结制备了TiO2掺杂改性的Nb2O5陶瓷,研究了TiO2含量对Nb2O5陶瓷的晶相组成、烧结性能、热膨胀性能、抗弯强度和抗热震性能的影响.研究表明,2; ～ 8; TiO2掺杂未改变Nb2O5陶瓷的单斜晶系结构,而TiO2含量为12;时,除Nb2O5主晶相外,还生成了少量Ti2Nb10O29晶相.通过加入适量TiO2改性,可明显抑制Nb2O5陶瓷烧成过程晶粒异常生长,改善烧结性能,避免开裂现象,获得较为均匀致密的显微结构,有效提高样品的抗弯强度.Nb2O5陶瓷的热膨胀系数和抗弯强度都随着TiO2含量增加而表现出先增大后减小的变化趋势,其中TiO2含量为4;时,样品具有最高的抗弯强度(75.6 MPa)和低的热膨胀系数(1.42×10-6/℃).添加4; ～12;的TiO2都可明显改善Nb2O5陶瓷的抗热震性能.     

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.     

(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.     

硅基(001)取向Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr,Ti)O3薄膜的制备及其铁电性能研究

采用磁控溅射法在LaNiO3/Si衬底上制备了6;Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-94; Pb(Zr0.52 Ti0.48) O3 (PMnN-PZT)铁电薄膜,对其微结构和铁电特性进行了研究.结果表明,该铁电薄膜呈(001)高度择优取向,取向度高达98;.经过1010次铁电循环测试,铁电薄膜无疲劳现象;在104 s时间内,薄膜的铁电保持和印记特性稳定,无明显退化.该结果说明LaNiO3氧化物电极会降低PMnN-PZT薄膜的氧空位浓度,有效地缓解了电荷注入的问题,因此改善了PMnN-PZT薄膜的铁电性能.     

衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba06Sr04TiO3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3叉指电容器.利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征.研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm.在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3的调谐率分别为39.68;和29.55;,最低损耗分别为0.029和0.053.这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同.     

Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3压电陶瓷的介电、铁电和压电性能

采用两步法制备了0.30Pb(In1/2 Nb1/2)O3-(0.70-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PIN-PNN-PT,x=0.33,0.35,0.37,0.39)压电陶瓷.研究了PIN-PNN-PT压电陶瓷的相结构、介电、铁电和压电性能.研究表明位于准同型相界(MPB)的组分0.30PIN-0.33PNN-0.37PT具有最佳电学性能,其居里温度TC、压电系数d33、平面机电耦合系数kp、自由介电常数ε二介电损耗tanδ、剩余极化Pr、矫顽场EC分别为200℃、386 pC/N、50;、2692、0.045、34 μC/cm2、18 kV/cm.结果 显示PIN-PNN-PT三元系相比于PNN-PT有更高的居里温度,同时保持了优异的压电性能.     

(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/℃.     

硼酸锶钡(Ba0.87Sr3.13B14O25)晶体的生长、结构和性质研究

本文报道了一种新的硼酸盐化合物-Ba0.87Sr3.13B14O25,采用泡生法已生长出尺寸为35mm×25mm×5mm的晶体.该晶体为单斜晶系,C2/m空间群,a=1.6425(3)nr,b=0.77739(16)nm,c=1.6665(3)nm,β=119.22(3)°,Z=4.结构中B3O8六元环通过O原子和BO3三角形相互连接,构成三维的硼氧阴离子骨架,金属阳离子占据多面体间的空隙.测量了BSBO晶体的透过谱,该晶体的显微硬度为578kg/mm2.     

(1-x)ZnO-xMgO-TiO_2-SnO_2(x=0.1~0.2)高频介电陶瓷的制备、结构与介电性能

采用氧化物固相烧结法制备了不同摩尔比的(Zn_(1-x)Mg_x)(Ti_(0.8)Sn_(0.2))O_3(x=0.1~0.2)高频介电陶瓷,研究了陶瓷的微观结构和介电性能。结果表明:烧结温度超过1000℃时,陶瓷中均形成了立方尖晶石结构的固溶相(Zn,Mg)2(Ti,Sn)O4。当烧结温度为1100℃时的陶瓷致密程度最高;当烧结温度为1200℃且x=0.15时,在10 MHz测试频率下获得了陶瓷的最佳介电性能,其介电常数ε=28.65,介电损耗tanδ=1.02×10-3,满足高频介电陶瓷的使用要求。     

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。     

溶胶-凝胶法制备(Ba,Sr,Ca)TiO3薄膜及其介电调谐性能分析

本文采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了(Ba0.6Sr0.4)1-xCaxTiO3(BSCT)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)薄膜.XRD及SEM结果表明表明,薄膜结晶良好,形成单一的钙钛矿结构,没有明显的裂缝.薄膜厚度大约为500nm.从介电常数和直流偏压电场的关系曲线上并没有滞后现象,这说明BSCT薄膜处于顺电相.随着x的增加,薄膜的介电常数、介电损耗和调谐率都有所下降,而优值有所提高.J-V特性表明Ca的加入显著降低了薄膜的漏电流.     

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.