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.     

烧结温度和升温速率对Pb(Sb1/3Mn2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3压电陶瓷性能的影响

采用传统固相法制备了Pb(Sb1/3 Mn2/3)0.05Zr0.47Ti0.48 O3 (PMS-PZT)压电陶瓷.利用XRD、SEM和EDS等研究PMS-PZT陶瓷体系在烧结过程中形成的过渡液相和形成过渡液相温度(1100℃)附近的升温速率对陶瓷结构、压电和介电性能的影响.结果表明:不同烧结温度下,所有样品均为单一的钙钛矿四方相,过渡液相不会对相的结构有影响,但是当烧结温度较低时,过渡液相在烧结后期以玻璃相在晶界附近富集,对陶瓷的压电和介电性能有很大影响.随着烧结温度和升温速率的升高,PMS-PZT晶粒尺寸增大,晶粒均匀性和规则性得以改善,晶化质量得到提高;d33测试和阻抗分析测试结果表明PMS-PZT样品在1100℃附近以7 ℃·min-1升温速率并在1250℃烧结时具有最好的压电和介电性能:d33 =313 C/N,kp=0.59,Qm=1481,εr=1437,tanδ=0.53;.     

La-Mn共掺杂的钛酸钡陶瓷还原再氧化研究

以MnO2为受主,La2O3为施主,采用传统高温固相法对钛酸钡陶瓷进行掺杂,并对还原气氛下烧结的样品分别在900 ℃和1000 ℃的温度下进行再氧化处理.采用XRD和电性能测试研究了镧锰共掺杂和再氧化工艺对于钛酸钡陶瓷阻温特性及微观结构的影响.结果表明:钛酸钡陶瓷的阻温特性与施主、受主的掺杂比例和烧结气氛有关;与在空气下烧结相比,在还原气氛下烧结能明显的提高施主掺杂的临界浓度,同时随着再氧化温度从900 ℃提高到1000 ℃,PTC效应明显增强.BaTiO3晶粒尺寸随着施主掺杂浓度的提高而变小.Mn离子的掺入使钛酸钡晶格结构更为紧密,阻碍了晶格内部氧离子向外部的扩散,导致了明显的PTC效应.     

烧结升温速率对钛酸钡陶瓷压电性能的影响

采用固相反应方法在不同烧结升温速率下制备了BaTiO3陶瓷,并对陶瓷样品的晶体结构、表面形貌、介电、压电和铁电性能进行了测试和分析.结果表明:当烧结升温速率为3 ℃/min和5 ℃/min时陶瓷均为四方钙钛矿晶格结构,随升温速率的增大,四方相程度增强,材料平均晶粒尺寸减小,压电系数和铁电性能随之降低,但介电常数随之增大,当烧结升温速率为5 ℃/min介电常数最大,其值为3144.当烧结升温速率为1 ℃/min时陶瓷为正交钙钛矿晶格结构d33和Pr最大,其值为Pr=10 μC/cm2和d33=193 pC/N.     

纳微米PZT/水泥基压电复合材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成了锆钛酸铅(PZT)纳微米粉体.XRD与SEM分析结果表明,经700 ℃煅烧的PZT粉体的平均晶粒尺寸约为26.4 nm,粉体团聚体的平均尺寸约为200 nm.采用干压成型-水化法制备了纳微米PZT/水泥基压电复合材料,研究了复合材料的压电及介电性能.SEM结果表明,PZT陶瓷相在基体中呈网状分布.PZT颗粒之间的良好连通性使复合材料具有优良的压电性能.     

鹿角形状钛酸钡制备及其介电共振现象研究

不同形貌钛酸钡通过将氧化钛前驱体球和钡盐在碱性条件下进行水热和高温烧结制备出来,其与石蜡混合物(75 wt;)在12 GHz微波频率附近发生了介电共振现象.由于钛酸钡是晶格常数降低的顺电立方相/四方相,发生原因是电致伸缩/逆压电效应产生的弹性纵波在晶粒内部的共振吸收.不同条件制备钛酸钡晶粒尺寸(219 nm)趋于一致,共振频率相近,经过110℃水热和1100℃烧结制备的鹿角形状钛酸钡晶粒较大(657 nm)并且相互联接使得共振加强.本工作证明了通过改变钛酸钡晶粒尺寸和形貌从而改变微波介电性能.     

MgO掺杂对PMMN四元系压电陶瓷结构与性能的影响

采用固相烧结法制备添加过量MgO的铌镁-铌锰-锆钛酸铅(PMMN)四元系压电陶瓷材料,研究了不同MgO掺杂量对材料结构及压电介电性能的影响.实验结果表明,适量MgO掺杂,不仅不改变PMMN压电陶瓷的钙钛矿相结构,且能提高合成粉体的晶化程度,降低陶瓷的烧结温度,改善材料的压电介电性能.当MsO掺杂量为0.25;质量分数,1130℃烧结的样品性能参数为:d33=310 pC/N,Qm=1008,kp=0.61,tan δ=0.34;,ε33T/ε0=1494,是一种中温烧结功率型压电陶瓷材料,适用于多层压电变压器,超声马达等器件.     

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.     

BiAlO3改性对BF-BT压电陶瓷电性能与温度稳定性的影响

采用固相合成法制备了高温钙钛矿结构0.7Bi(Fe1-xAlx)O3-0.3BaTiO3+0.3%MnO2(BFAx-BT)无铅压电陶瓷。研究了BiAlO3改性对该体系陶瓷显微组织、电性能及温度稳定性的影响。结果表明:随BiAlO3含量的增加,陶瓷晶粒尺寸先增加后减小,压电性能的变化规律与晶粒尺寸变化一致,在x=0.01时,压电性能达到最大值d33=134 pC/N,kp=0.28。陶瓷弥散相变特征随BiAlO3含量的增加更加明显,适量BiAlO3添加显著增加了介电性能与压电性能的温度稳定性,特别是kp随温度增加在退极化温度前基本保持不变。     

烧结温度对(Ba0.85 Ca0.15)(Ti0.9 Hf0.1)O3陶瓷压电性能的影响

采用传统固相反应法在系列烧结温度下制备了(Ba0.85 Ca0.15)(Ti0.9 Hf0.1)O3无铅压电陶瓷,并对陶瓷样品的晶格结构、表面形貌、铁电性能、压电性能和常温介电性能进行了测试与分析.结果表明:样品均具有纯的钙钛矿结构,随着烧结温度的升高,样品的晶体结构由立方相转变为四方相;压电系数和机电耦合系数随之增大,当烧结温度为1340℃时,样品的晶粒尺寸较为均匀,约为2～7μm,并且样品压电系数最大为250 pC·N-1,此时,2Pr=13.33μC·cm-2,2Ec=5.91 kV·cm-1,i=0.05 mA,ε=1803,tanδ≈0.017,Kp=0.32,Qm=116.