补偿电价取代对(Bi1/2Na1/2)TiO3无铅压电陶瓷介电与压电性能的影响

采用传统陶瓷制备方法,制备出一种钙钛矿结构无铅新压电陶瓷材料(1-x)(Bi1/2Na1/2)TiO3-xBi(Mg2/3 Nb1/3)O3.研究了一种化合物Bi(Mg2/3 Nb1/3)O3中两种离子Bi3 和(Mg2/3Nb1/3)3 同时进行补偿电价取代对(Bi1/2Na1/2)TiO3陶瓷介电和压电性能的影响.X射线衍射分析表明,所研究的组成均能够形成纯钙钛矿(ABO,)型固溶体.陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料具有明显的弛豫铁电体特征.适量的取代能提高材料的压电性能,在x=0.7%时压电常数d33=94 pC/N,x=0.9%时厚度机电耦合系数kt=0.46,为所研究组成中的最大值.该体系陶瓷具有较大的kt值和较小的kp值,具有较大的各向异性.     

CeO_2掺杂对Pb_(0.92)Sr_(0.06)Ba_(0.02)(Sb_(2/3)Mn_(1/3))_(0.05)Zr_(0.48)Ti_(0.47)O_3基压电陶瓷相结构及性能的影响

采用传统固相烧结法制备Pb_(0.92)Sr_(0.06)Ba_(0.02)(Sb_(2/3)Mn_(1/3))_(0.05)Zr_(0.48)Ti_(0.47)O_3∶xCeO_2(简称PSBSM-PZT)压电陶瓷样品。研究不同CeO_2掺杂含量对PSBSM-PZT基陶瓷样品的物相结构、微观形貌、压电及介电性能的影响。结果表明:当CeO_2掺杂量x≤0.5%(质量分数,下同)时,陶瓷样品均为纯的钙钛矿结构。随着CeO_2掺杂含量的增加,陶瓷样品中四方相结构逐渐向三方相结构转变。随着CeO_2掺杂含量的进一步增加,陶瓷中出现焦绿石相,虽然陶瓷中已经出现焦绿石相,但是样品仍没有完全转变为三方相陶瓷;CeO_2掺杂具有细化晶粒的作用,当x=0.25%时样品晶粒晶界清晰,晶粒之间的结合相对致密,晶界处气孔率低,陶瓷断裂方式以沿晶断裂为主;当x=0.25%时,陶瓷样品获得最佳的压电与介电性能:d_(33)=346pC/N,k_p=0.60,Q_m=1396,ε_r=1309,tanδ=0.474%。     

A位LiCe复合取代改性对Na_(0.5)Bi_(2.5)Nb_2O_9陶瓷性能的影响

用固相反应法制备了[(NaBi)1-x(LiCe)x]0.5Bi2Nb2O9(x=0.00,0.04,0.06和0.08)高温铋层压电陶瓷材料,分析了LiCe对Na0.5Bi2.5Nb2O9压电陶瓷的影响。LiCe掺杂促进了样品晶粒生长,引起样品晶格畸变,这极大地提高了该系列陶瓷样品的压电活性。LiCe掺杂还提高了掺杂样品压电、介电性能的温度稳定性。当x=0.06时,该系列陶瓷的压电常数提高到24pC/N,是纯Na0.5Bi2.5Nb2O9的2倍多,平面机电耦合系数为12%,厚度机电耦合系数为25%,加上高的居里温度,低的介电损耗(1kHz只有0.26%)和稳定的压电特性,表明LiCe改性使Na0.5Bi2.5Nb2O9高温铋层压电陶瓷具有很好的高温应用前景。     

(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷研究进展

(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷体系是目前研究最广泛的功能陶瓷材料之一.综述了BNT基无铅压电陶瓷的研究现状,讨论了相关体系的设计方法、铁电性、压电性以及BNT体系的制备方法.分析比较了BNT系压电陶瓷与Pb(Zr,Ti)O3(PZT)压电陶瓷的性能差异以及存在的问题,对BNT基无铅压电陶瓷进行了展望.     

CeO_2掺杂对SrNa_(0.5)Bi_(4.5)Ti_5O_(18)高温无铅压电陶瓷性能的影响

用固相合成法制备SrNa0.5Bi4.5Ti5O18+x%(质量分数)CeO2(SNBTCx)铋层状无铅压电陶瓷,研究了CeO2掺杂对SNBTCx陶瓷微观结构和电性能的影响。结果表明,CeO2掺杂并未改变SNBTCx陶瓷的晶体结构,所有样品均为单一的铋层状结构陶瓷;CeO2掺杂没有使SNBTCx陶瓷居里温度发生明显变化,居里温度均高于560℃;随着CeO2掺杂量的增加SNBTCx陶瓷材料的介电常数减小,但是其介电损耗先增大后减小。当CeO2掺杂量为0.3%(质量分数)时SNBTC0.03陶瓷具有最优电性能:Tc=567℃,d33=29 p C/N,tanδ=0.015,且在500℃退极化处理后,其d33仍保持在22 p C/N以上,说明SNBTC0.03陶瓷可在高温下应用。     

锰掺杂Sr2-xCaxNaNb5O15（x=0.05～0.35）无铅压电陶瓷微观结构与电学性能的研究

采用传统陶瓷制备工艺制备了Mn掺杂的钨青铜结构无铅压电陶瓷Sr2-xCaxNaNb5O15+ywt%MnO2(x=0.05～0.35,y=0,0.3,0.5)(SCNN-M),并对SCNN-M陶瓷相组成、微观结构及介电、压电、铁电性能进行了研究.分析表明:Ca2+已进入Sr2NaNb5O15晶格之中形成固溶体;掺杂适量的锰,能够得到致密、单一的钨青铜结构陶瓷,有效降低烧结温度,促进晶粒长大,显著提高陶瓷的介电、压电、铁电性能.当x=0.05,添加0.5wt%的MnO2时,陶瓷具有较好的介电、压电和铁电性能:介电常数εr=2123,介电损耗tanδ=0.038,压电系数d33=190pC/N,机械品质因数Qm=1455,平面伸缩振动机电耦合系数Kp=13.4%,厚度伸缩振动机电耦合系数Kt=36.5%,剩余极化强度Pr=4.76μC/cm2,自发极化强度Ps=9.36μC/cm2,矫顽场Ec=12.68kV/cm,居里温度Tc=260℃.     

(K_(0.5)Na_(0.5))_(0.94-2x)Li_(0.06)Sr_xNb_(0.98)Sb_(0.02)O_3无铅压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(K0.5Na0.5)0.94-2xLi0.06SrxNb0.98Sb0.02O3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征.研究结果表明:制备的KNLSN-Srx陶瓷为单一的具有四方相的钙钛矿结构,SEM照片中可以看出材料的平均晶粒尺寸随着Sr掺入量的增加逐渐变大,陶瓷的烧结温度随Sr掺入量的增加而升高,Li,Sr和Sb掺杂(K0.5Na0.5)NbO3后,材料的压电系数d33、平面机电耦合系数kp得到提高,同时介电损耗tanδ和机械品质因子Qm降低,Sr掺入量在2mol%时各项性能最佳(d33=130pC/N,kp=34.5%,tanδ=4.2%).     

BaNb2O6掺杂Na1/2Bi1/2TiO3无铅压电陶瓷的介电弛豫

采用传统陶瓷制备方法,制备了无铅新压电陶瓷材料Na1/2Bi1/2TiO3-xBaNb2O6.研究了BaNb2O6掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、介电性能与介电弛豫行为的影响.XRD分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有两个介电反常峰Tf和Tm,修正的居里一外斯公式较好的描述了陶瓷弥散相变特征,弥散指数随BaNb2O6掺杂量的增加而增加.该体系陶瓷表现出与典型弛豫铁电体明显不同的弛豫行为,低掺杂量的陶瓷仅在低温介电反常峰Tf附近表现出明显的频率依赖性,而高掺杂的陶瓷材料在室温和Tf之间都表现出明显的频率依赖性.并根据宏畴一微畴转变理论探讨了该体系陶瓷产生介电弛豫的机理.     

TbDyFe掺杂对(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.08)Sn_(0.02))O_3无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

为获得BCZTS无铅压电陶瓷优良的电性能,通过对其掺杂TbDyFe,采用传统固相烧结法制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.08Sn0.02)O3-x TbDyFe(BCZTS-x TbDyFe)无铅压电陶瓷,分析不同TbDyFe(x=0~0.4wt.%)含量对BCZTS无铅压电陶瓷微结构、压电性能、介电性能和铁电性能的影响,并利用XRD、SEM等方法分析表征样品。结果表明:所有样品均为单一的钙钛矿结构;掺杂TbDyFe后陶瓷的晶粒尺寸变小。由介电温谱可知,掺杂TbDyFe后BCZTS体系出现介电弛豫行为。当掺杂x=0.1wt.%时,无铅压电陶瓷材料的综合性能优异:d33=500 p C/N,kp=40%,εr~5955,tanδ~1.9%,Pr=6.6μC/cm2,Ec=2 k V/cm。     

(Bi0.5Na0.5)1-x(BaaSrb)x TiO3无铅压电陶瓷体系的设计、制备与性能

综合考虑(Bi0.5Na0.5) TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的A-位、B-位原子的原子量差、离子半径差和电负性差,提出了一种BNT基无铅压电陶瓷的设计方法.依据BNT基无铅压电陶瓷所报道的相关数据,定义了ABO3型压电陶瓷的综合因子F(w)为 F(w)= M+R+100X,式中,M为A-位和B-位离子的质量差,R为A-位和B-位离子的离子半径差,X为A-位和B-位离子的电负性差.研究发现,F(w)与BNT基无铅压电陶瓷的压电耦合系数k33和kp, 以及压电常数d33有非常紧密的关系.根据该方法设计了(Bi0.5Na0.5)1-x(BaaSrb)xTiO3无铅压电陶瓷新体系,并申报了国家发明专利.研究结果表明,该体系压电陶瓷具有很好的工艺特性和压电响应,高的压电常数,其机电耦合系数kp为0.311,压电常数d33高达146pC/N,居里温度Tc为310℃,是一种很有实际应用前景的新型压电陶瓷材料体系.     

铈和镧掺杂对（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷制备方法，制备出La2O3和CeO2掺杂的（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷，研究了微量稀土元素La,Ce对（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷微观结构、介电与压电性能的影响。XRD分析表明，La2O3和CeO2的掺杂量在0．1％～0．8％C质量分数）范围内都能形成纯钙钛矿（ABO3）型固溶体。测试了不同组成陶瓷的介电、压电性能，陶瓷材料的介电常数．温度曲线显示La2O3掺杂的陶瓷在升温过程中存在两个介电常数温度峰，而CeO2掺杂的陶瓷的低温介电常数温度峰不明显；在La2O3和CeO2掺杂量为0．3％时陶瓷的压电常数d33分别为156pC/N和160pC/N，为所研究组成中的最大值，平面机电耦合系数Kp最大值出现在La2O3和CeO2掺杂量为0．1％时，分别为0.32，0.31。     

Ca_(2.7)M_(0.3)Co_4O_9(M=Ag~+,Sr~(2+),Yb~(3+))热电陶瓷的制备及电运输性能

采用溶胶-凝胶法制备Ca2.7M0.3Co4O9(M=Ag+,Sr2+,Yb3+)系列陶瓷样品,通过XRD和SEM对样品结构进行表征,考察了掺杂对材料电阻率和Seebeck系数的影响。陶瓷样品XRD图呈现出尖锐的(00l)相,且断面形貌呈片层状,说明压片烧结使样品内部晶粒择优取向,形成高度织构。Ag+掺杂使电阻率略有下降。Sr2+掺杂使电阻率明显降低,提高了功率因子在850K时达到2.62×10-4W/(m-1.K-2)。Yb3+掺杂使Seebeck系数明显提高,但同时也增加了电阻率。因此,在相同掺杂量下,Ca2.7Sr0.3Co4O9为优化载流子(空穴)浓度的最佳值。     

La2O3掺杂BST/Mg2TiO4微波复合陶瓷的制备和性能

用固相烧结法制备掺杂La2O3的Ba0.55Sr0.45TiO3/Mg2TiO4微波复合陶瓷,研究了掺杂对其微观结构、微波(f=10 GHz)介电性能和调谐率的影响.结果表明:当掺杂La2O3量(质量分数)为1.2%时,La3+进入BST晶格,且抑制了BST/Mg2TiO4中Ti从+4向+3价转化;La2O3的掺入比较...     

SrCaBi_4Ti_5O_(18)-BiMeO+3(Me=Ga,Mn)高温无铅压电陶瓷的制备及性能

采用固相合成法制备了(1-x)SrCaBi_4Ti_5O_(18-x)BiMeO_3(SCBT-xBMe,Me=Ga,Mn;0≤x≤0.02)铋层状压电陶瓷,研究了BiMeO_3掺杂对SrCaBi_4Ti_5O_(18)系陶瓷微观结构及电性能的影响。结果表明BiMeO_3掺杂并未改变SCBT陶瓷的晶体结构,所有样品均为单一的铋层状结构陶瓷;适量引入BiMeO_3能促使SCBT的晶粒长大且趋于均匀,并有助于SCBT电性能的优化。当BiMeO_3掺杂量为0.005(Me=Ga)和0.02(Me=Mn)时,材料的压电常数d33分别为18pC/N和20pC/N,同时材料具有高的居里温度(Tc=550℃)和低的介电损耗(tanδ0.15%)。此外,SCBTxBMe材料具有良好的压电稳定性,适合于制备高温高频压电器件。     

固体氧化物燃料电池LaxSr2-3x/2Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ阳极性能研究

本研究利用固相反应法合成了一系列镧取代LaxSr2-3x/2Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ(LaxSFNM,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)钙钛矿陶瓷材料,并研究其作为固体氧化物燃料电池阳极的电化学性能。X射线衍射(XRD)测试表明合成的粉末具有立方钙钛矿结构。在高温下利用氢气还原LaxSFNM样品,发现其晶粒表面析出纳米尺度的Fe-Ni合金颗粒,并且偏析纳米颗粒的密度随着La^3+掺杂量的增加而显著降低。在对称电池阻抗测试中,随着La^3+掺杂量的增加,阳极极化阻抗逐渐降低,掺入量为0.3时阻抗达到最小值。La0.3SFNM对称电池在750℃下极化阻抗仅为0.16W·cm^2,进一步增加掺杂量时,La0.4SFNM对称电池极化阻抗增加至0.17W·cm^2。La0.3SFNM材料良好的电极反应催化活性源于适当分布的Fe-Ni合金纳米偏析颗粒与LaxSFNM陶瓷基体的共同作用。利用流延法制备一系列以LaxSFNM为阳极、SmBa0.5Sr0.5Co2O6为阴极、LSGM为电解质的单电池,使用氢气作为燃料时,La^3+掺杂量x=0.3的单电池表现出最高的功率密度,在750、650和550℃时峰值功率密度可达1.26、0.90和0.52W·cm^-2。上述结果表明,La0.3Sr1.55Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ可以用作高性能SOFC阳极催化剂。     

(Na1/2Bi1/2)TiO3(NBT)无铅压电陶瓷的研究进展

对(Na1/2Bi1/2)TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状进行了综述.着重概括了通过元素替代/掺杂手段对NBT陶瓷性能的影响规律.该系统陶瓷具有的强铁电性质与Bi3 密切相关;材料压电性能可通过改性技术进行调节:如通过加入第二组元化合物降低其矫顽场而提高NBT基陶瓷压电性能.总结了(Na1/2Bi1/2)TiO3基无铅压电陶瓷组成的研究思路和方向.     

锰掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷制备工艺制备了(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3-xMnO_2压电陶瓷,分析了陶瓷样品的微观组织结构.实验结果表明,随MnO_2掺杂量的增多,陶瓷由四方相转变为正交相,晶粒的均匀性下降并生成K_3LiNb_6O_(17)相.研究了MnO_2不同掺杂量对陶瓷压电性能的影响.结果表明,随锰掺杂量的增加,材料逐渐变"硬",机电耦合系数k_p和压电常数d_(33)逐渐减小,同时Q_m逐渐增大;当MnO_2含量为0.8%(质量分数)时,陶瓷的机械品质因数达到最大,此时陶瓷的压电性能为:k_p=0.34,k_t=0.43,d_(33)=110pC/N,Q_m=401.3.     

固体氧化物燃料电池La_xSr_(2-3x/2)Fe_(1.5)Ni_(0.1)Mo_(0.4)O_(6-δ)阳极性能研究（英文）

本研究利用固相反应法合成了一系列镧取代La_xSr_(2-3x/2)Fe_(1.5)Ni_(0.1)Mo_(0.4)O_(6-δ)(La_xSFNM,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)钙钛矿陶瓷材料,并研究其作为固体氧化物燃料电池阳极的电化学性能。X射线衍射(XRD)测试表明合成的粉末具有立方钙钛矿结构。在高温下利用氢气还原LaxSFNM样品,发现其晶粒表面析出纳米尺度的Fe-Ni合金颗粒,并且偏析纳米颗粒的密度随着La~(3+)掺杂量的增加而显著降低。在对称电池阻抗测试中,随着La~(3+)掺杂量的增加,阳极极化阻抗逐渐降低,掺入量为0.3时阻抗达到最小值。La_(0.3)SFNM对称电池在750℃下极化阻抗仅为0.16W·cm~2,进一步增加掺杂量时,La0.4SFNM对称电池极化阻抗增加至0.17W·cm~2。La_(0.3)SFNM材料良好的电极反应催化活性源于适当分布的Fe-Ni合金纳米偏析颗粒与LaxSFNM陶瓷基体的共同作用。利用流延法制备一系列以LaxSFNM为阳极、SmBa0.5Sr0.5Co2O6为阴极、LSGM为电解质的单电池,使用氢气作为燃料时,La~(3+)掺杂量x=0.3的单电池表现出最高的功率密度,在750、650和550℃时峰值功率密度可达1.26、0.90和0.52W·cm~(–2)。上述结果表明,La_(0.3)Sr1.55Fe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ可以用作高性能SOFC阳极催化剂。     

Ta掺杂Na0.5 Bi4.5 Ti4O15陶瓷的显微结构和电性能EI北大核心CSCD

采用固相烧结法制备铋层结构Na 0.5 Bi 4.5 Ta x Ti 4-x O 15+0.5 x(NBT-Ta-x)(x=0~0.20)压电陶瓷。采用X射线衍射、扫描电镜和自动控温测试系统研究Ta 5+的B位掺杂对NBT-Ta-x陶瓷的微观结构、电导、介电和压电性能的影响。结果表明:随Ta掺杂量的增加,晶粒尺寸和长径比逐渐减小,表现出沿c轴的取向生长,同时,陶瓷的理论密度和体积密度增加,在掺杂量x=0.05时达到最高的相对密度96.1%,Ta在NBT晶格中的固溶极限在0.10附近。随Ta 5+掺杂量x增加到0.20,陶瓷的居里温度从680℃降至658℃。Ta 5+掺杂使NBT-Ta-x陶瓷的电阻率增加了两个数量级,压电常数d 33从13.8 pC/N增加到23 pC/N。当x=0.04~0.05时,NBT-Ta-x陶瓷的综合电性能良好:T c=670~672℃,d 33=21.8~23 pC/N,k p=7.9%~8.3%。     

Mn改性Na0.5Bi2.5Nb2O9高温压电陶瓷的研究

采用固相法获得了Mn改性的Na0.5Bi2.5Nb2O9(NBN+xmol%MnCO3,0≤x≤10.0)铋层状压电陶瓷,并系统地研究了Mn(掺杂)对NBN基陶瓷显微结构与电性能的影响.结果表明,所有获得的样品都是居里点在700℃以上的单一相铁电体.加入Mn显著地提高了NBN系列陶瓷的机械品质因素Qm,明显改善了陶瓷的压电与机电性能.当MnCO3掺杂量为8.0mol%时,陶瓷获得最佳电性能:tanδ=0.749%,d33=20 pC/N,Qm=3120,kp=12.37%,kt=21.09%,Pr=7.01μC/cm2.NBN+xmol%MnCO3(x=8.0)陶瓷经700℃退极化处理后,其d33保持为原来的75%(~15 pC/N),表明该材料在高温领域下具有良好的应用前景.