x%V2O5+1.5%Li2CO3共掺杂Mg4Nb2O9陶瓷低温烧结及其微波介电性能

采用机械合金法制备了Mg4Nb2O9微波介质陶瓷,研究了添加V2O5和Li2CO3对其烧结性能、显微结构及微波介电性能的影响。结果表明:添加V2O5和Li2CO3可有效降低Mg4Nb2O9陶瓷烧结温度(940℃),获得亚微米级(0.86μm)微波介质陶瓷。1.50%V2O5和1.50%Li2CO3(质量分数)共掺杂Mg4Nb2O9陶瓷于940℃烧结获得良好微波介电性能:介电常数为12.7,品质因数为45028GHz,谐振频率温度系数为-7.65×10-5℃-1,有望成为新一代低温烧结基板材料。     

添加V2O5对Ba(Mg1/3Ta2/3)O3烧结及微波介电性能的影响

本工作就添加V2O5对Ba（Mg1／3Ta2／3）O3烧结性及微波介电性能的影响进行了研究和讨论．实验结果发现，添加少量V2O5能明显改善BMT陶瓷的烧结性，当V2O5的添加量为0．1mol％时，烧结体密度可达理论密度的98％同时较纯BMT陶瓷烧结温度降低150℃左右．此时样品仍具有较高的微波介电性能：Q·f＝62450GHz；εγ＝25．     

Bi2O3掺杂对Mg4Nb2O9陶瓷的微结构及微波介电性能的影响

采用固相反应法制备了Mg4Nb2O9基微波介质陶瓷,研究了Bi2O3掺杂对Mg4Nb2O9陶瓷烧结行为、相结构、显微结构及微波介电性能的影响。实验结果表明:Mg4Nb2O9陶瓷烧结温度随Bi2O3掺杂量的增加而减小,添加2.0wt%Bi2O3,烧结温度从1350℃降低至1175℃;随Bi2O3添加量从0.0wt%增大到3.0wt%,最强峰(104)晶面间距d值由2.756nm增大至2.769nm;Mg4Nb2O9陶瓷的微波介电性能随Bi2O3掺杂量增加而变化;掺杂2.0wt%Bi2O3的Mg4Nb2O9陶瓷在1175℃保温2小时烧结,获得亚微米级陶瓷,且具有最佳的微波介电性能,εr为12.58,Q×f为71949.74GHz。     

Eu_2O_3掺杂量及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用MgO-CuO-TiO_2-Eu_2O_3添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。采用XRD,SEM及EDS等方法研究Eu_2O_3掺杂量以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷样品物相组成,微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加Eu_2O_3的Al_2O_3陶瓷中,均存在Al2Eu2O9次晶相,且随着Eu_2O_3含量的增加,Al2Eu2O9相增加;随着Eu_2O_3添加量的增加,Al_2O_3陶瓷试样致密度先增加后降低;随着烧结温度的增加,Al_2O_3陶瓷的介电常数和品质因数Q·f值先增加后降低。烧结温度为1450℃,Eu_2O_3添加量为0.25%(质量分数)时,烧结体的相对密度达到最大值98.21%,且Al_2O_3陶瓷的介电性能较好:介电常数为10.05,品质因数Q·f为37984GHz。     

C（0．）（Li1/2Sm1/2）0．7TiO3微波介质陶瓷的低温烧结研究

采用传统陶瓷制备工艺,制备了掺杂Na2O-CaO-B2O3（NCB）氧化物的C（0．）（Li1/2Sm1/2）0．7TiO3（CLST）陶瓷,研究了NCB掺杂量与晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能的关系.研究结果表明：复合氧化物NCB掺杂量在1wt%～15wt%范围内没有杂相生成,晶相仍呈斜方钙钛矿结构.随着NCB添加量的增加,陶瓷致密化温度和饱和体积密度降低,介电常数ε~r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值也呈下降趋势,频率温度系数Tf向正方向增大.NCB氧化物掺杂能有效地将CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降低至900℃.添加12.5wt%NCB的CLST陶瓷在低温900℃烧结5h仍具有良好的微波介电性能：εr=73.7,Qf=1583GHz,Tf=140.1×10^-6/℃,满足高介多层微波器件的设计要求.     

Mg4（Ta1-xVx）2O9陶瓷的烧结特性和微波介电性能

用固相法制备了一系列Mg4(Ta1-xVx)2O9(MTV)陶瓷,研究了V5 取代Ta5 、MTV陶瓷的烧结特性和微波介电性能.用XRD和SEM研究其晶体结构和微观形貌.结果表明:在组分x≤0.3范围内形成了Mg4(Ta1-xVx)2O9连续固溶体.少量V5 取代Ta5 能够使MTV陶瓷的烧结温度从1450℃降至1150℃,但同时品质因数降低.x=0.1,1150℃烧结的Mg4(Ta1-0.1V0.1)2O9陶瓷具有较好的微波介电性能:ε约为11,Q·f值达41000GHz(8GHz).     

复合添加La_2O_3/MgO对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4陶瓷性能的影响

讨论了复合添加La2O3/MgO对(Zr0.8Sn0.2)TiO4介质陶瓷烧结机制和微波介电性能的影响。结果表明,La2O3/MgO对(Zr0.8Sn0.2)TiO4的烧结有一定的促进作用,但La2O3/MgO添加量的增大会造成晶格缺陷和残留气孔的增多,从而导致材料的密度和Q×f降低。在1320℃保温12h、La2O3/MgO添加量为0.9wt%时,(Zr0.8Sn0.2)TiO4介电性能最好,其εr=37.14,Q×f=36600,τf=7.77×10-6/℃。     

掺杂Y_2O_3,Sm_2O_3对氧化铝瓷介电性能的影响

研究了Y2O3、Sm2O3对氧化铝瓷烧结性能、介电性能和显微组织的影响。研究结果表明,Y2O3、Sm2O3在氧化铝瓷的烧结过程中可以显著降低氧化铝瓷的烧成温度,抑制晶粒生长,使晶粒尺寸变小,提高了陶瓷的致密性,降低了试样的结构损耗。掺稀土氧化物的氧化铝瓷在1600℃保温2h烧结后,相对密度达98.8%以上,介质损耗达到4.2×10-3。     

Ca0.3(Li1/2Sm1/2)0.7TiO3微波介质陶瓷的低温烧结研究

采用传统陶瓷制备工艺, 制备了掺杂Na₂O-CaO-B₂O₃(NCB)氧化物的Ca_0.3(Li_1/2Sm_1/2)_0.7TiO₃(CLST)陶瓷, 研究了NCB掺杂量与晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能的关系. 研究结果表明: 复合氧化物NCB掺杂量在1wt%～15wt%范围内没有杂相生成, 晶相仍呈斜方钙钛矿结构. 随着NCB添加量的增加, 陶瓷致密化温度和饱和体积密度降低, 介电常数ε_r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值也呈下降趋势, 频率温度系数τ_f向正方向增大. NCB氧化物掺杂能有效地将CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降低至900℃. 添加12.5wt% NCB的CLST陶瓷在低温900℃烧结5h仍具有良好的微波介电性能: ε_r=73.7, Qf=1583GHz, τ_f=140.1×10-6/℃, 满足高介多层微波器件的设计要求.     

掺杂Bi_2Ti_2O_7对Y_2O_3-2TiO_2系微波介质陶瓷材料性能的影响

目前国内外对εr范围在40～80左右的中介电常数微波介质陶瓷体系的研究还很缺乏。为适应现代微波通讯技术发展需求,本实验研究开发了新型中介电常数Y2O3-2TiO2系微波介质陶瓷,并在此基础上添加Bi2Ti2O7陶瓷粉料进行复相掺杂。利用网络分析仪,阻抗分析仪,XRD,SEM等方法,本文重点研究了不同Bi2Ti2O7掺杂量对Y2O3-2TiO2系微波介质陶瓷材料烧结性能和介电性能的影响。通过分析发现适量掺杂能够有效降低材料的烧结温度,并使材料致密化。同时由于Bi3+置换主晶相中的Y3+形成了固溶体,材料主晶相为烧绿石结构并未改变。当添加质量分数为8wt%时获得介电性能较好的陶瓷材料,烧结温度从未掺杂的1460℃降低到1320℃。在1M下:εr≈62.14,tanδ≈1.22×10-3,微波频率(4.55GHz)下εr≈62.85,Q.f=4122.8GHz,τf=-7ppm/℃。     

MgO/SrO/La2O3多元添加对(Zr0.8Sn0.2)TiO4微波陶瓷结构性能影响

基于液相促进固相反应烧结机制, 设计MgO/SrO/La₂O₃多元复合添加(Zr_0.8Sn_0.2)TiO₄(ZST)体系, 探究复合添加剂对ZST陶瓷的物相组成、微观结构、烧结特性以及高频介电性能等参数的影响。实验结果表明: 陶瓷的主晶相均为ZST相; 适量添加MgO/SrO/La₂O₃可以有效地降低ZST陶瓷的烧结温度, 获得较优的微波介电性能; 但MgO添加量的增多对材料的综合性能有小幅度的影响; SrO的添加量过大会造成晶粒的不完全生长、瓷体不致密和气孔的增多, 从而导致材料的密度、介电常数和Q×f值的下降; 此外, 添加剂对陶瓷的频率温度系数(τ_f)影响不大。在复合添加0.2wt%MgO、0.6wt%SrO、1.0wt%La₂O₃时, 1300℃保温5 h的ZST陶瓷综合性能优异: ρ=5.14 g/cm³, ε_r=40.11, Q×f=51000 GHz (f=5.61 GHz), τ_f=-2.85×10^-6℃^-1。     

MgO/Eu2O3共掺杂对Al2O3陶瓷微波介电性能的影响

利用湿化学法制备了MgO/Eu₂O₃共掺Al₂O₃陶瓷, 研究了不同的MgO/Eu₂O₃掺杂量对Al₂O₃陶瓷物相组成、显微结构和微波介电性能的影响。结果表明: 适量的MgO/Eu₂O₃共掺有助于Al₂O₃的致密化和晶粒生长。在介电性能方面, MgO/Eu₂O₃共掺对Al₂O₃陶瓷的介电常数没有明显的影响, 但对介电损耗的影响显著。随着Eu₂O₃含量的增加, Al₂O₃陶瓷的Q×f值会呈现先增加后下降的变化趋势。0.05wt% MgO/0.10wt% Eu₂O₃共掺的样品在1590℃下保温4 h获得的微波介电性能最佳, ε_r~9.82, Q×f ~225, 225 GHz。Q×f值的这种变化可能与样品微观结构的变化相关。先是随着MgO/Eu₂O₃共掺量的增加, 晶粒尺寸不断增加, 晶界不断减少, 这有利于Q×f值的提高; 接着, 当MgO/Eu₂O₃共掺量进一步增加时, 晶粒尺寸不断下降, 晶界增多, 这会导致样品Q×f值的降低。另外, 应力和第二相也可能对Q×f值的变化产生影响。     

多孔α-Al2O3基陶瓷片状载体的制备与性能

采用干压成型法制备了多孔α-Al₂O₃基陶瓷片, 研究了烧结温度和掺杂SiO₂对其结构、形貌和性能的影响. 提高烧结温度能增加α-Al₂O₃基陶瓷片的抗压强度, 但收缩率也会随之增大。最佳烧结温度为1180℃, 收缩率小于0.5%, 抗压强度大于80 MPa。当掺杂SiO₂粉体后, 陶瓷片中的无定形SiO₂在烧结过程中晶化形成方石英, 能够促进α-Al₂O₃陶瓷片的烧结。当SiO₂含量为12wt%, 并在1180℃下烧结时, 陶瓷片的收缩率仅为1.2%, 抗压强度大于110 MPa。与α-Al₂O₃陶瓷片相比, 其孔径更小但孔径分布更宽。研究表明, α-Al₂O₃和SiO₂/Al₂O₃陶瓷片均具有良好的分子筛膜生长活性。但由于载体具有不同的物化性质, 所制备的ZSM-5分子筛膜具有不同的形貌和尺寸。     

Effect of V2O5 on the Sintering Behavior, Microstructure, and Electrical Properties of (Na/sub 0.5/K/sub 0.5/)NbO/sub 3/Ceramics

Well-sintered (Na_0.5K_0.5)NbO_3-x mol% V₂O₅ ceramics (abbreviated as NKN-V) with fine electrical properties were successfully prepared by conventional solid-state reaction through the careful control of processing conditions. The sintering behavior, phase structure, and electrical properties of the V₂O₅-doped NKN ceramics were investigated. Results show that when the V₂O₅ content is 0.6 mol%, the NKN ceramics attained the maximum density of 4.46 g/cm³ (about 98.9% of the theoretical density) at 1060degC, and therefore possessed enhanced electrical properties. But when the V₂O₅ content continued increasing, the density decreased. The secondary phase (Na₂V₆O₁₆) could be detected by XRD analysis in all samples except x = 0 mol%. The Curie temperature of the NKN-based materials was found to decrease with the increase of V₂O₅. The dielectric properties of NKN ceramics doped with 0.6 and 0.9 mol% V₂O₅ were better than that of pure NKN ceramics. In addition, annealing treatment was proved to be an effective technique for improving dielectric properties and reducing the leakage current density.     

ZBAS对BaAl2Si2O8结构与微波介电性能的影响

采用固相反应工艺, 按化学计量百分比BaAl₂Si₂O₈-x(ZnO-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃)(x=0, 1%, 2%, 3%, 4%)制备样品, 研究了不同含量ZnO-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃(ZBAS)玻璃相对BaO-Al₂O₃-SiO₂系介电材料显微结构及微波介电性能的影响。结果表明: 添加ZBAS玻璃相可以适当降低烧结温度, 促进六方钡长石转变为单斜钡长石。当x≥3%时, 六方钡长石可以完全转变为单斜钡长石。随着ZBAS玻璃相含量的增多, 样品的密度、介电常数(ε_r)、品质因数(Q×f)和谐振频率温度系数(τ_f )增大。在x=3%, 烧结温度为1360℃时, 可以获得综合性能相对较好的单斜钡长石, 其介电性能: ε_r=6.72, Q×f=28058 GHz, τ_f =-29.79×10^-6℃^-1。     

(0.96NaNbO3-0.04CaZrO3)-xFe2O3反铁电陶瓷的介电及储能性能研究

0.96NaNbO₃-0.04CaZrO₃(简称NNCZ)陶瓷在室温下展现出稳定的双电滞回线, 但是其储能密度、储能效率和击穿强度都比较低, 限制其成为储能材料。本工作通过掺杂Fe₂O₃, 利用Fe ³⁺离子变价的特点, 实现NNCZ储能性能的优化。采用传统固相法制备了(0.96NaNbO₃-0.04CaZrO₃)-xFe₂O₃(简称NNCZ-xFe)反铁电储能陶瓷, 并对样品的相结构、微观形貌、电学性能和储能性能进行了表征, 重点研究了Fe₂O₃掺杂量对NNCZ陶瓷介电和储能性能的影响规律。结果表明, 样品均具有单一的钙钛矿结构, 掺杂Fe₂O₃能明显降低NNCZ陶瓷的烧结温度, 晶粒平均尺寸随着掺杂量增大先减小后增大, 掺杂量x=0.02时, 晶粒平均尺寸最小(5.04 mm), 且具有较好的储能性能。室温下, NNCZ-0.02Fe击穿强度为230 kV/cm, 击穿前的有效储能密度和储能效率分别为1.57 J/cm ³和55.74%。在125 ℃和外加电场为180 kV/cm下, NNCZ-0.02Fe的储能密度为4.53 J/cm ³。掺杂Fe₂O₃使NNCZ陶瓷的烧成温度降低, 氧空位的迁移速率下降, 抑制晶粒的长大, 同时降低了介电损耗, 使得击穿强度增加; 适量氧空位钉扎使得反铁电相向铁电相相翻转变得困难, 避免出现哑铃状双电滞回线, 从而提高储能效率。本研究结果表明NNCZ-xFe在电介质储能领域具有潜在应用价值。     

Bi2O3助熔剂对CaO-B2O3-SiO2/Al2O3玻璃陶瓷复合材料性能的影响

以CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)玻璃粉体和Al₂O₃陶瓷粉体为原料,通过在CBS与Al₂O₃的质量比固定为50:50的玻璃-陶瓷复合材料中添加适量的Bi₂O₃作为烧结助熔剂,探讨了Bi₂O₃助熔剂对CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能、抗弯强度和热膨胀系数的影响规律.研究表明:Bi₂O₃助熔剂能通过降低CBS玻璃的转变温度和黏度促进CBS/Al₂O₃复合材料的致密化进程,于880 ℃下烧结即能获得结构较致密、气孔较少的CBS/Al₂O₃复合材料.然而,过量添加Bi₂O₃将使玻璃的黏度过低,从而恶化CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能及抗弯强度.当Bi₂O₃的添加量为CBS/Al₂O₃复合材料的1.5wt%时,于880 ℃下烧结即能获得最为致密的CBS/Al₂O₃复合材料,密度为2.82 g·cm^-3,这一材料具有良好的介电性能(介电常数为7.21,介电损耗为1.06×10^-3),抗弯强度为190.34 MPa,0~300 ℃的热膨胀系数为3.52×10^-6 K^-1.     

Li2O-B2O3-SiO2玻璃相对BaAl2Si2O8结构及微波介电性能的影响

采用固相工艺制备BaAl₂Si₂O₈-xwt%Li₂O-B₂O₃-SiO₂(x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 1.0, 2.0)陶瓷。探究不同含量的Li₂O-B₂O₃-SiO₂(LBS)玻璃相对BaAl₂Si₂O₈(BAS)陶瓷的烧结温度、结构及微波介电性能的影响。结果表明: LBS玻璃相可明显降低BAS陶瓷的烧结温度, 并促进BAS陶瓷晶粒长大和晶体结构由六方相转变为单斜相。当x=0.1时, 六方相即可全部转变为单斜相, 在0.1≤x≤2.0范围内, BAS陶瓷晶体结构均为单斜相。添加0.3wt%的LBS玻璃相可促进BAS样品密度、介电常数和品质因数增大, 谐振频率温度系数绝对值减小。在x=0.3, 烧结温度为1275 ℃时, 可获得具有较好品质因数的单斜钡长石, 其介电性能: ε_r=6.74, Q×f=34570 GHz, τ_f= -15.97×10 ^-6/℃。     

新型Ti_3AlC_2-Al_2O_3/TiAl_3复合材料的组织结构与性能

利用Al-TiO2-TiC体系,通过机械球磨和反应热压制备出Ti3AlC2与Al2O3两相原位内生成增强TiAl3金属基复合材料。借助DSC、XRD、SEM和TEM研究了复合材料的反应机制、显微组织、力学性能及抗氧化性能。结果表明,球磨50h后的复合粉末经1 250℃/50 MPa保温10min烧结后可得到组织均匀细小且致密的Ti3AlC2-Al2O3/TiAl3复合材料,其密度、维氏硬度、室温三点弯曲强度、断裂韧性及压缩强度分别为3.8g/cm3、8.4GPa、658.9 MPa、7.9 MPa·m1/2和1 742.0 MPa,1 000℃的高温压缩强度为604.1 MPa。Ti3AlC2-Al2O3/TiAl3复合材料的增韧机制主要包括Ti3AlC2和Al2O3颗粒的剥离、Ti3AlC2相导致的裂纹偏转和桥接以及Ti3AlC2颗粒的变形及层裂。Ti3AlC2-Al2O3/TiAl3复合材料在700~1 000℃温度区间内生成的氧化层虽不致密,但仍表现出优异的抗高温循环氧化性能。     

B2O3对BaO-Sm2O3-TiO2微波介质陶瓷性能的影响

为了满足微波器件小型化的需要,开发高介电常数的低温烧结微波介质材料成为一种趋势.采用复合掺杂低熔点氧化物来降低BaO-Sm2O3-TiO2系(BST)微波介质陶瓷的烧结温度,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析其物相组成和显微结构,用阻抗分析仪测量了陶瓷材料的介电性能.结果表明:在Ba4(Sm1-0.15Bi0.15)28/3Ti18O54的基质陶瓷材料中,复合掺杂3%的ZnO和2%的B2O3时,其烧结温度为1060℃,得到的BST微波介质陶瓷的介电性能为:εr≈64,tanδ≈1.2×10-3,τf=-8.3×10-5/℃.