La2O3、Nd2O3、Y2O3对高岭石高温相变动力学的影响

利用综合热分析技术、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)研究了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温条件下转变成莫来石过程的作用,并采用Kissinger方程、Ozawa方程以及JMA修正方程(Ⅰ)和(Ⅱ)分析了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温相变动力学的影响。结果表明:3种稀土氧化物的掺入对高岭石的相变动力学参数产生了影响,相变活化能和频率因子与未掺入稀土氧化物的高岭石相比有所降低,析晶方式则未发生变化,均属于体积晶化。对比掺入3种稀土氧化物的高岭石相变活化能和频率因子可以看出,Y_2O_3对于高岭石高温条件下相变的促进作用最为明显,相变活化能最低。稀土氧化物对于高岭石高温相变产物影响不大,主晶相为莫来石相,次晶相为方石英相,但稀土氧化物的掺入使得方石英相的结晶度明显提高。     

共沉淀法制备CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷

为了降低CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电损耗,保持高介电常数,采用共沉淀法制备CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷.研究了前驱粉料的热分解过程、煅烧后粉料的物相结构、陶瓷的显微结构和介电性能,并考察了Ca、Cu混合溶液pH值对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷性能的影响.结果表明:当Ca、Cu混合溶液pH值为5.1时,制备的CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电损耗最低,而且能保持高介电常数.在室温下,频率为1kHz时,介电常数为1.4×10~4,介电损耗为0.037.通过对陶瓷性能对比,发现共沉淀反应中各元素的沉淀比例,陶瓷的微观结构和介电性能均受该pH值的影响.因此,Ca、Cu混合溶液的pH值对降低CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电损耗、保持高介电常数影响很大.     

稀土氧化物La2O3/Y2O3增韧补强ZTA陶瓷材料及其耐磨性能研究

针对单一相ZrO_2增韧Al_2O_3(ZTA)陶瓷在提高韧性的同时不能合理兼顾其耐磨性能,利用稀土氧化物能促进复合陶瓷材料热压烧结的工艺特点,将La_2O_3/Y_2O_3添加到ZTA陶瓷材料中,XRD衍射图谱表明:La_2O_3/Y_2O_3的添加可以有效阻碍ZrO_2不稳态晶型相变,促进介稳态t-ZrO_2的形成。当添加量为4%(质量分数)时,烧结后晶粒分布最为均匀,致密程度高,其维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性分别比相应未添加稀土氧化物的ZTA材料提高了8%、21%、33%,且La_2O_3与Al_2O_3会发生原位反应生成片状LaAl_(11)O_(18),这种片晶不仅可以阻碍Al_2O_3、ZrO_2颗粒长大,还可通过晶粒拔出等增韧机制提高材料韧性。摩擦磨损试验结果表明:稀土氧化物的添加能提高ZTA陶瓷材料的耐磨性能,添加量为4%时其磨损率最低。     

等离子喷涂超细氧化铝-3wt%氧化钛涂层的电学性能研究

采用大气等离子喷涂系统,制备了常规和超细Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层.利用 X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对涂层相组成和显微结构进行了表征.测量了涂层直流电阻,介电常数和介电损耗.在等离子喷涂过程中,α-Al_2O_3氧化铝大部分转变为γ-Al_2O_3.氧化钛在常规涂层中主要以非计量的Ti_2O_3形式存在;对于超细涂层,氧化钛与氧化铝反应形成固溶体.常规Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层呈现典型的板条层结构,而超细Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层除了具有板条层外,还含有大量的等轴α-Al_2O_3晶粒,其尺寸在150～800nm之间,在常规涂层中,组成板条层的柱状γ-Al_2O_3晶粒直径约为700nm;而对于超细涂层,其绝大部分<200nm.与常规Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层相比,超细Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层具有较高的直流电阻;但在相同频率下,超细涂层介电常数和介电损耗都较常规涂层小.     

稀土氧化物掺杂对氧化铝陶瓷力学性能和摩擦磨损性能的影响

研究氧化铝陶瓷的摩擦磨损特性随不同稀土氧化物掺杂的变化规律。方法制备不同稀土氧化物掺杂的氧化铝陶瓷样品,采用球-盘磨损方法进行摩擦磨损实验。分析掺杂后氧化铝陶瓷磨损前后的形貌、物相组成及元素组成,测试掺杂后氧化铝陶瓷相对密度和显微硬度。结果表明,掺杂后氧化铝陶瓷主要由α-Al_2O_3相组成,Y_2O_3和CeO_2掺量的逐渐增加有相应复合氧化物次晶相形成。不同稀土氧化物及添加量对氧化铝陶瓷的致密化和力学性能出现不同的影响,就晶粒尺寸而言,3种稀土氧化物掺量为0.5%时,晶粒最细;就致密化而言,添加Y_2O_3和CeO_2的陶瓷最优掺量为0.5%,添加La_2O_3的陶瓷最优掺量为1.5%;就硬度而言,添加Y_2O_3和CeO_2的氧化铝陶瓷最优掺量为1.5%,添加La_2O_3的氧化铝陶瓷最优掺量为0.5%。在干摩擦条件下,3种稀土氧化物掺杂后的试样磨损体积都在添加量为0.5%时达到最小值,氧化铝陶瓷磨损失重随着添加量的增加而变大。掺量为0.5%时,3种稀土氧化物掺杂的陶瓷均呈现较好的耐磨性能,其磨损机制以磨粒磨损为主。     

BP神经网络对稀土元素掺杂钛酸钡基陶瓷的研究

将Gd、Ce、Nd、Sm稀土氧化物的加入量作为输入,钛酸钡陶瓷材料介电常数及介电损耗作为输出,建立了BP神经网络模型,网络以traingdx函数作为学习训练函数,选取部分实验数据作为学习样本对网络进行了训练,最终得到了满意的性能预测值.     

Ba_(1-x)Ca_xZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3陶瓷介电性能的研究

电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,在工农业、国防、科学研究和日常生活中都有广泛的应用。其中陶瓷电容器具有耐高温、耐腐蚀、介电常数高、性能稳定等特点,满足当前集成电路对电容器小型化、高容量的要求。以Ba CO_3、Ca CO_3、Zr O_2和Ti O_2等为原料,Y_2O_3为掺杂剂,以掺杂量为0.05%Y_2O_3(摩尔百分比)的Ba_(1-x)Ca_xZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3陶瓷材料为研究对象,研究了Ca CO_3加入物对体系微观形貌和介电性能的影响。结果表明,Ca CO_3的加入不改变试样主晶相,但随着Ca CO_3掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐增大,试样的室温介电常数εr有所提高,试样的介电损耗tanδ骤然增大,然后降低。与此同时,材料的居里温度向低温方向移动,但移动范围较小;样品的介电常数峰值逐渐降低,样品的介电常数温度变化率减小。     

Al2O3含量对Al2O3/LiTaO3复合陶瓷介电性能的影响

采用热压烧结法制备了Al₂O₃/LiTaO₃ (ALT) 陶瓷复合材料, 研究了Al₂O₃不同体积含量(5vol%、10vol%、15vol%和20vol%)对LiTaO3压电陶瓷介电性能的影响. 结果表明：随着频率的增加, 不同Al₂O₃含量的ALT陶瓷复合材料的介电常数和介电损耗均降低, 但降低的幅度不同. 少量Al₂O₃(5vol%)的添加既能增大材料的介电常数同时又降低了材料的介电损耗, 但是随着Al₂O₃含量的继续增加, ALT陶瓷复合材料的介电常数和介电损耗都增大, 其居里温度先升高后降低. Al₂O₃作为第二相不但能促进LiTaO3陶瓷烧结致密,而且对ALT陶瓷复合材料的介电性能也有提高.     

稀土元素对磷酸盐玻璃微观结构的影响机制研究

为了探索稀土含量及种类对磷酸盐玻璃形成能力、析晶产物与形貌和微观结构的影响,利用固相熔融冷萃法获得了稀土磷酸盐玻璃。利用XRD证明了所研究的钙铁磷酸盐基质玻璃中最多可掺杂10%(摩尔分数)稀土氧化物(Y_2O_3、La_2O_3和Sm_2O_3),过量的稀土导致了样品析晶态REPO_4的形成;利用SEM-EDS表征了不同稀土样品析晶态的形状与组成。重点利用FT-IR光谱对稀土玻璃的微观结构进行了表征,不仅指认了微结构的振动模式,而且研究了稀土含量(Sm_2O_3)的增加以及不同稀土元素对玻璃结构的影响。研究发现,Sm_2O_3的加入导致了P=O键与P—O—P环谱峰的减弱,而Sm—O—P键的谱峰出现;利用高成拟合分析了不同谱带相对面积的变化规律,了解到不同稀土玻璃红外光谱P=O键相对面积与稀土离子的场强成反比,也掌握了稀土对磷酸盐玻璃不同结构单元的影响规律。     

稀土氧化物超薄纳米片的可控合成和pH响应的药物控释研究

本文采用简单水热合成方法,制备了不同形貌的稀土氧化物(氧化钐Sm_2O_3和氧化钆Gd_2O_3)纳米结构。研究发现,纳米材料表面活性剂的缺失和后续自组装过程,是诱导形成稀土氧化物超薄纳米片的原因。由于纳米材料强的表面效应,不同形貌Sm_2O_3:5%Eu和Gd_2O_3:5%Eu纳米材料呈现出独特的光致发光特性。此外,Sm_2O_3和Gd_2O_3超薄纳米片具有显著在不同pH响应下的药物控释行为。     

Effects of complex dopants on the microstructure and dielectric properties of BCTZ ceramics

A new route was developed to produce high-performance nonreducible (Ba,Ca)(Ti,Zr)O₃ (BCTZ) ceramics, in which sol-gel derived complex dopants were applied to ultrafine (Ba_0.97Ca_0.03)_1.001(T{i}_0.80Zr_0.20)O₃ powders. The effect of calcination temperature on the complex dopants, as well as the effect of complex dopants on the BCTZ ceramics was investigated. The micro-strain, Curie point, dielectric loss and maximum dielectric constant at the Curie point of the resulting BCTZ ceramics all decrease with increasing mean crystallite size as the calcination temperature of the complex dopants increases. It is suggested that the above results are presumably due to the downsizing of the agglomerates of the complex dopants during calcination. The effectiveness of the present route to improve the dielectric constant and loss of the BCTZ ceramics simultaneously has been verified in comparison to the conventional mixed oxide route. This new route is very promising for practical use in Ni-electrode multi-layer ceramic capacitors (Ni-MLCCs) with large capacitance.     

复合氧化物掺杂法制备抗还原BCTZ系陶瓷的研究

提出了一种制备抗还原BCTZ系陶瓷材料的新工艺. 采用溶胶-凝胶法在500～800℃下合成复合氧化物掺杂剂, 此掺杂剂与水热法合成的超细(Ba_1-xCa_x)(Ti_1-yZr_y)O₃粉体混合球磨可得抗还原介质瓷料, 该瓷料可在还原性气氛中烧成适用于贱金属电极的, 具有高介电常数和低介质损耗的多层陶瓷电容器陶瓷材料. 本文讨论了复合氧化物掺杂剂的合成温度、陶瓷烧结温度和退火时间等工艺参数对陶瓷介电性能和微结构的影响. 研究表明, 在低温下合成的纳米颗粒的复合氧化物掺杂剂(纳米掺杂剂)很适合超细瓷料的掺杂改性. 在500～800℃内, 复合氧化物掺杂剂的合成温度升高将导致BCTZ系陶瓷的居里点、介质损耗和介电常数最大值的降低.对陶瓷烧结工艺的研究表明, 采用此新工艺可获得符合Y5V标准的BCTZ系抗还原介质陶瓷, 其室温相对介电常数不小于18000, 介质损耗低于0.7%, 绝缘电阻率达到10¹²Ω·cm, 居里点在5～20℃之间可调, 平均晶粒尺寸G_AV小于4μm. 该新工艺可望用于大容量Y5V镍内电极多层陶瓷电容器的生产.     

A planar applicator for measuring surface dielectric constant ofmaterials

An applicator is described which allows the surface dielectric constant of a body to be measured simply by putting the device upon the body itself and by measuring the resulting capacitance value using a hand-held portable capacitance meter. The performances of the sensor were first verified by testing materials with known dielectric properties. Its particular use in measuring the dielectric constant of ceramic materials, plastic materials and of commonly used marbles and stones was then considered. Such application may be of interest in the case where the surface dielectric constant of marble and stone can be related to alterations of the external layer of these materials caused by atmospheric pollutants     

Gd、Nd共掺杂BaTiO3系统的介电性能及微观性能研究

在BaTiO3(BT)-Nb2O5-ZnO系统中引入硼硅酸盐助烧剂,加入Gd、Nd稀土氧化物以期获得中烧X7R陶瓷材料.研究发现,保持Gd用量不变,随着Nd用量在0.1 wt%~0.7 wt%范围内增大,陶瓷室温介电常数呈现单调递减趋势,而对电容量高温变化率的影响很小;保持Nd用量不变,随着Gd掺杂量的增加,室温介电常数先减少后增大,电容量高温变化率下降.实验发现,BT陶瓷的电容量高温变化率和微观应力分数成正比例关系变化.Gd、Nd共掺杂BT系统的电容量高温变化率受Gd控制而受Nd影响不大.在空气中于1140℃下烧成的BaTiO3陶瓷材料的主要性能指标达到:ε298K>3000,tgδ≤1.0%,ρ≥1011Ω.cm,-55℃~+125℃范围内最大电容量变化率不超过±7.5%.     

ZnS:Mn沉积温度对薄膜电致发光器件亮度的影响

采用丝网印刷技术,在Al2O3陶瓷基板上印刷、高温烧结内电极及绝缘层,制备出陶瓷厚膜基板,进而制备了新型厚膜电致发光显示器(TDEL).整个器件结构为陶瓷基板/内电极/厚膜绝缘层/发光层/薄膜绝缘层/ITO透明电极.研究不同基板沉积温度对发光层性能的影响,并对器件的亮度-电压、亮度-频率进行测量.结果显示较高的ZnS:Mn沉积温度明显提高了无机发光器件的发光亮度.其原因主要是由于高的沉积温度提高了ZnS:Mn的成膜质量,提高膜层微晶尺寸大小,从而发光亮度提高.但是我们发现温度继续提高的同时,器件发光亮度趋于饱和,分析原因是由于掺杂Mn浓度过高,影响了发光效果.     

The role of dopants in tailoring the microwave properties of Ba6-xR8+2/3x Ti18O54 R = (La–Gd) Ceramics

Microwave dielectric ceramics with a high dielectric constant need to satisfy very high technical demands. They should possess extremely low losses to achieve high Q-values (Quality factor) a small temperature coefficient of resonant frequency (τf), and a relative permittivity (εr) higher than 80. Industrial applications require very stringent electrical and dimensional tolerances, typically ± 0.5–1.0 ppm K-1 for a specified τf and ± 0.25% for a specified εr. To meet such requirements ceramics based on BaO–R2O3 – TiO2 (R = La–Gd) are used. The investigation of this type of ceramic was stimulated by the observation that ceramics based on compositions in the TiO2-rich region of the system exhibit highly temperature stable electrical properties. Especially interesting are compositions within the solid solubility region with the general formula Ba6-xR8+2/3x Ti18O54. As the ionic radius of the rare earth decreases the extent of the solid solubility region becomes narrower, i.e., 0<x<3 for La and x = 0.5 for Gd. Further improvements in the dielectric microwave properties can be achieved by combining different rare earth oxides, and by partial replacement of Ba2+ with other alkaline earth atoms such as Ca2+ and Sr2+. Typically such ceramics meet the requirements for Q and εr; however, τf must be additionally adjusted by the use of dopants. Most commonly bismuth and lead oxides or titanates are used. In the present contribution the role of different dopants and their influence on the resulting microwave dielectric properties of Ba6-xR8+2/3x Ti18O54 based ceramics are discussed. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

中温烧结耐高温陶瓷电容的制备及性能研究

在BaTiO3(BT)BNT-Nb2O5-Zn系统中改变Nb、Zn掺杂量,对BTBNT-Nb-Zn进行介电性能研究,以期获得中烧耐高温陶瓷电容.研究发现,Nb2 O5、ZnO对BTBNT-Nb2O5-ZnO陶瓷介电性能以及电容量温度变化曲线的影响主要体现在居里温度和居里峰的变化.它们的改性机理可用掺杂后晶粒壳与晶粒芯体积分数的变化来解释.对比不同掺杂后钛酸钡陶瓷的SEM照片可以得出:陶瓷的室温介电常数与掺杂后钛酸钡陶瓷的晶粒生长情况密切相关.     

添加 Y_2O_3 或 CaO 对 AlN 陶瓷的电性能和热导性能的影响

本文采用 Y_2O_3,CaO 为 AlN 陶瓷烧结的添加剂,测量了该材料电性能(包括体电阻率,介电常数,介质损耗因子)和热导性能以及这些性能随温度变化的关系。研究了添加量对该材料第二相组成的影响及对材料电性能和热性能影响,并对所得的结果进行了初步讨论。指出要制得具有优良电性能和热导性能的 AlN 材料,应严格控制添加剂加入量和 AlN 粉末中的含氧量。     

PZN-BZN和PZN-BT陶瓷介电性能研究

制备了Pb(Zn1／3Nb2／3)O3-Ba(Zn1／3Nb2／3)O3(PZN-BZN)和Pb(Zn1／3Nb2／3)O3-BaTiO3(PZN-BT)两类PZN基弛豫型铁电陶瓷,系统地研究了它们的介电性能以及热处理工艺对其介电性能的影响。合成出具有100％钙钛矿相的0．9PZN-0．1BZN陶瓷,其最大介电常数为6160(1kHz)。对比这两个系统的介电性能发现,PZN-BT系中隐含的BZN组分对陶瓷性能有着重要影响。退火热处理能显著提高PZN基陶瓷相变温度附近的介电常数,但对样品的相交扩散和介电弛豫现象没有明显影响。     

Effect of PFT substitution on dielectric properties of PFW-PFN perovskite ceramics

Perovskite phase formation and dielectric characteristics of ceramic system with addition of were investigated in order to examine the influence of . The ceramic system powders were synthesized via a B-site precursor route. Peculiar behaviors of frequency dispersion in dielectric constant spectra in the paraelectric region were observed due to increasing conductivity. Lattice parameters, dielectric maximum temperatures, and maximum dielectric constants increased with increasing content.