（Bi2O3、ZnO）对（Zr0．8Sn0．2）TiO4介电性能的影响

采用常规固相合成工艺研究了添加剂Bi2O3、ZnO等对(Zr0.8Sn0.2)TiO4的烧结性能、微观结构和微波介电性能的影响.结果表明,陶瓷的烧结温度随着Bi2O3含量的增大而降低,而陶瓷的最大烧结密度随着Bi2O3的增大而增大;当w(Bi2O3)>3%时,其烧结可降低至1175℃;各种材料配方均能烧结出致密的陶瓷.陶瓷的介电常数随着Bi2O3含量的增大而略有增大,但增加幅度较小;而材料的介电损耗则随Bi2O3含量的增大而增加,且增大幅度较大.当w(ZnO)=1%、w(Bi2O3)=3%时,可在1190℃获得致密的陶瓷,在测试频率1 MHz下,介电常数约41,介电损耗为1.5×10-4,其综合微波介电性能最佳.     

复合添加ZnO/V_2O_5对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4陶瓷性能的影响

讨论了复合添加Zn O/V2O5对(Zr0.8Sn0.2)Ti O4介质陶瓷烧结机制和微波介电性能的影响。结果表明:Zn O/V2O5对(Zr0.8Sn0.2)Ti O4的烧结有一定的促进作用,但Zn O/V2O5添加量的增大会造成晶格缺陷和残留气孔增多,从而导致材料的密度和Q×f降低。在1 320℃保温4 h并添加了0.6 wt%Zn O/V2O5的试样具有相对较好的介电性能:εr=36.48,Q×f=16 800 GHz。     

BSNBT系微波陶瓷性能研究

通过XRD、SEM等技术对Ba4[Sm1-x(Nd0.8Bi0.2)x]28/3Ti18O54(BSNBT,x=0.15⁰.9)系陶瓷的结构组成、显微形貌、烧结温度及介电性能进行综合表征和研究。当x=0.45时,在1 320℃烧结获得了高介电常数、高品质因数及近似零谐振频率温度系数的最优微波性能:εr=90.22,Q×f=7 192GHz,τf=-1.39μ℃-1。随着x增大,即Ba(Nd,Bi)2Ti4O12(BNBT)相增加,陶瓷烧结温度从1 450℃降低到1 300℃,烧结特性也随之改善并得到实际应用。     

(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷预烧和烧结工艺研究

研究了预烧和烧结工艺对(Zr0.8Sn0.2)TiO4系统陶瓷材料介电性能的影响,发现预烧温度对介电常数ε影响不大,但预烧温度过高或过低会使介电损耗tanδ增大;在一定范围内提高烧结温度能使ε增加,但烧结温度过高或过低会使tanδ增大。XRD分析表明,在1100°C预烧,1150°C烧结的该系统主晶相是(Zr0.8Sn0.2)TiO4。该系统具有优良的介电性能(1MHz):ε≈38,tanδ≤10-4,体电阻率ρv≥1013·cm,温度系数αc=0±30×10-6/°C。     

Nd2O3掺杂BaZr0.2Ti0.8O3陶瓷的介电性能

在溶胶-凝胶法制备钛酸钡(BaZr0.2Ti0.8O3)超细粉体的过程中,使用液相掺杂的方式在溶胶过程中进行了稀土元素Nd的掺杂。掺杂摩尔分数为0、0.001、0.002、0.003、0.004和0.005。掺杂改性后的BaZr0.2Ti0.8O3粉体,通过X-射线衍射(XRD)测试,结果表明在摩尔分数为0.005以内的稀土Nd掺杂并未改变BaZr0.2Ti0.8O3的钙钛矿结构。粉体烧结的陶瓷介电性能得到较大的改善:介电常数由3 389提高到4 493,而介电损耗在60 Hz时由1.4%降低到0.35%。     

4ZnO-Bi_2O_3玻璃对Ba_(0.2)Sr_(0.8)Zr_(0.18)Ti_(0.82)O_3陶瓷结构和电学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Ba0.2Sr0.8Zr0.18Ti0.82O3(BSZT)的粉体,以传统工艺制备了4ZnO-Bi2O3作为添加物的BSZT陶瓷。研究了不同4ZnO-Bi2O3玻璃添加量(质量分数0~3%)对BSZT陶瓷烧结特性、微观结构以及电学性能的影响。结果表明,添加适量的4ZnO-Bi2O3玻璃相,大幅降低了BSZT陶瓷的烧结温度,使得晶粒较小且均匀,无气孔;能提高陶瓷的击穿场强。添加质量分数1%4ZnO-Bi2O3玻璃相的BSZT陶瓷的最优烧结温度较纯BSZT陶瓷降低了350℃,1 k Hz频率下,其相对介电常数约为334、介电损耗约为0.7%;击穿场强为10.2×103 V/mm。     

BaO—TiO2—Sm2O3系陶瓷结构与介电性能研究

研究了BaO-TiO2-Sm2O3(BTS）系材料的结构和介电性能。实验结果证明：在富TiO2区的BTS系中,随着BaO/Sm2O摩尔比的增加,材料的介电常数ε和介电常数的温度系数αε发生变化,XRD分析证明这是因为材料的主晶相发生变化所致。当BaO/Sm2O3＝1．33时,可获得具有超低损耗的热稳定微波陶瓷材料,其主晶相为BaSm2Ti4O12。     

添加TiO2的ZnNb2O6陶瓷的相结构和性能

采用传统的固相合成法制备ZnNb2O6与TiO2摩尔比为1∶x系统微波陶瓷,借助XRD、SEM和LCR测试仪,研究了TiO2添加对ZnNb2O6陶瓷的烧结特性、相组成结构及介电性能.结果表明,随着TiO2含量的增加,晶相结构变得复杂化,TiO2掺杂质量分数x＜0.4时,只有ZnNb2O6晶相;0.6＜x＜1.4时,存在ZnNb2TiO8、Zn0.17Nb0.33Ti0.5O2和Zn0.15Nb0.3Ti0.55O2三相;1.6＜x＜2.0时,由ZnNb2TiO8和TiO2两相组成.同时,随着相结构的变化,陶瓷的介电常数εr增加,品质因数Q值先减小后增大,频率温度系数τf向正方向移动.在1 200℃烧结(x=1.8)的陶瓷具有较佳的微波性能:εr=51,Q×f=11 187 GHz,τf=-8μ℃-1.     

Pb/Bi复掺对Y2O3-2TiO2微波介质陶瓷性能的影响

研究了PbTiO3和Bi2Ti2O7复合掺杂对新型的具有中介电常数的Y2O3-2TiO2系微波介质陶瓷物相组成、介电性能和烧结温度的影响。结果表明,掺杂后的陶瓷材料主晶相仍为A2B2O7型烧绿石结构,未发现第二相,Bi3+和Pb2+共同占据Y3+所在的A位。Pb/Bi复合掺杂有效降低了陶瓷的烧结温度,当w(PbTiO3)=2%和w(Bi2Ti2O7)=8%时,烧结温度降低为1 260℃,且陶瓷具有较好的介电性能,即介电常数rε≈64,介质损耗tanδ≈3.6×10-3,品质因数与频率的乘积Q×f≈2 438 GHz。     

0.92MgAl_2O_4-0.08(Ca_(0.8)Sr_(0.2))TiO_3介质陶瓷微波烧结的研究

采用微波烧结法和常规烧结法制备0.92MgAl2O4-0.08(Ca0.8Sr0.2)TiO3微波介质陶瓷,研究了两种烧结方式对陶瓷烧结性能、微观结构、相组成和介电性能的影响。结果表明:与传统烧结方式相比,微波烧结0.92Mg Al2O4-0.08(Ca0.8Sr0.2)TiO3陶瓷缩短了烧结周期,其物相组成无变化,微波烧结后的样品致密度高,晶粒细小,分布均匀,介电性能更加优异。在1 440℃下采用微波烧结20 min制备的0.92MgAl2O4-0.08(Ca0.8Sr0.2)TiO3陶瓷获得最佳的介电性能,εr=11.20,Q×f=56 217 GHz,τf=–3.4×10–6/℃。     

Zn_(0.7)Co_(0.3)(Ti_(1-x)Sn_x)Nb_2O_8陶瓷微波介电性能研究

采用传统固相法制备Zn0.7Co0.3(Ti1-xSnx)Nb2O8(x=0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35)微波陶瓷。研究了Sn取代Ti对Zn0.7Co0.3(Ti1-xSnx)Nb2O8微波介质陶瓷的物相结构与介电性能的影响。XRD研究表明,Zn0.7Co0.3(Ti1-xSnx)Nb2O8陶瓷主晶相为ZnTiNb2O8,有极少杂相Zn0.17Ti0.5Nb0.33O2存在;随着Sn含量的增加,陶瓷晶格常数增大,晶胞体积变大,陶瓷密度增大;电子扫描显微镜(SEM)显示随着Sn含量增加陶瓷结构致密;相对介电常数εr逐渐变小,温度系数τf逐渐变小,Q×f值逐渐增大;当Sn含量为0.35时,烧结温度为1 080℃,εr=30.5,Q×f=46 973GHz,τf=-45.4×10-6/℃。     

(Sr_(1-x)Ba_x)La_4Ti_4O_(15)微波介质陶瓷的显微结构及介电性能

采用传统的固相反应法制备(Sr1-xBax)La4Ti4O15(x=0~1,BSLT)微波介质陶瓷,并对其物相组成、晶体结构及微波介电性能进行分析。研究结果表明,Ba2+含量的增加降低了BSLT陶瓷的烧结温度,陶瓷的主晶相为(Sr,Ba)La4Ti4O15,并伴随有第二相La2TiO5的生成。在微波频率下,随Ba2+含量的增加,BSLT陶瓷的微波介电常数εr及品质因数与频率之积Q×f值先增大后减小,谐振频率温度系数τf为(-4~-11)×10-6/℃,优化出(Sr0.9Ba0.1)La4Ti4O15陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=47.5,Q×f=31 582GHz,τf=-7.5×10-6/℃。     

掺杂(Pb1－xSrx）TiO3系铁电陶瓷材料

通过掺杂 ( Pb1-x Srx) Ti O3( PST)系铁电陶瓷的制备 ,初步研究了掺杂、烧结温度、测试频率等对 PST系陶瓷材料介电性能的影响。在相同的 Pb/ Sr配比下 ,La2 O3掺杂较同样份量的 Mn O2掺杂所制得的样片的温度系数要高 ,介电损耗要小 ,而适当高的烧结温度有利于其介电性能的改善。随着测试频率的增加 ,测得的材料介电常数略有下降 ,而居里温度与温度系数基本维持不变。     

掺杂Sm2O3对BZT20介质瓷性能的影响

以碳酸钡、二氧化锆和二氧化钛等为原料,Sm2O3为掺杂剂,制得了Ba(Zr0.2Ti0.8)O3系介质瓷,并研究了其性能,用扫描电镜对试样微观形貌进行了观察.结果表明,当x(Sm2O3)＜0.2%时,Sm3+进入晶格A位后,随掺杂量的增加,Sm3+倾向于进入晶格B位.Sm2O3的掺杂量对试样介电常数和损耗有显著影响,x(Sm2O3)=0.2%时,试样介电常数最高(约为5 600);随Sm2O3掺杂量继续增加,试样介电损耗得到明显改善,最低降至0.002 1.     

r(Nd)/r(Bi)对Ba0.75Sr0.25(NdxBi1-x)2Ti4O12微波陶瓷性能的影响

BaR2Ti4O12(R为稀土元素)系固溶体有很好的微波介电性能,尤其是Nd系材料有很高的介电常数(εr)和高品质因数(Q×f),该文研究了不同Nd/Bi比对Ba0.75Sr0.25(NdxBi1-x)2Ti4O12微波介质陶瓷结构性能的影响。当x=0.75时,即摩尔比x∶(1-x)=3∶1时(缩写为B13)有很好的介电性能:εr=118.5,Q×f=4 607(f=2.8GHz),谐振频率温度系数τf=-1.3×10-6℃-1。对不同Nd/Bi比的样品在1 250℃到1 400℃烧结3h后的陶瓷进行XRD分析后发现,陶瓷主相为BaNd2Ti4O12,有少量第二相Ba2Ti9O20。对Bi含量逐渐增加的陶瓷样品进行微观分析可知,Bi有助于致密度的提高和晶粒的增长,随着Nd/Bi比的减小,εr慢慢增大,τf渐渐趋向于0并向负方向移动,但同时降低了Q×f值。     

Zn-Nb-O微波介质陶瓷的结构与性能研究

采用传统固相反应法制备(1-x)(0.7ZnNb2O6-0.3Zn3Nb2O8) xZnAl2O4 (摩尔分数x=0~10%,ZZZ)微波介质陶瓷,研究了其物相组成、晶体结构及微波介电性能。结果表明,ZZZ材料能在1 150 ℃烧结成瓷,形成了ZnNb2O6、Zn3Nb2O8和ZnAl2O4共存的复相结构,无其他新相生成。在微波频率下,ZZZ陶瓷的介电常数为21~24,品质因数与频率之积(Q×f)为30 000~85 000 GHz。随ZnAl2O4含量的增加,ZZZ陶瓷的微波介电常数、Q×f值及谐振频率温度系数均减小,温度稳定性提高。     

Y3+取代对La2Ti2O7压电陶瓷性能的影响

采用传统固相法合成了不同取代量的类钙钛矿结构YxLa2-xTi2O7陶瓷,研究了Y3+取代对La2Ti2O7压电陶瓷相结构及电性能的影响。结果表明,Y3+的最大固溶量是x=0.20,在固溶极限以下所合成的陶瓷为单一的四层类钙钛矿纯相;A位Y3+的取代使得La2Ti2O7陶瓷的介电常数增加,介电损耗减小,且取代后陶瓷介电常数随频率变化的稳定性更好;Y3+的加入提升了陶瓷的微波性能,使陶瓷的谐振频率变大,品质因数升高,介电损耗下降,其中Y0.10La1.90Ti2O7陶瓷的微波性能最好。     

氧化钛添加对ZnNb_2O_6陶瓷谐振频率温度系数的影响

采用传统的固相反应法合成了ZnNb2O6-xTiO2(x=0,0.5,1.0,1.5)复合陶瓷粉体。系统研究了TiO2添加对ZnNb2O6陶瓷的烧结特性、物相组成、微观形貌和微波介电性能的影响规律。结果表明:ZnNb2O6-xTiO2复合陶瓷可在1 150℃烧结3 h达到致密。随着TiO2添加量的增大,ZnNb2O6-xTiO2复合陶瓷的物相组成发生改变,有新物相ZnTiNb2O8生成;复合陶瓷的相对介电常数呈现逐渐增大的趋势;其品质因数有较小幅度的减小,谐振频率温度系数逐渐趋近于零。在1 150℃烧结3 h制备的ZnNb2O6-1.5TiO2复合陶瓷具有最好的微波介电性能:εr=46.2,Q×f=48 000 GHz,τf=–8?10–6/℃。     

SnO2掺杂ZnO-Nb2O5-TiO2微波介质陶瓷

研究了 SnO_2对 ZnO-Nb_2O-5-TiO_2陶瓷相结构和微波介电性能的影响。随 Sn 添加量的增加,晶相组成逐步从(Zn_(0.15)Nb_(0.30)Ti_(0.55))O2相转变为 ZnTiNb_2O_8相,相对介电常数 ?r减少,?f向负频率温度系数方向移动, 当 Sn 含量增加到0.20,?f可降至 9.8×10–6℃–1。当 SnO2的摩尔比 y 为 0~<0.08 时,形成完全固溶体,提高 Q·f 值;当 y>0.08,部分Sn 形成第 2 相,降低其 Q·f 值。当 y 为 0.08,在 1 150℃烧结,具有很好的微波介电性能,其 ?r为 50.3,Q·f 为 14 892GHz,?f为 25.12×10-6℃–1。     

Ba (Ti0.8Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3无铅陶瓷的显微结构和压电性能

采用传统固相反应制备出了高压电常数的Ba(Ti0.8 Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (BZT-xBCT)无铅压电陶瓷材料,研究了BCT含量对于体系结构、压电与介电性能的影响规律.结果表明,x=0.45～0.60时,BZTxBCT系统处于准同型相界附近,BZT-xBCT陶瓷时主晶相为钙钛矿相结构,当x＞0.50时,出现少量的第二相CaTiO3.当x=0.50时,陶瓷的性能达到最佳,其介电常数ε、压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、频率系数Np分别为2 900,385 pC/N,0.456,124和2 740 Hz·m.由此可认为位于准同型相界附近的BZT-xBCT是一类很有前途的无铅压电材料.