CaMnO3热电材料的低温烧结研究

采用固相反应法制备CaMnO3粉末,加入Bi2O3混合、压块后,在900％烧结12h得到样品,并对样品的物相、组织和热电性能进行了测试分析。结果表明：制备出的热电材料是单相的CaMnO3,加入Bi2O3后没有形成可观测的第二相;随着Bi2O3加入量的增加,样品的平均电导率增大,温差电势减小;平均电导率随温度的增加而增加,呈半导体特性,温差电势随温度的增加而增大;加入Bi2O3促进了烧结,降低了烧结温度,改善了材料的热电性能。     

Nd~(3+)固溶量对锆石基固化体的物相及结构的影响

以Nd2O3,ZrO2和SiO2为基本原料,设计不同固溶量的锆石基三价锕系核素固化体配方,采用高温固相法成功制备Zr1-xNdxSiO4-x/2(0≤x≤1)系列固化体。采用XRD及SEM对系列固化体进行表征,研究三价模拟锕系核素固溶量对固化体物相及结构的影响。结果表明:锆石晶格中的Zr位可以完全被Nd3+替代,当Nd3+的摩尔固溶量小于4%时,固化体保持为单一的锆石相结构,当Nd3+的摩尔固溶量大于或等于4%时,固化体中出现Nd2Si2O7结构物相,并随Nd3+的固溶量进一步增加,Nd2Si2O7结构物相逐渐增多;Nd2Si2O7相为片状形貌,随Nd3+的固溶量增加,固化体的密度随之增大。     

Ba和Ca掺杂对Bi_2Sr_2Co_2O_y热电性能的影响

Bi_2Sr_2Co_2O_y是一种性能优异的层状钴酸盐热电材料,改变材料层与层间错配度可以提高材料的电导率、降低热导率,优化材料的热电性能。本文采用固相反应法合成并制备Bi_2Sr_2Co_2O_y(M=Ca,Ba;x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25)样品,通过XRD、SEM等表征样品的物相结构、微观组织。结果表明:Ba和Ca进入晶格,随着Ba和Ca掺杂量的增加,样品的热导率和电阻率与未掺杂的相比明显降低,材料的ZT值显著提升,当掺杂量x=0.2时,Bi_2Sr_2Co_2O_y和Bi_2Sr_2Co_2O_y样品的ZT值最高,在973 K分别达到0.22和0.41,Bi2Sr2Co2Oy热电性能显著改善。     

Si添加物对Li掺杂的Mg2(Ge,Sn)热电性能的影响

Mg₂(Ge, Sn)固溶体是一种环境友好型的中温(500~800 K)热电材料。目前n型Mg₂(Ge, Sn)热电材料的ZT值已经高达1.4,但p型Mg₂(Ge, Sn)的ZT值仅为0.5。本文在p型Mg_1.92Li_0.08Ge_0.4Sn_0.6中添加了少量Si元素以在材料中形成富Si相,利用其与基体的界面过滤低能载流子、降低热导率。采用两步固相反应、球磨和热压的方法制备Mg_1.92Li_0.08Ge_0.4Sn_0.6-xSi_x (x=0, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1)样品,通过测试样品的热电输运参数,分析Si添加物对样品热电输运和性能的影响。结果表明:Si添加物能显著提高基体的功率因子,同时有效降低晶格热导率和电子热导率;最终,Mg_1.92Li_0.08Ge_0.4Sn_0.525Si_0.075的ZT最大值在723 K达到0.75。     

R(Fe0.95Mn0.05)x合金的显微结构与磁致伸缩的研究(R=Dy0.6Tb0.3Pr0.1,1.7≤x≤2.0)

采用金相、X射线衍射、电子探针显微分析和标准应变测试技术研究了电弧浇铸的R(Fe0.95Mn0.05)x(R=Dy0.6Tb0.3Pr0.1,1.7≤x≤2.0)合金的显微结构与磁致伸缩.结果表明,合金的基体为MgCu2型立方结构的(Dy,Tb,Pr)(Fe,Mn)2相, 当x≤1.8时,第二相为富稀土相,当x>1.85时,变为(Dy,Tb,Pr)(Fe,Mn)3相.合金的磁致伸缩测量表明,当x≤1.80时,磁致伸缩随x的增加而增加,当x>1.85时,磁致伸缩随x的增加而降低.对于采用提拉技术制备的R(Fe0.95Mn0.05)x取向样品,当x=1.85时磁致伸缩呈现出一个峰值.相对于电弧浇铸的样品,取向样品的磁致伸缩特性得到改善.     

Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷的制备及其介电性研究

为研究铋层状钙钛矿结构(Aurivillius相)铁电陶瓷居里温度(Tc)及介电性能,采用传统固相反应法在1 100℃烧结5 h制备了不同价态元素K~+、Ba~(2+)、Y~(3+)协同置换A位Sr元素的Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷,利用X射线衍射仪表征不同置换量陶瓷的物相,结果表明制备的陶瓷均为Aurivillius相,无杂相产生。采用精密阻抗分析仪测量了陶瓷在不同频率下的介电温谱,结果表明,所有陶瓷样品均表现出铁电相变,随替换量增多,陶瓷的居里温度T_c由518.2℃降低到514.5℃,T_c处的介电常数极大值由2 350下降到2 000。研究结果表明,表征结构失稳性的容忍因子参数对Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷铁电相变有重要影响。     

纳米复合方钴矿材料高温力学性能实验研究

纳米复合能通过降低热导率有效提高方钴矿热电材料热电性能,也能有效增强其力学性能。介绍不同含量纳米复合方钴矿材料在不同温度下的弯曲强度,断裂韧性,分析其力学破坏机制。采用固相反应合成方钴矿CoSb3材料,结合超声分散,球磨技术和放电等离子烧结,以CoSb3为基体引入TiN纳米颗粒,制备TiN颗粒弥散分布的CoSb3+x%TiN(体积分数x=0.0~1.0)材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)技术对样品结构和形貌进行表征。对样品进行常温到500℃下的力学性能测试。结果表明,方钴矿破坏形式为脆性破坏,总体力学性能随纳米TiN复合含量的增加而增强,随温度的升高而降低。     

Mg掺杂对CuRh2-2xMg2xO4陶瓷热电性能的影响

采用固相烧结和放电等离子烧结(SPS)法制备CuRh_(2-2x)Mg_(2x)O_4样品,研究不同Mg含量对CuRh_(2-2x)Mg_(2x)O_4热电材料物相组成,晶粒尺寸和热电性能的影响.通过对样品进行XRD,断口形貌SEM,热导率及Seebeck-电阻率进行测试分析,检测结果表明:Mg掺杂后CuRh_(2-2x)Mg_(2x)O_4X射线衍射峰的峰位较CuRh_2O_4标准PDF卡片整体偏移,晶格常数减小;掺杂后的样品晶粒尺寸减小,Mg的掺入使CuRh_2O_4的热导率下降,并且掺杂量越多,热导率越小;Mg掺杂改善了CuRh_2O_4的电学性能,提高了样品的电导率.当Mg掺杂量x=0.25时,试样CuRh_(1.5)Mg_(0.5)O_4的ZT值取得最大值,在900℃下达到了0.182 28.     

Co_2O_3掺杂Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09))O_3陶瓷介电性能研究

采用固相反应法制备了Co2O3掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷,研究了Co2O3掺杂对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷相结构与介电性能的影响。结果表明,掺杂Co2O3后Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷产生了第二相,随着Co2O3施主掺杂量的增加,抑制了第二相的产生,掺杂后的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷是具有弥散相变的铁电体,弥散程度随掺杂量的增加而增加,x=0.01时,矫顽场最大。     

Na_(5 X)YAl_XSi_(4-X)O_(12)固体电解质的研制

用固相反应法制备了Na_(5 x)YAI_xSi_(4-x)O_(12)多晶固体电解质材料。通过X—射线、差热、红外及电镜测试,确定了它们的晶体结构、晶相组成又显微结构。讨论了样品密度随组成的变化规律。利用导纳电桥测定了样品从室温至300℃范围内的电导率,探讨了样品的电导率随温度和组成变化的规律。确定了各样品在140—300℃之间的活化能,并讨论了活化能随组成变化的规律。     

金属间化合物Sm_3(Fe_(1-x)V_x)_(29)的结构及其微观机制研究

利用X射线衍射,金相显微镜,能谱分析以及差示扫描量热(DSC)等手段对金属间化合物Sm3(Fe1-xVx)29(x=0.01,0.03,0.05,0.08,0.1)的结构及其微观机制进行了研究.结果表明,金属间化合物Sm3(Fe1-xVx)29(x=0.01,0.03,0.05,0.08,0.1)的结构均为3:29型结构,并且随V含量增加,金属间化合物Sm3(Fe1-xVx)29的晶格常数和晶胞体积V均呈减少趋势.当x>0.05时,金属间化合物Sm3(Fe1-xVx)29中的杂质相明显呈现出来.随着V含量的增加,居里温度(TC)呈单调上升趋势.     

金属间化合物Tb(Fe1-xNix)11.3Nb0.7的结构和磁性能研究

利用X射线衍射、扫描电镜和差示扫描量热等方法对化合物Tb（Fe1-xNix）11.3Nb0.7的结构和磁性能进行了研究.结果表明,金属间化合物Tb（Fe1-xNix）11.3Nb0.7（x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25）的结构均为ThMn12型结构,并且随Ni含量x的增大,Tb（Fe1-xNix）11.3Nb0.7金属间化合物的晶格常数a,c和单胞体积V均呈减少趋势,居里温度TC呈单调上升趋势.当x〉0.15时,Tb（Fe1-xNix）11.3Nb0.7金属间化合物中的杂质相明显呈现出来.     

Zn_(1/3)Nb_(2/3)含量对xPMnS-(1-x)PZN性能的影响

以xPMnS-(1-x)PZN四元系压电陶瓷为研究对象,通过研究Zn1/3Nb2/3含量的变化对0.5PMnS-0.5aPZN材料结构与性能的影响,获得具有高压电活性的0.5PMnS-0.5aPZN陶瓷材料。结果表明,四方相结构的0.5PMnS-0.5aPZN材料压电活性优于三方相结构,性能最好的组成位于MPB(四方相边界)附近靠近四方相含量较高的区域,组成Zn1/3Nb2/3含量的变化影响了MPB的位置。     

La2O3掺杂对(Bi1/2Na1/2)0.94Ba0.06TiO3陶瓷性能与微结构的影响

采用传统陶瓷工艺方法制备了La2O3掺杂(Bi1/2Na1/2)0.94Ba0.06TiOa(BNBT6)无铅压电陶瓷,系统地研究了La2O3掺杂对该体系陶瓷介电、压电性能与微观结构的影响.结果表明:该体系具有很高的压电常数,是单一的钙钛矿结构,La2O3的添加对晶粒生长具有一定的抑制作用,线收缩率和相对密度增大.室温介电常数随着La2O3掺杂量的增加而增大.与不添加La2O3的陶瓷样品相比,添加少量La2O3可以使体系的弛豫特征更为明显.当掺杂量为0.1 wt%时,该体系陶瓷具有较好的综合性能:d3a=160 pC/N,kp=0.322.当掺杂量达到0.5 wt%以后,陶瓷的压电性能严重降低.     

金属间化合物Sm3(Fe1-xVx)29的结构及基微观机制研究

利用X射线衍射，金相显微镜，能谱分析以及差示扫描量热（DSC）等手段对金属间化合物Sm3（Fe1-xVx）29（x=0．01，0．03，0．05，0．08，0．1）的结构及其微观机制进行了研究．结果表明，金属间化合物Sm3（Fe1-xVx）29（x=0．01，0．03，0．05，0．08，0．1）的结构均为3：29型结构。并且随V含量增加，金属间化合物Sm3（Fe1-xVx）29的晶格常数和晶胞体积V均呈减少趋势．当x〉0．05时，金属间化合物Sm3（Fe1-xVx）29中的杂质相明显呈现出来．随着V含量的增加，居里温度（R）星单调上升趋势．     

多晶La0.49Sr0.51(Mn1-xNbx)O3的磁电阻研究

采用四探针法测量多晶La0.49Sr0.51(Mn1-xNbx)O3(x=0,0.05,0.15和0.25)在磁场下的电阻率温度曲线.实验结果显示:①在0.45T磁场下,对于x=0和x=0.25的样品,几乎观察不到磁电阻(Magnetoresistance,MR)效应,而对于x=0.05和x=0.15的样品,磁电阻效应较明显.这种差异可能与样品中铁磁相是否占主导作用有关;②比较x=0.05和x=0.15这两种样品的MR机制,前者可能与载流子在弱连接晶界上的自旋相关散射有关,且其主要是非本征的;而后者主要是本征的.     

铌掺杂Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷材料铁电性能

采用高温固相法制备了铌掺杂Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电材料.利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪分析样品物相结构,阻抗分析仪和铁电性能测量仪测试电性能.发现制备的陶瓷材料均为单一的层状钙钛矿结构,反映TiO6八面体内部振动情况的850cm-1处拉曼峰随着Nb掺杂量的增加明显上移,表明:TiO6参与取代过程,Ti4+被具有较小离子半径的Nb5+取代.Nb的引入使样品的介电损耗明显降低,居里温度呈下降趋势.随着Nb掺杂量的增加,材料的剩余极化强度先增大后减小,当x=0.03时2Pr达到极大值19.3μC/cm2,矫顽场为57.5 kV/cm.     

(Ba 0.8Sr 0.2) 1-1.5x BixTiO3陶瓷的弥散相变和高温介电异常研究

采用传统固相法制备(Ba _0.8Sr _0.2) _1-1.5x Bi_xTiO₃ (x= 0.02,0.05,0.15,缩写为BSBT)陶瓷.在空气条件下1 473 K 保温2 h退火制得,并对陶瓷样品的结构、微观形貌和介电性能进行了测试.其中,在介电研究中不仅出现了弥散的相变,并且在高温区域观察到了弥散型的介电异常.根据居里-外斯定律的拟合结果,在样品x=0.05的BSBT陶瓷样品中出现相对较强的一个弥散相变.此外,通过阻抗分析,不仅表征了BSBT陶瓷的晶界电阻,还由此算出陶瓷样品的活化能和电导活化能.极化原理表明BSBT陶瓷的高温弛豫与氧空位引起离子的跳跃有关.而对于样品的高温介电异常,此处认为是一种介电弛豫行为,主要由弛豫强度变化所致.     

多晶Ca1+xB6陶瓷制备及其弱磁性能分析

分别采用常规烧结技术和热压烧结技术，根据固相氧化还原反应原理在不同温度制度下制备了多晶Ca1＋xB6（x〈0．04）陶瓷材料。物相分析发现，在烧结温度较低时，样品中含有较多CaB2O4相，随烧结温度升高，CaB2O4相逐渐减少；样品的铁磁性能分析表明，所制备多晶Ca1＋xB6陶瓷在室温下均呈铁磁态，这种现象与报道的CaB6单晶铁磁性行为存在差异.