PTCR陶瓷材料的超低温烧结

主要研究了ＢＮ对ＰＴＣＲ陶瓷材料低温烧结的作用．对Ｌａ掺杂ＢａＴｉＯ_３ＰＴＣＲ陶瓷,在１１００℃的低温下烧结可以得到室温电阻率为１５０Ω·ｃｍ、升阻比为４．９个数量级的样品．对居里温度为３６０℃的高居里点（Ｂａ_０．４Ｐｂ_０．６）ＴｉＯ_３ ＰＴＣＲ陶瓷材料,选用 Ｎｂ_２Ｏ_５为半导化剂,ＢＮ和ＡＳＴ为助烧剂时,可以在１０００℃左右的超低温下烧成．同时,对ＢＮ助烧剂的液相烧结机制进行了初步的探讨．     

Sol-Gel法制备ZnO压敏陶瓷及其电性

采用溶胶－凝胶（ｓｏｌ－ｇｅｌ）工艺制备ＺｎＯ电压敏陶瓷粉体．探讨其制备的最佳工艺条件：以 Ｚｎ（ＮＯ_３）_２与 ＮａＯＨ为反应前驱物制取胶体, Ｚｎ^２＋浓度控制在 ０．５ｍｏｌ·Ｌ^－１以上, ｐＨ值７．５左右,预烧温度３００℃,陶瓷烧结温度１２００℃;制得的压敏电阻的非线性系数α＝２８;研究了稀土Ｌａ_２Ｏ_３掺杂对该陶瓷电性的影响：低浓度掺杂时,可提高压敏电压,高浓度掺杂时;不呈现压敏特性;对粉体进行了Ｘ射线衍射和透射电镜分析,预烧后得到五元掺杂的ＺｎＯ粉体粒形呈球状,属六方晶系,粒径分布窄,约为４０～８０ｎｍ．     

Li2MnO3的柠檬酸盐溶胶-凝胶法合成及离子导电性

以Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＭｎＣＯ_３为原料,用柠檬酸盐溶胶凝胶法合成了Ｌｉ_２ＭｎＯ_３超微粉．对合成的材料进行了ＤＴＡ、ＴＧ、ＸＲＤ和ＴＥＭ等表征,并应用交流阻抗谱技术测定了样品的电导率．结果表明,６５０。Ｃ以上生成Ｌｉ_２ＭｎＯ_３纯相超微粉,粒径在５０nｍ以下．在１８～４００℃温度范围内,产物烧结体的离子导电率为１０^－６～１０^－３Ｓ·ｃｍ^－１,其电导活化能为４４．８７ｋＪ·ｍｏｌ^－１．     

前驱体制备途径对PFN-PMN二元铅基铁电陶瓷性能的影响

综合运用 ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＥＤＳ和介电测量等方法,考察了一步预煅烧法和二步预煅烧法等前驱体制备途径对Ｐｂ（Ｆｅ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３（ＰＦＮ）－Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３（ＰＭＮ）二元系铁电陶瓷显微结构和介电性能的影响．研究结果表明,对（１－Ｘ）ＰＦＮ－ＸＰＭＮ二元系而言,在所考查的组成范围内（Ｘ＝０～０.５）;其居里温度与ＰＭＮ的含量近似成线性关系,且随Ｘ的增加,居里温度向低温方向移动.峰值介电常数随Ｘ的增加而降低．（预）煅烧和烧结条件对显微结构和介电性能都有不可忽视的影响．对用一步预煅烧法和二步预煅烧法得到的样品的介电性能和其他性能进行了比较,并对其差异产生的可能机制进行了讨论．     

铬掺杂对PZT-PMN陶瓷材料性能的影响

采用ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＥＳＲ（电子自旋共振）结合常规压电性能测试手段研究了Ｃｒ_２Ｏ_３掺杂对ＰＺＴ－ＰＭＮ陶瓷的压电性能、微结构及畴态的影响．压电性能测试结果表明,当Ｃｒ_２Ｏ_３含量低于０．０６Ｗｔ％时,可使Ｋ_ｐ和Ｑ_ｍ同时提高,这说明铬掺杂同时兼具“软掺杂”与“硬掺杂”的双重特性．此外,还发现随着烧结温度的提高,材料性能“硬化”明显．ＥＳＲ谱分析表明,Ｃｒ离子主要以Ｃｒ^３＋和 Ｃｒ^５＋的方式共存,随着烧结温度的提高,它有从高价态 Ｃｒ^５＋或Ｃｒ^６＋向低价态转变的趋势,这一价态变化被认为是材料性能随烧结温度提高而“变硬”的主要原因之一．ＴＥＭ图片显示,随着掺杂的Ｃｒ_２Ｏ_３的浓度的增大,由于氧空位或受主离子与氧空位构成的缺陷复合体对畴壁的钉扎,电畴将从正规带状畴向波纹状畴转变．     

LiNiO2热分解反应动力学研究

用ＤＴＡ和ＸＲＤ研究了ＬｉＮｉＯ_２在空气中的热分解过程为：ＬｉＮｉＯ_２（ｓ）→(６５０～７２０℃)Ｌｉ_２Ｎｉ_８Ｏ_{１０（ｓ）}＋４Ｌｉ_２Ｏ_（ｓ）＋Ｏ_２（ｇ）→(８５０～９５０℃)Ｌｉ_２Ｏ_（ｓ）＋８ＮｉＯ_（ｓ）＋１／２Ｏ_２（ｇ） →(１０００～１１５０℃)ＮｉＯ（ｓ）＋Ｌｉ_２Ｏ_（ｇ）用 Ｄｏｙｌｅ－Ｏｚａｗａ法和 Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ法计算了各反应阶段的表观活化能分别为 ７４７．１８±１．０ ｋＪ·ｍｏｌ^－１、９３２．４６±１．０ ｋＪ·ｍｏｌ^－１和 １１２６．９７±１．０ ｋＪ·ｍｏｌ^－１．用 Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ法确定了反应级数和频率因子,确定了三个阶段的动力学方程分别为 ｄα／ｄt＝１．７３６ｘ１０３９ｅ^{－９００００／Ｔ}（１－α）^{１．０５７}; ｄα／ｄｔ＝１８０６×１０^３９ｅ^{－１１１５００／Ｔ}（１－α）^{０．８４４};ｄα／ｄｔ＝４．２６２×１０４２ｅ^{－１３５０００／Ｔ}（１－α）^{１．２７５}     

CaO-Y2O3添加剂对AlN陶瓷显微结构及性能的影响

研究了掺杂ＣａＯ－Ｙ_２Ｏ_３热压烧结和常压烧结ＡｌＮ陶瓷的性能和显微结构．结果表明：热压烧结ＡｌＮ陶瓷的第二相为Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２,常压烧结ＡｌＮ陶瓷的第二相为Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１2和Ｃａ_３Ｙ_２Ｏ_６;热压烧结ＡｌＮ的第二相体积百分数和晶格氧含量均低于常压烧结;热压烧结ＡｌＮ陶瓷的微观结构良好,其热导率达到２００Ｗ／ｍ·Ｋ．     

超高压成型制备Y-TZP纳米陶瓷

研究了用超高压成型制备Ｙ－ＴＺＰ纳米陶瓷的新方法．通过采用新的成型方法,在５０００吨六面顶压机上实现了高达３ＧＰａ的超高压成型,获得相对密度达６０％的３ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２陶瓷素坯,比在４５０ＭＰａ下冷等静压成型所得素坯的密度高出１３％．这种超高压成型所得素坯具有极佳的烧结性能,可在１０５０～１１００℃下经无压烧结致密化．研究表明,这种素坯烧结性能好的主要原因是素坯的相对密度比较高,从而大大增加了物质的迁移通道．由于烧结温度极低,有利于制备ＺｒＯ_２晶粒尺寸＜１００ｎｍ的纳米陶瓷。在１０５０℃／５ｈ的条件下,可烧结得到相对密度达 ９９％以上的 Ｙ－ＴＺＰ纳米陶瓷,平均晶粒仅为 ８０ｎｍ．     

PMN-PT弛豫铁电粉体的溶胶-凝胶法制备及其性质

以无机盐或氧化物Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ、ＴｉＣｌ_４和Ｐｂ（ＡＣ）_２、３Ｈ_２Ｏ为原材料,柠檬酸和ＥＤＴＡ为复合螫合剂,乙二醇为溶剂,分别制备Ｎｂ、Ｍｇ－Ｎｂ、Ｔｉ和Ｐｂ的有机化合物前驱液,采用溶胶－凝胶工艺制备ＰＭＮ－ＰＴ弛豫铁电陶瓷粉体及其烧结体．讨论了制备工艺和螯合剂等对金属有机化合物溶液的性质、材料物相形成和介电性能的影响．     

ZrO2的加入对(CeO2)0.86(SmO1.5)0.14陶瓷性能的影响

探讨了添加 ＺｒＯ_２对 ＣｅＯ_２／Ｓｍ_２Ｏ₃体系电导率和力学性能的影响,并用 ＸＲＤ、ＳＥＭ等对材料的微观性能进行了试验分析．结果发现,添加 ＺｒＯ_２使材料的电导率降低,主要是因为ＺｒＯ_２的固清使得ＣｅＯ_２电解质材料的晶格常数减小,活化能增加造成的;添加 ＺｒＯ_２可提高材料的断裂强度,使材料断裂以穿晶断裂为主,其原因可能是ＺｒＯ_２的固溶强化了晶界;添加 ＺｒＯ_２促进了致密烧结,使晶界结合紧密．实验确定,外加 ２．５ｍｏｌ％ ＺｒＯ_２的 ＣｅＯ_２电解质具有适中的强度和电导率,可以作为电解质材料应用．     

Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷材料的制备及介电特性研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ba_0.65Sr_0.35TiO₃粉体,并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结,研究分析了样品的介电特性,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能比较.实验结果表明,获得的Ba_0.65Sr_0.35TiO₃粉体颗粒较细,其合成温度和烧结成瓷温度都较传统工艺有大幅度降低,分别为900和1310℃;可以获得晶粒尺寸在1μm以内的陶瓷;随晶粒的减小,材料的相对介电常数变化不大,而介电损耗大大降低.     

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.     

烧结工艺对B2O3掺杂Ba1-xSrxTiO3梯度陶瓷介电性能的影响

研究了烧结温度及升温速率对氧化硼(B₂O₃)掺杂钛酸锶钡梯度陶瓷(Ba_1-xSr_xTiO₃,x=0-0.4,步长0.02)的致密化、晶粒尺寸及介电性能的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,在氧化硼挥发的同时致密化程度提高,从而居里峰提高且变得尖锐;随着氧化硼含量的增加,晶粒尺寸均匀长大、介电常数和介电损耗都增加;升温速率适中时,掺杂物的挥发、致密化进程及晶粒长大同步完成,梯度陶瓷介电性能才有效提高.此外,钛酸锶钡梯度陶瓷掺杂适量氧化硼明显降低烧结温度,比未掺杂相同成分的陶瓷烧结温度至少降低150℃,且介电损耗明显减小;梯度陶瓷的居里峰温度区间显著展宽,大大降低了该温区的介温系数,可望提高该系列陶瓷元器件精度及稳定性.     

原位反应结合多孔Si3N4陶瓷的制备及其介电性能

以氮化硅(Si₃N₄)和氧化铝(Al₂O₃)为起始原料, 利用原位反应结合技术制备Si₃N₄多孔陶瓷. 研究烧结温度和保温时间对Si₃N₄多孔陶瓷的微观结构、力学性能以及介电性能的影响. 结果表明: 烧结温度在1350℃以下, 保温时间<4h时, 随着烧结温度的升高, 保温时间的延长, 样品的强度和介电常数增大; 但条件超出这个范围, 结果刚好相反; 物相分析表明多孔陶瓷主要由Si3N4和Al₂O₃以及Si₃N₄氧化生成的SiO₂(方石英)组成. 所制备的多孔Si₃N₄陶瓷的气孔率范围为25.34%～48.86%, 抗弯强度为34.77～127.85MPa, 介电常数为3.0～4.6, 介电损耗约为0.002.     

Bi2O3-Li2O玻璃的结构研究

用Ｘ射线光电子能谱和拉曼光谱方法研究了Ｂｉ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ系玻璃的结构．Ｘ射线光电子能谱显示Ｂｉ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ玻璃的Ｏ１ｓ电子结合能非常低,甚至低于碱硅酸盐玻璃中断桥氧的Ｏ１ｓ电子结合能,并且Ｏ１ｓ电子结合能随着氧化锂含量的增加而增加．拉曼光谱显示随着氧化锂含量的增加,位于高波数的拉曼振动带朝着更高的方向移动并且强度增加,而位于低波数的拉曼振动带朝着更低的方向移动并且强度下降;这反映了此系玻璃结构中的铋氧多面体的变形程度随Ｌｉ_２Ｏ含量的增加而增加．     

Zn-Al共掺对0.95MgTiO3-0.05CaTiO3介电性能的影响

采用固相反应法制备了 (Mg_0.93Ca_0.05Zn_0.02)(Ti_1-xAl_x)O₃介质陶瓷.研究了Zn-Al共掺杂对0.95MgTiO₃-0.05CaTiO₃(95MCT)陶瓷介电性能的影响.结果表明：Zn-Al共掺杂的95MCT陶瓷的主晶相为MgTiO₃和CaTiO₃两相结构,Zn-Al共掺杂可以抑制中间相MgTi₂O₅的产生,同时,有第二相CaAl₂O₄出现;Zn-Al共掺杂能有效地降低95MCT陶瓷的烧结温度至1300℃,改善介电性能,并对介电常数温度系数具有调节作用.当 Zn²⁺掺杂量为0.02mol、Al³⁺掺杂量为0.02mol时, 在1300℃烧结2.5h获得最佳性能：ε_r =20.35, tgδ=2.0×106, α_c=1.78×106.     

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。     

ZnO掺杂对Ca0.25(Li0.43Sm0.57)0.75TiO3陶瓷烧结性能和微波介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Ca_0.25(Li_0.43Sm_0.57)_0.75TiO₃(CLST)微波介质陶瓷纳米粉体, 研究了ZnO掺杂量和烧结温度对CLST+ xmol% ZnO陶瓷烧结性能和微波介电性能的影响。XRD分析结果表明: 随着ZnO掺杂量x的增加, 陶瓷的晶体结构从正交相变为伪立方相, 并在x≥1.5的样品中出现了杂相。CLST+ xmol% ZnO陶瓷的致密化烧结温度随x的增加而降低, x=1.0的样品的致密化烧结温度比x=0的降低了200 ℃。介电常数ε_r和频率品质因数Qf 随x增加和烧结温度的升高具有最优值, 频率温度系数则单调降低。x=1.0的样品在1100 ℃烧结时具有优异的综合性能: ρ = 4.85 g/cm³, ε_r =102.8, Qf = 5424 GHz, τ_f = -8.2×10^-6/℃。表明ZnO掺杂的CLST陶瓷是一种很有发展潜力的微波介质陶瓷。     

溶胶-凝胶法制备CaCu_3Ti_4O_(12)粉体及其电性能

利用溶胶-凝胶法制备CaCu3Ti4O12粉体,采用差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜等技术进行表征,并探讨CaCu3Ti4O12粉体的烧结特性及电性能。结果表明,干凝胶经750℃低温煅烧可获得粒径分布较窄、平均粒径为80～100 nm的CaCu3Ti4O12粉体。CaCu3Ti4O12陶瓷在1 000℃时实现致密烧结,比固相反应法制备的粉体烧结温度降低100～200℃,具有较宽的烧结温区。溶胶-凝胶法制备的陶瓷经1 050℃烧结2 h,获得优良的电性能,相对介电常数为20 190,介电损耗为0.022,非线性系数为4.530。     

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.