ZrO_2掺杂对ZnO-Pr_6O_(11)基压敏陶瓷显微结构和电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了不同ZrO_2含量(0%~2.0%,质量分数)的ZnO-Pr6O11-CoO-Cr_2O_3基压敏陶瓷。这些陶瓷在1300℃下经2 h烧结而成。X-射线衍射分析表明,掺入的ZrO_2在高温下会和Pr6O11反应生成Pr2Zr2O7。扫描电镜观察表明,掺入ZrO_2后ZnO晶粒的生长受到了抑制。由于ZrO_2掺杂,所得压敏电阻的压敏电压逐渐增大,这可能是因为ZnO晶粒减小之故。随着ZrO_2掺杂量的增加,所得压敏电阻的非线性系数先增大后减小,当ZrO_2掺杂量为0.5mol%时,非线性系数最大,达到17,此时的压敏电压为623 V/mm。而在所设计的实验条件下,当ZrO_2掺杂量为2.0 mol%时,压敏电压最高为1490 V/mm,非线性系数为10。     

烧结助剂Y2O3和Pr6O11对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响

采用高分子网络法制备混合纳米粉体,研究稀土氧化物Y2O3和Pr6O11加入量对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响。采用阿基米德方法测定样品的体积密度,利用激光脉冲法测量试样的热扩散率并计算得出热导率。结果表明:两种添加剂都可以降低Al2O3陶瓷的烧结温度,提高Al2O3陶瓷的热导率,其中Y2O3的促进作用较强;当保温时间相同、烧结温度为1 500~1 650℃时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率都随烧结温度的升高而增大;当烧结温度相同、保温时间为30~120 min时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率也随保温时间的延长而增大。     

Nb2O5掺杂NiFe2O4陶瓷材料的显微结构和导电性能

以NiO、Fe2O3和Nb2O5为原料,采用固相烧结法合成陶瓷粉体,通过等静压-气氛烧结法制备Ni1-xNbxFe2O4(x=0,0.02,0.05,0.07,0.10,0.20)陶瓷试样,并对其进行导电性能测试。通过XRD、SEM、EDX、FTIR和XPS等分析手段对材料的物相组成、显微结构和微区成分进行表征,研究Nb2O5掺杂对陶瓷材料显微结构和导电性能的影响。结果表明:Nb2O5掺杂抑制NiFe2O4基体中NiO相的出现,过量时生成FeNbO4相;适量掺杂(x=0.05)有利于消除晶界孔隙,提高陶瓷的烧结密度;与未掺杂试样相比,掺杂Nb2O5的NiF2O4陶瓷材料的导电性均得到很大改善,其中掺杂量x=0.05的Ni0.95Nb0.05Fe2O4陶瓷试样在1 233 K的电导率较纯NiFe2O4的提高60%。     

放电等离子烧结制备（ZnO）mIn2O3织构材料及其热电性能研究

以Zn(OH)2和In2O3为原料,用放电等离子烧结(SPS)技术制备了层状结构的(ZnO)mIn2O3(m=5,7,9)织构热电材料。通过XRD、SEM以及ZEM表征样品的物相、显微组织和电输运性能,分析了m值和烧结温度的影响机制。结果表明,(ZnO)mIn2O3(m=5,7,9)块体材料在平行于压力方向沿(00l)择优取向,呈层状结构特征。固定烧结温度为1323K时,(ZnO)7In2O3样品在773K取得最大功率因子1.88×10-4W·m-1K-2。优化(ZnO)9In2O3样品的烧结温度,发现降低烧结温度增加了Seebeck系数,1223K烧结时在773K取得最大功率因子2.2×10-4W·m-1K-2。     

Mn掺杂In2O3陶瓷材料的高温热电传输性能

利用放电等离子(SPS)烧结工艺制备Mn掺杂In2O3多晶陶瓷材料。通过测试热电传输性和观察微观结构,研究了掺杂工艺对SPS烧结多孔结构In2O3陶瓷传输性能的影响。结果表明,低浓度掺杂的样品在测试温度范围内能得到较高的电导率和热电势;掺杂试样In1.99Mn0.01O3在973 K可获得最高的热电功率因子4.0×10-4W.K-2.m-1,从而可知,控制In2O3中低浓度的Mn的掺杂量可获得较好的高温n型热电材料。     

BaO掺杂对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷烧结致密化的影响

利用冷压一烧结技术制备BaO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷,研究BaO掺杂量及烧结温度对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构及致密度的影响。结果表明：当BaO掺杂量（质量分数）为0,-4％时,烧结样品中主要含NiO和NiFe2O4,BaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成瞬时液相BaFe2O4和Ba2Fe2O5,且Ba2＋固溶到基体中,促进致密化烧结,降低了烧结致密化温度;1250℃烧结时,1％BaO掺杂样品的相对密度最大,达到98．90％,比未掺杂样品的相对密度提高6．27％;但当BaO掺杂量为2％和4％时,陶瓷样品相对密度基本不变。     

Bi2Sn2O7含量对改性Ag/SnO2电接触复合材料性能的影响研究

以SnO2、Bi2Sn2O7为增强相粉体,化学银粉为基体相,采用高能球磨辅助常压烧结工艺制备出系列Bi2Sn2O7改性SnO2增强银基复合材料。考察了Bi2Sn2O7含量、球磨时间、烧结制度对Ag/SnO2-Bi2Sn2O7复合材料物理性能的影响规律。结果表明：随着球磨时间从1h延长至12h,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7复合粉体从颗粒态向片状结构发生转变,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7复合材料的电阻率呈逐渐上升趋势而密度呈不断下降趋势。烧结温度的提升和Bi2Sn2O7掺杂量的增加均有助于降低Ag/SnO2-Bi2Sn2O7复合材料的电阻率,且当Bi2Sn2O7掺杂量为12 wt.%、烧结温度900℃时,样品Ag/ (12 wt.%) Bi2Sn2O7的电阻率达到最佳值2.24 μΩ·cm。循环50次的初期电弧烧蚀试验分析可知,相比于纯Ag/SnO2而言,Bi2Sn2O7改性样品表面的烧损面积并未快速扩展至整个表面,且当Bi2Sn2O7含量为6 wt%时,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7样品表面的烧损面积最小。而当Bi2Sn2O7含量为12 wt.%时, Ag/ (12 wt.%) Bi2Sn2O7表面烧蚀区出现了飞溅现象,这可能归因于其较低的表面硬度(82.38HV0.3)。     

SiO2对Al2O3/40%ZrO2（4Y）凝固陶瓷结构转化的影响

基于超重力下燃烧合成Al2O3/40%Zr O2(4Y),通过调整Si O2引入量,研究Si O2对材料显微结构与形态演化的影响。XRD、EDS、SEM结果表明:添加Si O2不改变复合陶瓷相组成,陶瓷基体主要由t-Zr O2、α-Al2O3以及少量m-Zr O2等组成,而Si O2则以玻璃相形式存在。当Si O2添加量小于6%时,Al2O3/Zr O2以共生共晶方式生长,形成胞状共晶团组织;当Si O2添加量为12%,Al2O3与Zr O2均独立析出,发育成尺寸粗大的Zr O2粒晶与花瓣晶;当Si O2添加量达18%时,该陶瓷发育为结构不完整的共晶枝晶组织。     

CaO掺杂对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷烧结致密化的影响

采用冷压烧结技术制备了CaO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷,研究了CaO掺杂量及烧结温度对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构及致密度的影响。结果表明:当CaO掺杂量为0~4%(质量分数)时,烧结样品中主要含有NiO和NiFe2O4两种,CaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成低熔点相,且Ca2 离子固溶到基体组分中,促进致密化烧结,降低了烧结温度;当CaO掺杂量为4%时,过剩的CaO存在于陶瓷颗粒间,抑制了致密化过程的进行;于1 200℃烧结时,2?O掺杂样品的相对密度最大,达到98.75%,比未掺杂样品的相对密度提高近24%;当烧结温度从1 200当升高到1 400℃时,CaO掺杂量为0、0.5%和1.0%的样品相对密度提高20%以上,但当CaO掺杂量为2%和4%时,陶瓷样品相对密度反而下降,且晶粒明显长大。     

Al离子掺杂对LiNi0.5Mn1.5O4高电压材料性能的影响

用固相法合成了Al掺杂的高电压LiNi0.5Mn1.5-xAlxO4材料,研究了材料晶胞参数、材料可逆比容量、放电电压及循环性能随掺Al量的变化规律。结果表明,随着掺Al量的增加,材料的可逆比容量在逐渐减小;当Al掺杂量为0.06(LiNi0.5Mn1.44Al0.06O4)时,样品具有最佳的循环性能,100周的容量保持率在97%左右。与此同时,使用以Al掺杂量为0.06的样品为正极,石墨为负极组装的全电池显示了良好的循环性能。     

铝掺杂纳米氧化锌的液相火焰燃烧合成及其导电性研究

采用液相火焰燃烧合成法制备得到了Al掺杂纳米氧化锌,该技术具有简单、连续和易于大规模产业化等优点。对合成得到的纳米ZnO进行了SEM和XRD表征,燃烧产物为直径约30~40nm的球形颗粒,为六方相结构。当掺杂浓度超过8mol%时导电氧化锌中出现立方相的ZnAl2O4尖晶石。Al掺杂纳米ZnO的导电性随着Al掺杂量的增加首先迅速提高,之后提高幅度逐渐变缓,在Al掺杂量为8.0mol%时,导电氧化锌的导电性最佳,而当掺杂量进一步增加后导电性反而有所降低。     

Hf6Ta2O17材料的合成和热膨胀性能

以HfO2、Ta2O5粉体为原料,采用固相法合成Hf6Ta2O17材料。在空气气氛下1600℃常压烧结8h制备块体试样。用X射线衍射(XRD)仪检测合成粉体的相结构,通过场发射扫描电镜(SEM)观察试样的微观形貌,用热膨胀仪检测试样的热膨胀系数(TEC)。结果表明:固相法可以制备纯净单相的Hf6Ta2O17材料和比较致密的块体试样;Hf6Ta2O17材料在20~1400℃温度范围内没有相变,其高温相稳定性优于YSZ材料;Hf6Ta2O17在1200℃的热膨胀系数为9.59×10-6/℃,与YSZ材料的热膨胀系数接近,有望用于热障涂层。     

TiO2掺杂SmTaO4陶瓷热物理性能研究

热障涂层是燃气轮机高温部件保护的重要材料之一,SmTaO4陶瓷具有优异的高温相稳定性和力学性能,有望成为新型热障涂层材料。本研究采用固相法制备TiO2掺杂SmTaO4陶瓷,研究结果表明：掺杂TiO2未改变SmTaO4陶瓷晶体结构,样品均为单斜相,掺杂2% mol TiO2的SmTaO4陶瓷烧结过程中出现的第二相为Sm0.33TaO3;随着TiO2含量增加,SmTaO4陶瓷的热导率先下降后上升,当TiO2掺杂含量为2%时,热导率最低为1.42W?m?1?K?1,低于SmTaO4（1.59W?m-1?K-1,900℃）,与7-8YSZ相比（2.1~2.7 W?m?1?K?1,100~900℃）下降了近30%。掺杂2%TiO2的SmTaO4陶瓷热膨胀性系数最大值为10.8×10-6K-1,大于YSZ（~10.0×10-6K-1）和SmTaO4（9.62×10-6K-1,1200℃）,与纯SmTaO4相比,TiO2掺杂提高了SmTaO4陶瓷的热膨胀系数。因此,TiO2掺杂SmTaO4陶瓷有望作为新型热障涂层材料使用。     

液相Al3+掺杂LiAlxMn2-xO4的化学合成及其电化学性能

采用工业上常用的碳酸锰热解法制备锰氧化物前驱体,与Li2CO3混合后焙烧得到锂离子电池正极材料LiMn2O4,并在碳酸锰制备过程中掺入铝离子制备LiAlxMn2?xO4(x=0.01,0.02,0.03,0.05,0.1)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行表征,并对合成材料在常温和高温(55℃)下的电化学性能进行研究。结果表明:合成的前驱体及锰酸锂材料均无杂相;随着Al3+掺杂量的增加,LiAlxMn2-xO4颗粒尺寸不断长大;材料的首次充放电比容量随Al3+掺杂量的升高而下降,但循环性能提高;Al3+的掺入极大地提高了材料的循环性能,尤其是在高温条件下,当掺杂量x=0.05时,1C倍率下循环100次容量的保持率由未掺杂的72.2%升高到90.7%。     

Er_2O_3掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响

研究了Er_2O_3掺杂对ZnO压敏电阻微观结构和电性能的影响.实验发现,在ZnO压敏电阻中加入Er_2O_3不仅可以提高压敏电压V1mA,同时还可改善非线性系数和漏电流特性.但过量的Er_2O_3将会使压敏电阻的耐大电流冲击特性劣化.微观结构和XRD图谱分析表明,Er_2O_3以一种化合物的形式存在于晶界,阻碍了晶界的运动,使材料烧结后具有较小的晶粒尺寸,并且粒径分布比较均匀.当Er_2O_3的添加量为0.8 mol%时,样品的压敏电压V1mA约为360 V/mm,非线性系数α达到86,并且在8/20 μs的耐大电流冲击能力的试验中,样品耐受冲击电流的峰值大于1.6 kA/cm~2.     

Sb_2O_3,SiO_2和MgO复合掺杂的高梯度氧化锌压敏陶瓷材料

研究了对ZnO压敏陶瓷微观结构和压敏电压梯度的影响。研究发现,Sb_2O_3掺杂可有效提高ZnO压敏陶瓷的压敏电压梯度,但Sb_2O_3掺杂太多会使材料的非线性特性劣化。SiO+2掺杂也可显著提高ZnO压敏陶瓷的压敏电压梯度,除了提高压敏电压梯度外,SiO_2掺杂还可改善材料的电压非线性特性。MgO掺杂可进一步提高材料的压敏电压梯度。当Sb_2O_3,Si O2和Mg O掺杂量分别为2.8 mol%,0.3 mol%和0.2 mol%时,获得了压敏电压梯度、电压非线性系数和漏电流分别为470 V/mm,89和0.12μA的高梯度压敏陶瓷材料,该材料可承受峰值电流密度为2.7 k A/cm2的8/20μs波脉冲电流冲击。     

Ti4+掺杂尖晶石型LiMn2O4的高温循环性能研究

采用沉淀法合成LiMn2-xTixO4(x=0.01,0.02,0.04,0.08,0.12),pH值在10.3~10.4内,搅拌速度350 r/min。采用两次高温烧结,预烧结温度为680℃,保温18h,第二次烧结温度为850℃,保温18h。对产物进行X射线衍射(XRD)测试、扫描电镜(SEM)分析和各项电化学性能测试。结果表明:Ti掺杂后的LiMn2O4的高温循环性能得到较明显地提高,有效抑制了高温循环容量衰减现象;当Ti4+的掺杂量为0.08时,LiMn1.92Ti0.08O4有较好的高温循环性能。     

新型热障涂层陶瓷La2-xGdxWMoO9的制备及其热物理性能研究

采用溶胶-凝胶自蔓延合成工艺,以Gd3+作为掺杂离子,以(NH4)6Mo7O24·4H2O,H40N10O41W12·xH2O及La(NO3)3·6H2O为前驱体原料,合成了La2-xGdxWMoO9系(LGWMO,x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷粉体。通过放电等离子烧结技术(SPS)制备出LGWMO系高致密陶瓷材料,借助XRD、激光热导仪、热膨胀系数测试仪、SEM等分析技术对材料的物相组成、热扩散系数、热膨胀系数、微观形貌等性能进行表征;研究了Gd3+离子掺杂量对LGWMO系材料热导率、热膨胀系数的影响。结果表明:少量Gd3+的掺杂(x<0.1)能降低La2WMoO9陶瓷材料的热导率,但不利于La2WMoO9陶瓷热膨胀系数的提高;在Gd3+掺杂量x=0.1时,La1.9Gd0.1WMoO9陶瓷材料具有最佳的热物理性能:热导率λ=0.65W·m-1·K-1(T=298K);热膨胀系数αL=15.04×10-6K-1(T=1273K)。     

溶胶-凝胶法制备Y2O3掺杂ZnO压敏薄膜及其电性能（英文）

研究溶胶-凝胶法制备不同浓度Y2O3掺杂对ZnO-Bi2O3压敏薄膜微观结构和电性能的影响。研究结果表明:Y2O3掺杂ZnO薄膜在750°C空气气氛下退火1h,ZnO薄膜的特征峰与ZnO的六方纤锌矿结构相匹配;ZnO晶粒直径随着掺杂量的增加而减小,Y2O3稀土掺杂氧化锌晶粒细化;薄膜厚度均匀且每一层厚度约80nm。研究结果还表明:当Y3+掺杂浓度为0.2%(摩尔分数)时,ZnO薄膜的非线性伏安特性最好,其漏电流为0.46mA,电位梯度为110V/mm,非线性系数为3.1。     

CuO掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的研究

用传统固相反应法在不同温度下烧结制备了不同含量CuO掺杂的0.45(Ba0.7Ca0.3)TiO3-0.55Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BCZT45)无铅压电陶瓷,研究了CuO掺杂对BCZT45陶瓷微观形貌、相结构、介电和压电性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明所有陶瓷均形成了钙钛矿结构,Cu2+固溶进入BCZT45晶格,Cu2+部分取代Ti4+引起晶格畸变。加入CuO改善了BCZT45陶瓷的烧结性能,降低了烧结温度,使陶瓷在1350℃即可烧结,提高了陶瓷密度。随着CuO含量的增加,陶瓷的介温曲线向低温方向移动。掺杂少量CuO后,BCZT45陶瓷的压电常数增大,随着CuO掺杂量的增加又急剧降低。掺杂CuO含量为0.25mol%的BCZT45陶瓷具有最好的电学性能:压电常数d33=340pC/N,室温介电常数εr=3147,介电损耗tanδ=0.025。