Review of Mechanically Related Failures of Ceramic Capacitors and Capacitor Materials

This paper reviews the brittle fracture behavior of dielectric ceramics such as barium titanate, and describes some of the relationships between defects such as cracks and electrical degradation and failure of multilayer capacitors. Stresses arising from the ferroelectric phase transformation in these dielectric materials are shown to play a part as a driving force for crack growth. In addition, possible contributions to failure from stresses arising from thermal excursions in the capacitor are discussed. Low-voltage failures arising from a short between the electrodes in multilayer capacitors are shown to be related to the growth of cracks in the dielectric. A technique for predicting the onset of these types of failures based upon fracture mechanics techniques is described. Possible effects of the electric field itself in promoting or retarding the growth of cracks are discussed.     

掺Tb3+钛酸铅粉末的制备和结晶行为

采用溶胶喂胶法制备了Tb^3 掺杂钛酸铅(PbTiO3，PT)超细粉末，分别用差热分析、透射电子显微镜、X射线衍射仪对其相结构、形貌特性以及晶粒粒径等进行了分析测试。结果表明：这种粉末在约600℃热处理温度下，由非晶基体转变形成钙钛矿相的过程已逐步完成，其晶粒平均尺寸约为18nm，比未掺Tb抖的PT粉末中的钙钛矿晶粒尺寸略小。形成的钙钛矿结构中，Tb^3 取代Pb^2 进入晶格位置，产生阳离子空位，诱发晶格畸变，使钙钛矿相的析晶能力比相同热处理条件下未掺杂Tb^3 的PT低。另外，掺Tb^2 的PT中钙钛矿相的晶轴比c／a比未掺Tb^3 的PT中的低，这类似于产生了赝立方结构，降低了从立方相向这种四方相转化的势垒，有效地抑制了较高温下焦绿石相的产生，使掺Tb^3 的PT中焦绿石相稳定存在的温度比未掺Tb^3 的PT中低约100℃。     

Effect of Twin-Plane Reentrant Edge on the Coarsening Behavior of Barium Titanate Grains

When BaTiO₃ ceramics were sintered at relatively low temperatures (≤1250°C), the grains with reentrant edges caused by a (111) double twin grew exclusively. As a result, a microstructure with a bimodal grain-size distribution composed of platelike large grains and fine matrix grains was obtained. In contrast, at the usual sintering temperature between 1250° and 1350°C, grains containing a (111) double twin did not exhibit any growth advantage. In this case, a coarse and uniform microstructure was obtained. When this coarse-grained specimen was further heat-treated at 1365°C, the grains possessing a double twin were observed to grow exclusively again. The results were explained in terms of a coarsening process controlled by two-dimensional nucleation.     

钛酸铝陶瓷热电偶保护管的试制

以工业氧化铝和钛白粉为基本原料、滑石为添加剂，采用注浆成型工艺，试制出了钛酸铝陶瓷热电偶保护管。     

共沉淀法制备Bi3.25La0.75Ti3O12纳米粉体

用硝酸铋、硝酸镧和钛酸四丁酯为原料，硝酸、无水乙醇和去离子水为溶剂，氨水为沉淀剂，采用共沉淀法合成了单相铋层状钙钛矿结构Bi3.25La0．75Ti3O12(BLT)纳米粉体。用DTA／TG和XRD研究了BLT前驱体的热行为和晶相转化过程，用场致发射扫描电子显微镜观察了BLT粉体的颗粒形貌和大小的变化。结果表明：共沉淀前驱体溶液的配制过程中，硝酸铋水解生成的硝酸氧铋不利于层状钙钛矿结构BLT相的合成。利用浓度较高的硝酸作溶剂，可以防止硝酸铋的水解，采用氨基共沉淀法直接合成出了单一相的BLT纳米粉体，在煅烧过程中，未出现Bi2Ti2O3焦绿石相。700℃煅烧2h合成的BLT粉体颗粒不大于100nm，颗粒间结合疏松，具有良好的分散性。     

溶液雾化微波等离子体CVD法制备SrTiO3薄膜

研究了一种新型高效制备多组分陶瓷薄膜的方法，它采用可溶性无机盐溶液雾化为反应膜，利用微波等离子体化学气相沉积工艺在Al2O3基片上制备了SrTiO3基陶瓷薄膜，实验结果表明，薄膜沉积时衬底温度对成膜的相组成与结构产生重要影响，本实验中当沉积薄膜衬底温度在700℃时，可以制备出单一相组成，符合化学计量比，结晶性较好，晶粒度呈球形且均匀分布的SrTiO3薄膜，通过对不同氧分压下薄膜电阻测试，发现此SrTiO3薄膜在O2 N2气氛中氧浓度由1%变化到20%时，其电阻值由5.0MΩ变化到2.5MΩ，从而显示出一定氧敏性能。     

钛酸钡基铁电材料的介电非线性研究

通过A位或B位掺杂改性得到的钛酸钡基铁电材料,在外加直流偏置电场作用下,具有介电常数非线性可调的优异介电性能,可以广泛地应用于压控可调陶瓷电容器和微波可调器件领域。针对钛酸钡基铁电材料的介电非线性特性,讨论了BaTiO_3基铁电材料分别在铁电相、顺电相以及相转变温度场附近的介电非线性机理和相关理论;结合笔者近年来有关介电非线性研究的实验结果和相关文献报道,综述了不同A位离子(如Sr~(2-)和Ca~(2-)等)或B位离子(如Zr~(4 )和Sn~(4-)等)掺杂的BaTiO_3基铁电材料体系的介电非线性研究现状,分别对不同物质形态(陶瓷块体、薄膜和厚膜)的BaTiO_3基铁电材料的介电非线性研究及其应用进行了对比分析;并对钛酸钡基铁电材料今后的发展趋势和研究方向进行了展望。     

压电陶瓷变压器材料PMMN-PZT的研究

研究了一种四元系压电陶瓷变压器材料PMMN -PZT。XRD分析证明 ,采用二步法预合成的PMMN -PZT粉料不如一步法 ;SEM分析进一步证实了一步法预合成的粉料能制成性能更好的陶瓷样品。造粒工艺对陶瓷样品的显微结构和压电性能也有重要的影响。最后制得了性能较好的PMMN -PZT压电陶瓷材料 ,其Kp=0 .5 18,Qm=3887,tanδ =0 .71% ,εT3 3 /ε0 =70 1,d3 3 =2 0 3,基本上能满足压电变压器的要求     

液态源雾化化学沉积法制备(Pb,La)TiO3薄膜

研究了在Pt/Ti/SiO2 /Si基片上用液态源雾化化学沉积法制备镧钛酸铅 [(Pb ,La)TiO3,PLT]薄膜的工艺 ,并分析了各种因素对其相结构的影响。采用金属有机物热分解工艺的先体溶液 ,在沉积阶段 ,用超声波将先体溶液雾化 ,产生微米级的汽雾 ,由载气 (Ar)引入沉积室进行沉积 ,并在沉积室进行预热处理。重复上述过程 ,直到膜厚达到要求 ,再进行退火处理得到均匀、致密的薄膜。此工艺各项参数如下 :沉积前沉积室内气压为 4× 10 - 3Pa ;沉积时沉积室内气压为 8× 10 3～ 9× 10 3Pa ,沉积时基片温度为 2 0～ 2 5℃ ;预处理温度为 30 0℃ ;最佳热处理温度为 60 0℃ ;超声雾化器工作频率为 1.7MHz;薄膜沉积速率为 3nm/min。XRD和SEM图分析说明 ,制备的铁电薄膜具有钙钛矿结构     

钛酸锶钡陶瓷材料的掺杂改性

钛酸锶钡(BST)是一种重要的具有钙钛矿结构的铁电材料。顺电态下,其介电损耗较小,结构稳定。因此对顺电态下的BST进行掺杂改性是近年来铁电材料的研究热点之一。本文简要介绍了目前国内外科研工作者利用稀土、碱土氧化物进行掺杂时对BST的微观结构、介电损耗、介电常数以及可调率方面的影响。