高温电容器用BNT-NN纳米瓷料合成与介电性能研究

高能球磨法是一类简单有效制备陶瓷纳米颗粒的粉体技术,在多层陶瓷电容器制造领域可以实现高活性介电瓷料可控合成,有利于降低流延膜厚,提升电容密度。以Bi_(0.5)Na_(0.5)Ti O_3-Na Nb O_3(BNT-NN)二元体系为研究目标,在先期煅烧成相的基础上,采用高能球磨技术对BNT-NN煅烧粉体进行细化。研究表明,高能球磨法可以快速实现煅烧粉体尺度由微米级向纳米级转变,利用纳米瓷料致密化烧结获得的陶瓷晶粒尺寸相对于常规瓷料制备的陶瓷减小1/3,且电容温度稳定性在-60到300℃的宽广温区小于±15%,有望应用于高温多层陶瓷电容器。     

NaNbO3的溶胶-凝胶制备与放电等离子烧结

铌酸钠陶瓷具有反铁电特征和复杂的相变序列,在介电储能与压电器件领域潜在重要应用。但是,传统陶瓷工艺难以制备均匀致密的铌酸钠陶瓷,影响其性能优化。本文将溶胶-凝胶粉体制备技术与放电等离子烧结技术相结合,构建铌酸钠细晶陶瓷。结果显示,采用水基溶胶-凝胶法,可合成高活性,平均粒径仅40 nm的纯钙钛矿相纳米粉体,以其为前驱体进一步进行放电等离子烧结可获得平均粒径1 ~ 2 μm的致密陶瓷。电学测试证明铌酸钠陶瓷中缺陷偶极子可以诱导反铁电—铁电相变,室温下材料介电常数具有优良的频率稳定性,且介电损耗仅为0.018(1 kHz)。本工作不仅获得在无铅铁电器件领域潜在应用价值的铌酸钠细晶陶瓷,而且相关技术路线设计为制备其它铌酸盐功能陶瓷提供新的工艺思路。     

TiO2晶型对FeTiTaO6陶瓷介电特性的影响

分别选取纯金红石结构和金红石与锐钛矿混合结构的TiO2为钛源,通过传统固相法制备FeTiTaO6陶瓷。利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对比表征了2种钛源条件下合成FeTiTaO6的相结构和微观形貌,并测试了二者的介温谱。结果显示,以纯金红石TiO2为原料合成的FeTiTaO6陶瓷有明显的介电弛豫特性,而以含有锐钛矿的TiO2为原料合成的FeTiTaO6陶瓷没有介电峰出现。原因是由于在煅烧阶段不同晶型TiO2之间发生结构转变,使制得的陶瓷粉体反应活性不同,进而影响陶瓷烧结的热力学进程,并导致陶瓷的介电性能出现差异。     

Ho、Mn共掺对BiFeO_3陶瓷材料的微观形貌和磁电性能的影响

采用传统的固相烧结法制备了Bi0.9Ho0.1Fe1-xMnxO3(x=0.05,0.10,0.15)陶瓷体系。XRD结果表明,Bi0.9Ho0.1Fe1-xMnxO3陶瓷存在杂相Bi2Fe4O9,随着Mn4+的掺入量的增加,(104)和(110)峰逐渐合并,(006)峰逐渐消失,证明其结构由菱方钙钛矿结构向四方结构发生转变;SEM分析可知,Bi0.9Ho0.1Fe1-x MnxO3陶瓷体系的晶粒随着Mn4+掺入量的增加逐渐变大;铁电性能测试表明,Bi0.9Ho0.1Fe1-xMnxO3(x=0.05,0.10,0.15)陶瓷在室温下具有铁电性,但电滞回线不饱和,说明其存在漏导;剩余极化值随着Mn4+掺入量的增加,先增大后急剧减小;磁性测试表明Bi0.9Ho0.1Fe1-xMnxO3(x=0.05,0.10,0.15)陶瓷表现出了铁磁性,其磁性随着Mn4+掺入量的增加而增强。除此之外,Bi0.9Ho0.1Fe1-xMnxO3(x=0.05,0.10,0.15)陶瓷具有一种特殊的磁滞回线,表明其随着磁场的增大发生了磁诱导相变。     

不同铅气氛对PZMN陶瓷压电性能的影响

摘要：采用二次合成法制备了XPMN-(0．2-x)PZN-0．8PZT(x=0．05～0．20)四元系压电陶瓷(PZMN)，系统研究了铅气氛和非铅气氛条件对陶瓷显微组织，介电性能及压电性能的影响规律并探讨了铅气氛作用机制。实验表明在富铅气氛的作用下，PZMN体系具有较优的性能，尤其是x=0．10时，能获得综合优良的压电性能，相对介电常数ε^T33/εo=1000，介电损耗tanδ-0．0050，机电耦合系数Kp=0．52，品质因数Qm=2528，Tc=325℃，可以满足压电变压器等大功率器件应用方面的要求。     

半化学法制备0.80Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.20PbTiO3陶瓷的反应机理

采用半化学法制备了纯钙钛矿相的0.80Pb(Mgl/3Nb2/3)O3-0.20PbTiO3(简称为0.80PMN-0.20PT)陶瓷.反应前驱体是以硝酸镁的饱和溶液代替传统氧化物混合法中的氧化镁,与PbO、Nb2O5和TiO2混合球磨得到的.该前驱体的TG-DTG-DSC和XRD分析表明,半化学法的反应机理不同于传统氧化物混合法和二次合成法的反应机理.在煅烧过程中,硝酸镁与氧化铅反应生成铅的活化中间体Pb6O5(NO3)2,由此活化的PbO或Pb3O4可与Nb2O5生成不稳定的、缺B位的焦绿石相Pb3Nb2O8,再与MgO反应生成钙钛矿相PMN-PT.     

衬底温度对ZnO薄膜氧缺陷的影响

采用射频磁控溅射在石英玻璃和单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜，研究了衬底温度对ZnO薄膜中氧缺陷的影响。实验发现，ZnO薄膜c轴取向性随温度的升高而增强；当衬底温度达到550。C时，XRD谱上仅出现一个强的(002)衍射峰和一个弱的(004)衍射峰，显示ZnO具有优异c轴取向性。同时，随着温度的升高，ZnO薄膜的紫外透射截止边带向高波长方向漂移，其电导率也随衬底温度的升高逐渐增大，表明薄膜中的氧缺陷逐渐增多。这种氧缺陷是由于ZnO的氧平衡分压高于Zn所致，可通过提高溅射气体中氧含量来改善。     

压电变压器用陶瓷材料的成分设计

根据压电变压器对陶瓷材料的性能要求,以三元系压电陶瓷为重点,分别从准同型相界MPB组成,复相陶瓷制备技术,“硬性”掺杂,过渡液相烧结等方面分析和讨论了提高压电陶瓷机械品质因数Qm,电学品质因数Q e(1/tgδ)和机电耦合系数kP,改善谐振频率温度稳定性以及降低烧结温度的可能性和途径,提出了适用于压电变压器的多元系压电陶瓷的成分选择与设计规则。     

掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷弛豫性的影响

对(Na0.5Bi0.5)TiO3-BaTiO3(NBBT)二元系压电陶瓷在准同型相界附近进行不同量的La,Mn掺杂,通过XRD、电学性能测试等,研究了掺杂对陶瓷微观结构及介电性能的影响.结果表明,La,Mn掺杂后,相变的弥散程度增大,体系的弛豫性增强.铁电体的弛豫性与基体内极性微区的有序度及尺寸、数量密切相关,对NBBT这种A位复合体系而言,La离子的介入在一定程度上引起电荷不平衡,促使微区长大;但是由于La的分隔作用,A位与B位的耦合作用大大减弱,体系整体有序度降低,弛豫性增强.Mn离子的B位掺杂有助于建立新的(AA')(BB')O3复合体系,因此也影响体系的弛豫性.     

熔盐法合成钛酸铋钾陶瓷粉体

以K2CO3,Bi2O3和TiO2为反应物,KCl为熔盐,通过熔盐法在600℃成功合成纯钙钛矿结构K0.5Bi0.5TiO3(KBT)无铅陶瓷粉体。探寻了制备过程中影响粉体颗粒大小和形貌的工艺参数,并对影响机理进行了探讨。结果表明,与传统固相法相比,熔盐法合成温度显著降低且颗粒平均粒径明显减小。固相法合成的粉体平均粒径为115nm,KCl含量5%和20%的熔盐法合成粉体平均粒径为78nm和67nm。此外,实验发现随着熔盐量的增加,易合成各向异性的棒状粉体。