烧结助剂中CaO质量分数及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用CaO–SiO_2–TiO_2作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。研究了烧结助剂中CaO质量分数以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷的相组成、微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加含CaO烧结助剂的Al_2O_3陶瓷中,出现了CaAl_(12)O_(19)第二相,相含量随着CaO质量分数的增加而增加;随着烧结助剂中CaO质量分数的增加,Al_2O_3陶瓷试样介电常数增大,品质因数先升高后降低。随着烧结温度的升高,Al_2O_3陶瓷相对密度和品质因数先升高后降低,介电常数和谐振频率温度系数增大。当烧结温度为1450℃、烧结助剂中CaO质量分数为0.4%时,烧结体的相对密度达到最大值98.61%,介电常数为9.88,品质因数值为21957GHz,谐振频率温度系数为-21.353×10~(-6)/℃。     

MnO_2掺杂BaTi_4O_9陶瓷微波介电性能研究

采用传统固相反应法合成BaTi_4O_9粉体,复合掺杂质量分数为0~0.16%MnO_2,在空气气氛下常压烧结制备BaTi_4O_9陶瓷。研究了MnO_2对BaTi_4O_9陶瓷的相组成、微观形貌、烧结特性及介电性能的影响。X射线衍射分析和扫描电子显微镜观察表明,Mn完全固溶到BaTi_4O_9陶瓷中;随着MnO_2掺杂量的增加,晶粒更加均匀,BaTi_4O_9陶瓷更加致密,介电常数略微降低,品质因数和谐振频率温度系数先显著提高继而降低;MnO_2掺杂BaTi_4O_9陶瓷发生Ti位取代,高温烧结时在一定程度上抑制了Ti~(4+)还原为Ti~(3+),从而改善BaTi_4O_9陶瓷微波介电性能。在烧结温度1250℃,保温时间4 h,掺杂MnO_2质量分数为0.08%时,BaTi_4O_9陶瓷微波介电性能最优,介电常数(εr)为34.56,品质因数(Q·f,中心频率5 GHz)为49097,谐振频率温度系数(τ_f)为14.997×10~(-6)/℃,相对密度最大,达97%。     

掺杂不同质量分数Y_2O_3、MgO对Al_2O_3陶瓷显微结构及介电性能的影响

利用放电等离子烧结技术制备了不同质量分数Y_2O_3单独掺杂及不同质量分数Y_2O_3、MgO共同掺杂的Al_2O_3陶瓷,研究了烧结助剂掺杂质量分数对Al_2O_3陶瓷显微结构及介电性能的影响。结果表明,孔隙率是影响Al_2O_3陶瓷介电性能的主要因素;单独掺杂质量分数为0.25% Y_2O_3时,Al_2O_3陶瓷得到最优的介电性能,介电常数(ε_r)为9.5±0.2,介质损耗(tanδ)稳定在10~(-3)数量级以内;同时掺杂Y_2O_3和MgO能进一步改善其介电性能,当两者质量分数均为0.25%时,得到最优值,介电常数(ε_r)为10.3±0.2,介质损耗(tanδ)稳定在8×10~(-4)以下。     

MgTiO_3-CaTiO_3系微波陶瓷介电性能的研究

以分析纯的MgO、TiO_2、CaTiO_3为初始原料,采用固相法制备(1-x)MgTiO_3-xCaTiO_3(摩尔分数x=0.01~0.10)系列微波介质陶瓷材料,研究添加CaTiO_3后,体系的晶体结构、显微结构、微波介电性能之间的变化规律。研究表明,随着CaTiO_3掺杂量的增加,陶瓷的体积密度、介电常数和谐振频率温度系数不断增大,而体系的品质因数呈下降趋势。当掺杂7%(摩尔分数)CaTiO_3时,陶瓷在1 400℃烧结4 h可获得近零的频率温度系数,τ_f=0.652×10~(-6)/℃,品质因数Q×f=38 753 GHz,介电常数ε_r=19.45。     

复合钙钛矿型Ba[(Co_(1-x)Mg_x)_(1/3)Nb_(2/3)]O_3基微波陶瓷的结构与性能

采用传统固相法制备复合钙钛矿型Ba[(Co_(1-x)Mg_x)_(1/3)Nb_(2/3)]O_3(0.0≤x≤0.4)微波陶瓷。通过介电性能测试,结合X射线衍射仪、拉曼光谱、透射电镜等表征手段,系统研究Mg掺杂对Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波陶瓷的B位1:2有序度与性能的影响。结果表明,Mg掺杂能显著提高Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷的B位1:2有序度,进而提高材料的品质因子。1 420℃下烧结的掺杂量x=0.2的陶瓷有序度最高,在1 300℃退火24 h后,其B位1:2有序度进一步提高,并且第二相得以消除,获得与传统Ta基复合钙钛矿微波陶瓷相当的微波性能:介电常数ε_r=30.94,品质因子Q·f=63 161 GHz,谐振频率温度系数τ_f=4.1 ppm/℃。     

SrTiO_3-Al_2O_3系陶瓷的制备及介电性能的研究

采用固相反应法制备(1-x)Sr Ti O3-x Al2O3(摩尔分数x=0.30~0.50)系列微波介质陶瓷材料。通过设计实验改变Al2O3的添加量和烧结温度来研究体系的相组成、显微结构及介电性能之间的变化规律。结果表明:随着Al2O3添加量的增多,陶瓷体系的介电常数呈减小趋势;在1390~1450℃下,保温4h烧结时制备的(1-x)Sr Ti O3-x Al2O3陶瓷的致密度随烧结温度的变化不大,均在94%以上。当烧结温度为1450℃,x=0.5时,所制备的陶瓷体系具有较好的介电性能:介电常数约为77.57,介电损耗小于4.4×10-4,致密度约为98%。     

不同Nd掺杂量(Ba_(1-3x/2)Nd_x)(Ti_(0.99)Zr_(0.01))O_3陶瓷结构及介电性能

采用高温固相合成法对Ba Ti O_3粉体进行Nd_2O_3和Zr O_2双施主复合掺杂,制备(Ba_(1-3 x/2)Nd_x)(Ti_(0.99)Zr_(0.01)) O_3(BTNZ)陶瓷,研究Nd掺杂量对BTNZ粉体的陶瓷微观结构和介电性能的影响,结果表明,掺杂适量的Nd~(3+)和Zr~(4+)分别置换Ba Ti O_3中的Ba~(2+)和Ti~(4+)能有效地改善Ba Ti O_3陶瓷材料的介电性能,随着Nd~(3+)掺杂量的增加,介电峰逐渐展宽,介电峰值非线性地从10049降低到5100,居里峰对应的T_c从136℃降至56℃。     

Ca_3TiFe_2O_8对铁矿石烧结过程中液相生成温度的影响

通过扫描量热法(DSC)和粉末X射线衍射(XRD),研究了几种不同纯矿物与Ca_3TiFe_2O_8混合的烧结过程,检测液相生成及吸放热反应前后的物相组成。结果表明,在烧结过程中,与Ca_3TiFe_2O_8混合试样液相出现温度都比纯相的熔点低。其中,等质量混匀烧结过程中,Ca_3TiFe_2O_8+CaFe_2O_4和Ca_3TiFe_2O_8+Fe_2O_3分别在1 213℃和1 215℃开始出现液相,Ca_3TiFe_2O_8+CFA和Ca_3TiFe_2O_8+SFC则更低,分别在1 204℃、1 205℃开始出现液相。试验发现,Ca_3TiFe_2O_8和CaFe_2O_4可以稳定共存,但与Fe_2O_3、CFA和SFC混合出现液相后会发生分解,它仅是一个中间产物。尽管如此,可以认为适当控制含钛铁矿石的烧结条件,有Ca_3TiFe_2O_8生成,可以降低液相生成温度,有助于改善烧结过程中的扩散条件。     

复合烧结助剂中TiO_2对α-Al_2O_3陶瓷支撑体的性能影响

以α-Al_2O_3为骨料,采用挤压形制备单管式α-Al_2O_3陶瓷支撑体。主要研究烧结助剂TiO_2及其添加量对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。分析了α-Al_2O_3陶瓷支撑体中TiO_2对支撑体烧结温度、晶相组成和微观形貌等的影响。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对成品进行表征。研究表明:TiO_2作为一种主要烧结助剂,明显促进支撑体烧结和致密性。当TiO_2的添加量为3.0%时,制备出的氧化铝支撑体样品的抗折强度为70.75 MPa,孔隙率为31.58%,纯水通量达到5 489.64 L/m2·h·MPa,酸/碱腐蚀重量损失率为1.88/1.60%。     

CuTa_2O_6掺杂Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3基微波陶瓷烧结动力学及微波性能

结合烧结动力学模型和微观形貌观察,研究未掺杂和掺杂CuTa_2O_6的Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷在1 270~1 520℃温度范围内的致密化过程和烧结动力学机理。结果表明:在1 150℃以上烧结,随温度升高,Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3的烧结机制从体积扩散向晶界扩散转变。掺杂0.25%CuTa_2O_6可显著加快Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷的烧结致密化过程,在显著降低烧结温度的同时,可大幅缩短烧结时间并有效地促进B位的有序化。掺杂Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷在1370℃烧结12h即可获得96%的相对密度,在1 370℃烧结12 h后的介电常数(εr)和品质因数(Q·f)分别约为29.4和985 35;相比较,未掺杂Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3在1 520℃烧结12 h的εr和Q·f分别只有27.4和68 147。掺杂Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷经1 520℃烧结48 h的εr和Q·f分别约为28.2和103 131。     

Study on BaO-Sm2O3-TiO2 Microwave Dielectric Ceramics Doped with Bismuth and Zinc

BaO-Sm2O3-TiO2 microwave dielectric ceramics doped with Bi and Zn was studied. The experiment was based on BST microwave dielectric ceramics doped with Bi2O3, which is shown by Ba4(Sm1-yBiy)28/3Ti18O54. When y=0.15, ZnO was added and the effects of ZnO on this system were studied. The result shows that the dielectric characteristics of BST microwave dielectric ceramics are the most excellent when the content of ZnO is 3%, and the optimal sintering temperature is 1200 ℃.     

制备工艺对钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料性能的影响

以BaTiO3为基料,加入SrTiO3,CaCO3,Bi2O3·3TiO2等制备了(1-z)Ba1-x-ySrxCayTiO3·z(Bi2O3·3TiO2)系无铅高压陶瓷电容器材料,研究了制备工艺对材料性能的影响.结果表明,在保温时间一定的情况下,瓷料的最佳烧结温度取决于组分中Bi2O3·3TiO2含量,且烧结温度随着Bi2O3·3TiO2的含量的增加而降低;在BaTiO3中加入30％SrTiO3,10％ CaCO3和3％ Bi2O3·3TiO2时(均为摩尔分数),瓷料的最佳烧结温度为1240℃,其εr=3802,tgδ=4.2×10-3,Eb=9.2 kV·mm-1;并且在研究介温性能时,居里温度降低到35℃左右,拓宽了介电峰;当Bi2O3·3TiO2的含量增加到4％时,瓷料的最佳烧结温度为1220℃;在合理的烧结温度范围内,低温烧结和慢速升温将有利于细晶的致密化,从而改善高压陶瓷电容器的综合性能.     

锂空气电池固体电解质Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3的制备研究

以Li_2CO_3、Al_2O_3、TiO_2、NH_4H_2PO_4为原料,采用固相烧结法制备锂空气电池固体电解质Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3(LATP),研究了不同x值、不同烧结温度对电解质性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对所制备电解质的结构与性能进行表征。结果表明在x值等于0.2时得到纯相的LATP,最佳烧结工艺是350℃保温2 h,600℃保温2 h,1 000℃保温8 h,室温下的电导率为4.89×10~(-5)S/cm。     

Dielectric Properties of Dy2O3 -Doped ( Ba, Sr) TiO3 Ceramics

The effects of Dy2O3 doping on the dielectric properties of (Ba, Sr)TiO3 series capacitor ceramics prepared using solid-state reaction method were studied. With the increasing of Dy2O3 additive , the dielectric constant (ε) of materials increases to a maximum when w(Dy2O3 ) is about 0.5% ,while the dielectric loss(tanδ) decreases. The BST ceramics with highε ( = 5245 ), low tanδ ( = 0. 0026 ) and high DC breakdown voltage ( = 5.5 mV ·m-1 ) were obtained. The influencing mechanism of Dy2O3 on the dielectric properties of (Ba, Sr)TiO3 ceramics was studied, thus providing the basis for preparation of capacitor ceramics.     

Studies on BaO-Y2O3-TiO2 Microwave Dielectric Ceramics

BaO-Y₂O₃-TiO₂ microwave dielectric ceramics with the rich area of TiO₂ were fabricated by a solid-state reaction method using BaCO₃, Y₂O₃, TiO₂ powders as starting materials. The sintering characteristics, phase composition, micro-structures and microwave dielectric properties of BaO-Y₂O₃-TiO₂ microwave dielectric ceramics with different k values sintered at different temperatures were investigated. The results showed that the sintering temperature of BaO-Y₂O₃-TiO₂ microwave dielectric ceramics was lower (about 1240 °C), and the sintered ceramics with the major phase of Y₂Ti₂O₇ had excellent dielectric properties. When k = 4, ɛ_r and tanδ were about 78.3 and 3 × 10⁻³ respectively. When k=5, ɛ_r and tanδ were about 53 and 9 × 10⁻⁴ respectively.     

Al(NO_3)_3对白云石烧结性能和抗水化性能的影响

在天然白云石中添加不同比例的Al(NO_3)_3,采用二步煅烧法制备镁钙砂,研究Al(NO_3)_3添加量对白云石烧结性能和抗水化性能的影响。结果表明,在1 600℃保温3 h,没有添加Al(NO_3)_3时,镁钙砂试样的烧结密度为3.17 g/cm3,显气孔率为4.9%,抗水化增重率为3.1%,粉化率为20.1%,MgO的晶粒尺寸为2.92μm;添加Al(NO_3)_3后,由于Al(NO_3)_3在高温分解产生Al_2O_3,Al_2O_3在高温下会和CaO发生反应,生成3CaO2·Al_2O_3,在高温下形成液相,促进试样烧结,当添加0.30%Al(NO_3)_3(质量分数)时,试样的烧结密度为3.24 g/cm~3,显气孔率为3.8%,抗水化增重率为2.0%,粉化率为15.6%,MgO的晶粒尺寸为3.48μm。     

Sm2O3掺杂BSTN陶瓷的制备与介电性能

采用溶胶凝胶法制备了Sm3+掺杂(Ba,Sr)TiO3/(Ba,Sr)Nb2O6复相陶瓷,XRD衍射表明,样品由钙钛矿相和钨青铜相组成,无其他杂相生成。随着Sm3+掺杂量的增加,样品衍射峰向小角度方向移动,表明掺杂的Sm3+取代了体系中Nb5+及Ti4+。检测了样品的介电-温度性能,结果表明,随着Sm3+掺杂量的增加,样品的介电常数及介电损耗都有所降低,当Sm3+掺杂量达到0.004时,样品介电损耗最低,再增加Sm3+的掺杂量,样品的介电损耗又出现增加的趋势。可以得出,适量Sm3+的掺杂可以有效降低样品的介电损耗。     

Effects of rare earth oxides on dielectric properties of Y2Ti2O7 series ceramics

A series of Y2Ti2O7 microwave dielectric ceramics were synthesized by conventional solid-state method. The effects of rare earth oxide (La2O3, CeO2, Nd2O3, Sm2O3, Eu2O3, Gd2O3 and Dy2O3) and Nd2O3 doping content on the microstructure and dielectric properties of Y2Ti2O7 ceramics were investigated. The experimental results showed that the rare earth ions were considered to dissolve in Y-sites of the pyrochlore structure, different rare earth oxides and concentration had different influences on Y2Ti2O7 cerami...