低温B_2O_3掺杂对Ba_4Sm_(9.33)Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷性能的影响

为降低Ba_4Sm_(9.33)Ti_(18)O_(54)(BST)微波介质陶瓷的烧结温度,研究了B_2O_3掺杂对其烧结性能、物相组成、显微结构及介电性能的影响。结果表明:少量B2O3的引入未改变陶瓷的晶相组成,主晶相为Ba_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)固溶体,适量B_2O_3不仅能显著地降低BST陶瓷的烧结温度至1180℃,而且能提高其介电性能;随着B_2O_3添加量的继续增加,有烧绿石结构的Sm_2Ti_2O_7相出现并逐渐增多。当B_2O_3添加量为0.25 wt%,在1180℃温度烧结3 h时,BST陶瓷获得优异的微波介电性能:ε_r=76.58,Q·f=6794.24 GHz,τ_f=-7.06×10~(-6)/℃。     

Y掺杂Ca_(1-x)Y_(2x/3)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备及其介电性能研究

采用固相反应法制备了Y掺杂的CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)陶瓷,研究了Y掺杂量对Ca_(1-x)Y_(2x/3)Cu_3Ti_4O_(12)(x=O%,1%,3%,5%)陶瓷的物相结构、微观形貌和介电性能影响,对Y掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析。结果表明:Y掺杂量在1~5 mol%时对CCTO陶瓷的相结构基本无影响;然而,当Y掺杂量达到3 mol%时,CCTO陶瓷的晶粒长大被明显抑制。Y掺杂量为1~3 mol%时,不仅可以提高CCTO陶瓷的介电常数,而且可以同步降低其介电损耗,从而有助于CCTO陶瓷的综合介电性能的提升。     

B位Ce~(4+)掺杂对Sm_2Zr_2O_7组织结构及介电性能影响

采用固相反应法制备了Sm_2(Zr_(1-x)Ce_x)_2O_7陶瓷材料,采用XRD和FT-IR技术分析了其晶体结构,用SEM技术分析了其显微组织,用阻抗仪测试其介电性能。结果表明,所制备Sm_2(Zr_(1-x)Ce_x)_2O_7陶瓷显微组织致密,晶粒大小比较均匀,晶界十分干净,并且Sm_2(Zr_(1-x)Ce_x)_2O_7陶瓷的相结构与掺杂量相关,Sm_2(Zr_(1-x)Ce_x)_2O_7(x=0,0.1)为焦绿石结构,Sm_2(Zr_(1-x)Ce_x)_2O_7(x=0.2,0.3,0.4)为萤石结构。Sm_2(Zr_(1-x)Ce_x)_2O_7陶瓷材料在B位大半径离子掺杂时,分子总极化率随掺杂量的增加而增大,介电常数和介电损耗随掺杂量的增加而增大。     

Sm_2O_3掺杂对BZT基陶瓷介电性能的影响

以BaCO_3、ZrO_2和TiO_2为主要原料,Sm_2O_3为掺杂剂,采用固相反应法制备了Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷材料,利用扫描电镜等仪器研究了Sm_2O_3加入物对体系微观形貌影响。结果发现:当陶瓷烧结温度为1280℃且Sm_2O_3掺杂量低于0.01 mol时,Sm3+进入晶格A位,但随着Sm_2O_3掺杂量的增加,Sm~(3+)越来越倾向于进入晶格B位,居里温度向室温移动;在Sm_2O_3掺杂量为0.01 mol时,锆钛酸钡陶瓷的相对介电常数达到最高值6561.57。     

Fe_2O_3掺杂BaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3陶瓷介电性能的研究

采用传统固相法分别于1250℃、1280℃、1300℃、1330℃下制备了BaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3+xmol%Fe_2O_3(0≤x≤1.25)陶瓷样品。XRD结果表明,Fe~(3+)掺杂后的陶瓷样品均为钙钛矿结构。SEM表明,掺杂Fe~(3+)后陶瓷的晶粒尺寸减小。随着掺杂量的增加,陶瓷样品的体积密度ρv和介电常数ε先增大后减小,介质损耗tanδ先减小后增大。1300℃烧结,x=1.00%的陶瓷样品介电性能最好,ρv=6.03 g/cm3,ε=4560,tanδ=0.004。     

Co_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

以传统固相烧结合成法制备出Co_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3-xCo_2O_3(BCZT-xCo,x=0~0.15 wt%)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及其他分析方法研究Co_2O_3掺杂量对制备的BCTZ无铅压电陶瓷的压电性能、介电性能、相组成以及微观结构的影响。结果表明,所有样品均具有纯钙钛矿相结构。随着Co_2O_3掺杂量的增加,晶粒尺寸、介电损耗tanδ、压电系数d_(33)和平面机电耦合系数k_p逐渐减小,而介电常数ε_r逐渐增加。当x=0 wt%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳压电性能:d_(33)=420 pC/N,k_p=40%;x=0.15%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳介电性能:ε_r=5,100,tanδ=1.4%。     

BaBA玻璃烧结剂对Li_2ZnTi_3O_8陶瓷结构及性能影响

采用SEM、网络分析仪等分析测试手段研究了BaBA玻璃对Li_2ZnTi_3O_8陶瓷微观结构与微波介电性能的影响。研究结果表明:BaBA玻璃添加量为10%,烧结温度为920℃时,样品烧结最致密;BaBA玻璃添加量为5%,940℃烧结时,介电常数达到最高为23.89,密度达到最高为3.833g/cm~3;同一烧结温度下,BaBA玻璃添加量越多,样品介电常数越小,介电损耗越大。     

Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷介电性能研究

采用传统固相法制备了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba_(0.71),Sr_(0.29))TiO_3(BST)陶瓷。研究了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量对BST电容器陶瓷介电性能、物相组成和微观结构的影响。结果表明:随着Bi_4Ti_3O_(12)掺杂的增加,BST陶瓷的相对介电常数逐渐减小,介电损耗先减小然后增大,Bi_4Ti_3O_(12)掺杂后的BST陶瓷仍为钙钛矿结构。当Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量为1.6 wt%时,BST陶瓷的综合介电性能最好,εr为3744,tanδ为0.0068,ΔC/C为+1.70%,-44.61%,容温特性符合Y5V特性。     

助烧剂和基料晶粒尺寸对BaTiO_3-Nb_2O_5-Co_3O_4-La_2O_3系陶瓷性能影响

采用固相反应法制备温度稳定型BaTiO_3-Nb_2O_5-Co_3O_4-La_2O_3体系陶瓷材料,研究了助烧剂ZnO-B_2O_3和BaTiO_3基料晶粒尺寸对瓷料性能的影响。实验结果表明,适当用量的助烧剂引入,瓷料可以在900～1000℃范围内实现烧结,并保持X7R、X8R特性所需的介电性能。同时,制得的陶瓷材料晶粒为亚微米级,粒度分布范围窄,有利于减薄MLCC的介质厚度。BaTiO_3基料的晶粒尺寸对陶瓷材料的介电性能有明显影响。当基料为900℃预烧的小晶粒BaTiO_3时,在助烧剂掺杂量为最优值时,样品烧结后致密度高,损耗小,介电常数处于峰值。此后,随着助烧剂含量增加,介电常数逐渐下降;当基料是1000℃预烧的大晶粒BaTiO_3时,随着助烧剂的掺杂量增加,样品烧结后的直径收缩、介电常熟、介电损耗也一直增加,并不在某点出现峰值。     

Y_2O_3掺杂BaTiO_3-ZnO陶瓷的压电性能研究

采用传统的固相反应法,制备了掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷,通过对所制备陶瓷样品结构、常温介电、压电、铁电性能的分析发现:与未掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷相比,Y_2O_3的掺入减小了BaTiO_3-ZnO陶瓷的径向收缩率、密度和晶胞体积,同时使材料的晶系结构由立方相转变为四方相结构,Y~(3+)进入BaTiO_3-ZnO陶瓷晶格中并与之形成了固溶体;Y_2O_3的掺入可以提高样品的矫顽场(Ec),但对材料压电系数变化不大,介电常数总体在减小,当未掺入Y_2O_3时,样品的介电常数最大(ε′=2577),样品的介电损耗最小(tanδ=0.0083)。     

B2O3-Li2O掺杂低温烧结Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的介电性能

采用传统陶瓷制备工艺,通过B2O3-Li2O的有效掺杂,低温液相烧结制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)陶瓷,并对其介电性能进行了研究.X射线衍射分析和介电性能测试结果表明:适量B2O3-Li2O掺杂的BST陶瓷,经97S℃烧结4h,所得样品的主晶相为钙钛矿结构,未出现明显的杂相;随B2O3-Li2O掺杂量的增加,BST陶瓷材料的介电常数减小,Curie峰变得弥散宽化,介电损耗则与未掺杂BST陶瓷的保持一致,即在0.003以下:适量B2O3-Li2O的掺杂对BST陶瓷材料的Curie温度和介电调制性能影响不大.     

Er3+替代Bi3+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结温度的影响

研究了Er3 替代Bi3 对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7系介质材料结构和性能的影响,并借助X射线、扫描电镜、Agilent4284测试仪对其相结构和介电性能进行分析.研究结果表明:经Er3 替代的BZN陶瓷样品烧结温度升高(从960℃升高到1000℃);随着Er3 替代量的增加,Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7系介质材料的晶粒尺寸、介电常数、介电损耗都有所变化;当替代量x=0.1时,介电性能最佳,介电常数为78.7165,介电损耗为0.00134.     

纳米Al_2O_3对CaTiO_3-(La,Nd)AlO_3陶瓷的烧结温度和介电特性的影响

为了降低Ca Ti O_3-(La,Nd)Al O_3(简称CT-LNA)陶瓷的烧结温度和提高其介电性能,研究纳米Al_2O_3对Ca Ti O_3-(La,Nd)Al O_3陶瓷的烧结温度和介电性能的影响。固相法制备粉料,采用XRD和SEM分析其晶相和显微结构,用网络分析测试样品的介电参数,结果表明,纳米Al_2O_3可促进陶瓷烧结,在1320~1400℃范围内可烧结成瓷,并具有较好的微波介电性能。当纳米Al_2O_3含量为50 wt%时,陶瓷在1340℃烧结可获得优良的微波介电性能:介电常数为42.6,Q×f值高达34,000GHz,频率温度系数为+4.8 ppm/℃。     

Bi_2O_3-B_2O_3掺杂对BaAl_2Si_2O_8陶瓷结构及微波介电性能的影响

采用固相反应法制备BaAl_2Si_2O_8-x wt%Bi_2O_3-B_2O_3(x=0,1,2,3,4)陶瓷。探究了添加不同量的Bi_2O_3-B_2O_3(BiB)烧结助剂对BaAl_2Si_2O_8(BAS)陶瓷的烧结温度、结构及微波介电性能的影响。结果表明:添加1 wt%的BiB烧结助剂可促进BAS晶体结构由六方相全部转变为单斜相,并且BiB烧结助剂添加量在1～4 wt%范围内,均为单一单斜相。添加3 wt%的Bi B烧结助剂可使BAS陶瓷烧结密度增加到最大值,并能将烧结温度由1400℃降低至1250℃。在x=3,烧结温度为1250℃时,BAS陶瓷的介电常数和品质因数均达到最大值,并且谐振频率温度系数的绝对值也显著减小,其介电性能为:ε_r=6.2,Q·f=21 972 GHz,τ_f=-17.06×10~(-6)℃~(-1)。     

Y_2O_3-BaTiO_3-ZnO陶瓷的制备及其性能的研究

笔者采用传统的固相反应法,制备了掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷,通过对所制备陶瓷样品的结构、常温介电、压电、铁电性能的分析发现:(1)与未掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷相比,Y_2O_3的掺入减小了BaTiO_3-ZnO陶瓷的径向收缩率、密度和晶胞体积,同时使材料的晶系结构由立方相转变为四方相结构,Y~(3+)进入BaTiO_3-ZnO陶瓷晶格中并与之形成了固溶体;(2)Y_2O_3的掺入可以提高样品的矫顽场(Ec),但对材料压电系数变化不大,介电常数总体在减小,当未掺入Y_2O_3时,样品的介电常数最大(ε′=2577),样品的介电损耗最小(tanδ=0.0083)。     

BCZT-xBi_2O_3无铅压电陶瓷性能的研究

选取传统高温固相反应合成法制备出Bi_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.08)Ti_(0.92)O_3-xBi_2O_3(BCZT-x Bi,x=0~0.15)。采用扫描电子显微镜、准静态压电常数测试仪等一系列检测手段,探讨了Bi_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷微观组织和电学性能产生的作用,从SEM图像得知,陶瓷的晶粒尺寸随着Bi_2O_3掺杂量的增多先逐渐变小后略微有所增大,XRD图谱则表明,掺杂量不等的Bi~(3+)均能够弥散进入钛酸钡晶格中,能完整固溶于BCZT陶瓷,并且材料具有典型的钙钛矿相结构。当Bi_2O_3掺杂量为0.15 mol%时,此无铅压电陶瓷材料拥有较好的介电性能,介电损耗tanδ的值仅是1.2%,介电常数ε_r的值是5100;当没有掺杂Bi_2O_3时,此陶瓷的压电性能最优,压电系数的值d_(33)=386 p C/N,机电耦合系数的值K_p=44.8%。     

Sr和Mn复合掺杂对Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3微波介电性能的影响

采用固相法,选择SrCO_3和MnO_2通过A/B位复合掺杂Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3体系,制备了(Ca_(15/16)Sr_(1/16))_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)Ti_(1-x)Mn_xO_3微波介质陶瓷,研究了Sr~(2+)含量固定为1/16时,不同Mn~(4+)含量对陶瓷微波介电性能的影响。结果表明,复合掺杂使陶瓷致密化温度由1 300℃逐渐降低至1 200℃,随着Mn掺杂量增加,晶胞体积和晶粒尺寸均略有减小,陶瓷致密度逐渐提高。(Ca_(15/16)Sr_(1/16))_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)Ti_(0.94)Mn_(0.06)O_3陶瓷在1200℃烧结5h具有优良的微波介电性能:相对介电常数ε_r=113,品质因数Q_f=4705 GHz,谐振频率温度系数τ_f=36 ppm/℃。     

BaCu(B_2O_5)助烧对CaO-BaO-Li_2O-Sm_2O_3-TiO_2微波介质陶瓷低温烧结和介电性能的影响

研究了BaCu(B_2O_5)(简写为BCB)掺入对14CaO-4BaO-8Li_2O-12Sm_2O_3-63TiO_2(简写为CBLST)微波介质陶瓷介电性能的影响.用XRD和SEM研究其相组成及微观形貌.结果表明:BaCu(B_2O_5)掺入能显著降低CBLST陶瓷的烧结温度,由1325 ℃降至1100 ℃.1100 ℃烧结2 h后,仍包含正交钙钛矿相和棒状的BST相.掺入6wt% BaCu(B_2O_5)的CBLST陶瓷取得了较好的介电性能:Kr=87.76,tanδ=0.018,TCF=-4.27 ppm/℃(1 MHz).     

Nb~(5+)掺杂BaZr_(0.1)Ti_(0.89)Fe_(0.01)O_3陶瓷的晶体结构及介温特性

采用传统固相法制备BaZr_(0.1)Ti_(0.89)Fe_(0.01)O_3–yNb_2O_5(BZTF–y Nb)陶瓷,研究了Nb_2O_5作为改性剂对BZTF陶瓷晶体结构、微观形貌及弥散相变的影响。结果表明:所有试样均形成单一的钙钛矿晶相结构,Nb_2O_5对晶体结构有一定的调整作用。当掺入量为0.75%(摩尔分数)时,试样常温下为四方相结构。当0.00≤y≤0.75%时,试样的介电常数随掺杂量y的增加而逐渐增大,介电损耗则呈现急剧减小趋势。Nb_2O_5可使四方相更加稳定,Curie温度移向高温方向。同时,铁电相向顺电相转变的相变峰变得宽化和弥散,提高试样的介温稳定性。烧结温度为1 300℃、Nb_2O_5含量为0.75%时陶瓷试样有最佳的介电性能:介电常数ε=6 039,介电损耗tanδ=0.007,Curie温度T_C与弥散系数γ分别为16℃和1.98。     

Ce改性0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9铋层状铁电陶瓷结构与性能

采用固相法制备了CeO_2掺杂改性的0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9(BIT-SBN)铋层状铁电陶瓷材料。系统研究了CeO_2掺杂对BIT-SBN基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构,样品的晶粒尺寸随着CeO_2掺杂量的增加而逐渐增大,并且沿a-b面的生长速度明显大于沿垂直c轴方向的生长速度;BIT-SBN基陶瓷的压电性能随着CeO_2的掺杂而显著提高,损耗明显降低。当CeO_2掺量为0.75 wt%时,样品具有最佳的电性能:压电常数d_(33)=28 pC/N,介电损耗tanδ=0.20%,机械品质因数Q_m=3015,居里温度T_C=595℃;并且此时样品具有良好的热稳定性,在高温器件领域具有一定的应用潜能。