SnO2掺杂SBNS陶瓷的微结构与介电性能

采用传统同相烧结法,以化学纯BaCO3,SrCO3,Nb2O5和SnO2粉末为原料,制备0.7BaO·0.3SrOTSnO2.(1-y/2)Nb2O5(y=0.01-0.07,缩写为SBNS)陶瓷.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和阻抗分析仪研究掺杂SnO2对SBNS陶瓷的显微结构和介电性能的影响.结果表明:在1 320℃烧结可获得致密SBNS陶瓷;SnO2掺杂对SBNS陶瓷相结构无影响,晶相仍为单一的四方钨青铜固熔体结构;随着SnO2掺杂量的增加,SBNS陶瓷的介电常数减小,居里温度向低温区移动;SBNS陶瓷具有弥散相变的特性,是典型的介电弛豫体.     

Mo元素掺杂对氧化铝基陶瓷/金属复合材料微观形貌及介电性能的影响

采用粉末冶金法制备了Mo掺杂的Al_2O_3基陶瓷/金属复合材料(Al_2O_3/Mo),利用X射线衍射、扫描电镜等测试分析方法研究了Mo掺杂对复合材料微观形貌及介电性能的影响。结果表明:Al_2O_3/Mo复合材料主要由Al_2O_3相和Mo相组成,未出现新相。Mo主要分散在Al_2O_3晶界,并且随着Mo掺杂量的增加,Al_2O_3晶粒尺寸逐渐减小、材料气孔率逐渐增加。当Mo掺杂量小于20%(质量分数)时,复合材料电阻率(10~(12)?·cm)与相对介电常数(8~9)没有明显变化;而当Mo掺杂量大于20%,Mo由弥散相转变为连续相,复合材料的体电阻率急剧下降到10~(10)?·cm;当Mo掺杂量达到40%时,由于复合材料中Mo已经形成连续的贯穿网络,体电阻率下降趋势减缓,稳定在10?·cm左右。因此,通过调控Al_2O_3基体中的Mo掺杂量及相分布,可以制备出具有不同电阻率的陶瓷/金属复合材料。     

孔结构对氮化硅陶瓷介电性能的影响

采用添加成孔剂和冰冻．干燥法制备了具有不同气孔率的氮化硅多孔陶瓷，研究了该陶瓷在9．3GHz的微波介电性能。用SEM对微观形貌进行观察。结果表明，不同的成型工艺制备出具有不用孔结构的氮化硅多孔陶瓷，添加成孔剂制备的多孔陶瓷为较大的孔、洞分布在较致密的基体上；冰冻．干燥法制备的多孔陶瓷具有复合孔结构。对试样介电特性的研究表明，除了气孔率对介电常数和介电损耗有较大影响外，孔结构也是影响其介电特性的重要因素。     

Sr掺杂对BaTiO3陶瓷结构与介电性能的影响

以BaCO3、SrCO3和TiO2为原料,通过固相烧结方法制备了Ba1-xSrxTiO3(0≤x≤1)。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、以及阻抗分析仪分别分析Ba1-xSrxTiO3相结构、显微组织和测量介温谱。结果表明,Sr的掺杂没有改变BaTiO3的晶体结构,Ba1-xSrxTiO3(0≤x≤1)固溶体为完全互溶固溶体,为单一的立方相,但随着锶含量的增加,居里点逐渐降低。     

添加KNN和BBS对BaTiO3陶瓷微结构和介电性能的影响

采用固相法制备添加K0.5Na0.5NbO3(KNN)和BBS玻璃(BBS)的BaTiO3电容器陶瓷。借助X射线衍射仪、扫描电镜和阻抗分析仪研究掺杂对晶体结构、微观组织及介电性能的影响。结果表明:单独添加KNN的样品呈单一的钙钛矿结构。随KNN的增加,陶瓷样品高温端的电容变化率减小。掺杂3%~5%KNN(摩尔分数)陶瓷满足X7R特性。掺杂1%BBS(质量分数)对含3%KNN(摩尔分数)陶瓷的晶体结构无影响。BBS超过3%(质量分数)时,有第二相Bi4B2O9和BaTi5O11生成。1 100℃烧结掺杂3%BBS(质量分数)和1%KNN(摩尔分数)的BaTiO3陶瓷具有中等介电常数(1 045),低的介电损耗(0.74%)和较高的体积电阻率(5.5×1011.cm),在55、125和150℃的电容变化率分别为6.6%、1.7%和13.2%,有望用于中温制备的X8R型多层陶瓷电容器。     

氮化硅多孔陶瓷的制备及微波介电性能研究

通过添加成孔剂,采用反应烧结工艺制备出具有不同气孔率的氮化硅多孔陶瓷.采用阿基米德法、三点弯曲法测试了材料的密度、气孔率及抗弯强度.用XRD及扫描电镜对相组成和显微结构进行了研究,用谐振腔法测试了该氮化硅陶瓷在9360 MHz频率的微波介电特性.结果表明,随着试样中气孔率的增加,试样的介电常数下降;在Si粉中添加α-Si3N4粉后,虽能提高氮化率,改善组织结构,但外加Si3N4和基体生产的Si3N4存在活性差异,两者结合不紧密,使强度降低;加入α-Si3N4粉使晶相组成中Si2ON2的含量降低,能够改善试样的介电性能.     

氮化硅多孔陶瓷的制备及微波介电性能研究

通过添加成孔剂,采用反应烧结工艺制备出具有不同气孔率的氮化硅多孔陶瓷.采用阿基米德法、三点弯曲法测试了材料的密度、气孔率及抗弯强度.用XRD及扫描电镜对相组成和显微结构进行了研究,用谐振腔法测试了该氮化硅陶瓷在9360 MHz频率的微波介电特性.结果表明,随着试样中气孔率的增加,试样的介电常数下降;在Si粉中添加α-Si3N4粉后,虽能提高氮化率,改善组织结构,但外加Si3N4和基体生产的Si3N4存在活性差异,两者结合不紧密,使强度降低;加入α-Si3N4粉使晶相组成中Si2ON2的含量降低,能够改善试样的介电性能.     

孔隙率对20%BN/Si_3N_4复合多孔陶瓷力学与介电性能的影响

采用气氛烧结工艺,通过在原料中加入不同体积分数的PMMA球造孔剂制备了气孔率在32.5%～45.8%之间的20%BN/Si_3N_4(体积分数,下同)多孔复合陶瓷材料.显微组织结构分析表明由PMMA球分解造成的孔较为均匀地分布在基体中.研究了气孔率对复合陶瓷力学性能与21～33 GHz微波频率范围内介电性能的影响规律.三点弯曲强度随着气孔率的增加从197 MPa降低至141 MPa,介电常数和介质损耗也随着气孔率的增加而减少,介电常数与Maxwell-Garnet关系符合较好.     

添加CeO2对BZN和BMZN微波陶瓷介电性能的影响

添加CeO2对BZN和BMZN微波陶瓷介电性能的影响表明，引入CeO2对BZN和BMZN陶瓷密度和微观形貌没有明显的影响，也不易造成第二相的形成；添加适量的CeO2能调节BZN和BMZN陶瓷的谐振频率温度系数在-10^-5／℃～＋10^-5／℃之间；CeO2对BZN陶瓷Qf值的影响不大，但会使BMZN陶瓷的Qf值明显降低；考虑电容率、Qf值和谐振频率温度系数三方面因素，获得较好性能的BZN和BMZN陶瓷性能如下：BZN＋0．75％CeO2，εr=39．45，Qf=51201GHz，τf=8．20×10^-6／℃：BMZN＋0．50％CeO2，εr=40．48，Qf=51381GHz，τf=12．7×10^-6／℃。     

保温时间对0．98（K0．5Na0．5）NbO3-0．02LaFeO3陶瓷电性能的影响

研究保温时间对0．98（K0.5Na0.5）NbO3-0．02LaFeO3（缩写为0．98KNN-0．02LF）无铅陶瓷相结构、显微组织、介电性能及铁电性能的影响。所有烧结样品均为纯的伪立方钙钛矿相,保温时间对相结构影响不大。随着保温时间的延长,样品的XRD衍射峰逐渐增强,并且向低角度移动。SEM观察结果显示,随着保温时间的延长,陶瓷样品的致密性提高,晶粒异常长大并出现孪晶结构。介电温谱表明,随着保温时间的延长,介电性能有所降低。电滞回线结果表明,2Pr随着保温时间的延长而增大的程度有所减小,而2E略有增加。在1150℃烧结2h得的到陶瓷的性能较优：εr=2253,tanδ〈5％,2Pr=34．51μC／cm2,2Ec=5．07kV／mm。     

铁掺杂对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统电子陶瓷工艺制备了(PNW-PMS-PZT-x ω/%Fe2O3)四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明1150℃烧结陶瓷为纯钙钛矿相结构,随着Fe2O3掺杂量的增加,材料体系由四方相向三方相过渡;随着Fe2O3添加量的增加,晶粒逐渐变大.详细研究了不同剂量的铁掺杂对压电陶瓷介电和压电性能的影响,随着Fe2O3掺杂量的增加,εr,d33和kp逐渐增加,Fe2O3掺杂量为0.2ω/%时达到各自的最大值,然后逐渐降低;随着Fe2O3掺杂量的增加,tanδ和Tc逐渐减少,Qm逐渐增大.Fe2O3掺杂量为0.2 ω/%的PNW-PMS-PZT压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器.其性能为εr=1965,tanδ=0.0059,kp=0.642,Qm=1358,d33=360 pC/N和Tc=225℃.     

晶相组成对Si_3N_4陶瓷介电性能的影响

以MgO-Al_2O_3-SiO_2(MAS)体系作为烧结助剂,采用无压烧结,通过控制烧结工艺,制备出具有不同晶相组成的Si_3N_4陶瓷.研究了晶相组成对氮化硅陶瓷微波介电性能的影响.借助XRD、SEM对Si_3N_4陶瓷微观组织进行了研究.结果表明:在烧结过程中,有中间相Si_2N_2O产生;经1850 ℃、0.5 h烧结,β-Si_3N_4全部转变为具有较大长径比,显微结构均匀的长柱状β-Si_3N_4晶粒;Al~(3+)和O~(2-)能够进入β-Si_3N_4晶体内形成β-Si_(6-x)Al_xO_xN_(8-x)固溶体,使晶体内部产生较大的空隙或晶格畸变,在外电场作用下,易于产生离子位移极化,导致介电常数升高;同时,随着烧结温度的提高,存在于晶界的玻璃相含量增加,试样的介电常数随之升高.     

Y掺杂BST薄膜介电性能研究

用改进溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_2/Si上制备了钇(Y)掺杂Ba_0.6Sr_0.4TiO_3 (BST)薄膜,研究了Y掺杂对BST薄膜表面结构和介电性能的影响.XPS结果表明,Y掺杂有利于薄膜钙钛矿结构的形成,但对氧空位没有明显的抑制作用.SEM和AFM结果表明,Y掺杂能缓解薄膜应力、减少薄膜裂纹、细化晶粒,进而改善薄膜的表面结构.在进行Y掺杂后,薄膜的介电性能得到明显提高,40 V外加电压下的介电调谐率大于40%及零偏压下介电损耗为0.0210,优化因子大于20.     

铈掺杂钛酸锶钡薄膜的结构及介电性能

用改善的溶胶凝胶法制备铈掺杂钛酸锶钡(Ba_0.6Sr_0.4TiO_3, BST)薄膜,研究其结构与介电性能.X射线光电子能谱表明,铈掺杂显著地减少了薄膜表面非钙钛矿结构.但是,由于掺杂薄膜较薄且掺杂量小,X射线衍射结果未见明显变化.原子力显微镜结果表明,掺杂BST薄膜表面光滑致密.掺杂BST薄膜的介电性能大幅度提高,在40 V外加电压下介电调谐率达60.8%,零偏压下的介电损耗为0.0265.同时,就有关结构及介电性能改善的机制进行了讨论.     

过量Pb对PZT压电陶瓷微观结构和介电性能的影响

在准同型相界MPB附近即Zr/Ti比为52/48时采用固相烧结法分别制备了过量Pb含量分别为0at％、5at％、10at％、15at％的PZT压电陶瓷.分别采用TG/DSC分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜和阻抗分析仪LCR分析了粉体的热分解温度;表征了PZT压电陶瓷的微结构;讨论了过量Pb对PZT陶瓷的介电性能的影响.结果表明:在Pb过量依次为0at％、5at％、10at％、15at％,1200℃烧结2h时,均得到了晶界清晰,晶粒尺寸分布均匀,具有纯钙钛矿结构的PZT压电陶瓷.同时在1KHz时,PZT靶材的介电常数随过量Pb含量的增大先增大后减小,并在x(Pb)=10at％时介电常数达到最大值298,且介电损耗为0.0984.所制备的压电陶瓷均可用在磁控溅射或脉冲激光沉积镀膜中,这为压电薄膜的制备奠定了基础.     

氟化钙掺杂对钛酸锶钡陶瓷结构和介电性能的影响

研究了Ca F2掺杂对钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4Ti O3,BSTO)陶瓷的结构和介电性能的影响。采用传统烧结工艺制备了Ca F2掺杂的BSTO陶瓷,对其晶体结构、微观形貌和介电性能进行了研究。XRD结果显示,Ca F2掺杂BSTO陶瓷为钙钛矿结构,当掺杂量≥3%(质量分数)时,基体中出现第二相Ba Ca Ti O4。添加少量Ca F2(0.5%)可明显减小晶粒尺寸,随掺杂量继续增加,晶粒尺寸变化不明显。Ca F2掺杂降低了BSTO陶瓷的介电常数和介电可调性,减小了其介电损耗,提高了材料的综合使用性能。     

低温烧结ZnO-TiO2陶瓷的结构与微波介电性能

研究了CuO-V2O5-Bi2O3(CVB)低熔化合物对ZnO-TiO2二元体系相关系和介电性能的影响规律.发现少量CVB添加剂可有效降低ZnO-TiO2陶瓷的烧结温度;烧结温度对相稳定性和介电性能影响显著,当CVB的添加量为2%(质量分数)时,可使烧结温度降至850℃,并具有优异的微波介电性能,其ε=30.5,Q×f32 000GHz,τf=10×10-6/℃;增加CVB的加入量对介电常数影响不大,但使Q×f值显著降低,而进一步提高烧结温度则会使介电常数和谐振频率温度系数显著提高,而品质因数下降.     

SiO2陶瓷复合材料高温介电性能研究

在室温至1000℃范围内,采用谐振腔法测试SiO2陶瓷复合材料介电性能随频率、温度的变化规律,根据电介质理论,并结合材料本身的成分及结构特征,讨论了SiO2陶瓷复合材料介电性能变化的物理本质.利用高温XRD分析了SiO2复合材料从室温至1500℃之间的相组成变化,推测出SiO2复合材料介电性能受相变影响的温度为1500℃.     

燃烧合成法制备N掺杂SiC粉体及其微波介电性能

采用燃烧合成法,以硅粉和炭黑为原料、固态氮化剂α-Si3N4为掺杂剂及聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)为化学活性剂,制备N掺杂的β-SiC粉体吸收剂。通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜对燃烧产物进行了表征。结果表明:PTFE含量为10wt%时,燃烧产物中β-SiC的纯度较高,具有较好的颗粒形貌。利用矢量网络分析仪测试了样品在8.2～12.4GHz频率范围的微波介电常数,10wt%PTFE样品显示了最大的介电常数实部ε′、虚部ε″和损耗角正切tanδ。     

Mg掺杂Pb0.3Sr0.7(Ti1-xMgxO)3-x陶瓷薄膜的制备及介电性能研究

利用固相烧结法制备的Mg掺杂Pb0.3Sr0.7(Ti1-xMgx)O3-x(PST)陶瓷为靶材,采用射频磁控溅射法在ITO玻璃基板上成功制备了Mg掺杂PST薄膜.用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和阻抗分析仪分别测定PST薄膜的物相结构、表面形貌及介电性能.结果显示,薄膜具有良好的钙钛矿结构,无明显的择优取向生成,薄膜表面均匀致密.Mg的掺杂改善了PST薄膜电容值的频率特性,使其更加稳定.薄膜电容值随着掺杂含量的增加而降低,在Mg掺杂量x=0.05左右时达到相对最低值,随后略有升高,介电损耗也有类似现象.薄膜可调性受Mg掺杂量的增加而不断下降,总体下降约3倍,但介电损耗总体下降约达5倍.材料的优值在Mg掺杂量x=0.05时反而有所升高.