掺镍对钛酸钡陶瓷结构及介电性能的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备均匀掺镍钛酸钡纳米晶粉体及其陶瓷.通过XRD和SEM对掺镍钛酸钡粉体及陶瓷进行表征,并测定陶瓷的介电性能,主要研究掺镍量对钛酸钡陶瓷的相组成、显微组织和介电性能的影响.结果表明:采用Sol-gel法制得掺镍钛酸钡基纳米晶立方相粉体(25nm),经烧结后可得到四方相钛酸钡.氧化镍在钛酸钡陶瓷中的溶解限约为0.9 at.%(约为固相掺杂时的2倍);掺镍量低于此溶解限时,随着掺镍量的增大,陶瓷晶粒的长大趋势受到抑制,陶瓷的居里温度降低;当掺镍量高于此溶解限时,陶瓷晶粒长大,陶瓷的居里温度保持在85℃;随掺镍量的增加,陶瓷最大介电常数εm呈先增大后减小的趋势.     

中温烧结耐高温陶瓷电容的制备及性能研究

在BaTiO3(BT)BNT-Nb2O5-Zn系统中改变Nb、Zn掺杂量,对BTBNT-Nb-Zn进行介电性能研究,以期获得中烧耐高温陶瓷电容.研究发现,Nb2 O5、ZnO对BTBNT-Nb2O5-ZnO陶瓷介电性能以及电容量温度变化曲线的影响主要体现在居里温度和居里峰的变化.它们的改性机理可用掺杂后晶粒壳与晶粒芯体积分数的变化来解释.对比不同掺杂后钛酸钡陶瓷的SEM照片可以得出:陶瓷的室温介电常数与掺杂后钛酸钡陶瓷的晶粒生长情况密切相关.     

常规烧结和微波烧结的钛酸钡陶瓷介电和铁电性比较研究

采用溶胶-凝胶法制备钛酸钡粉体作为原料,分别采用常规马弗炉和家用微波炉烧结成陶瓷,研究其晶体结构,比较了两种烧结方式制备的钛酸钡陶瓷的介电和铁电性。结果表明:溶胶-凝胶法制备的钛酸钡粉体为单一赝立方相;采用家用微波炉可烧结得到致密的、单一四方相的钛酸钡陶瓷;微波烧结制备的钛酸钡陶瓷在居里点处的介电峰值远低于常规烧结的钛酸钡陶瓷;微波烧结工艺可使钛酸钡陶瓷在低频下(<800 Hz)的介质损耗有一定程度的降低;微波烧结的钛酸钡陶瓷的剩余极化强度和矫顽场强较常规烧结小。     

掺杂对PMN-10PT铁电陶瓷介电性能的影响

铌镁酸铅与钛酸铅组成比为9:1(PMN-10PT)的固溶体陶瓷是典型的弛豫铁电体,其介电行为与偶极玻璃的介电行为极为相似.本文使用常用的Swartz两步法,研究了基体掺杂不同物质对PMN-10PT铁电陶瓷的介电性能的影响.经研究发现,当掺入Li₂O时,材料的峰值介电常数为28640,大于纯PMN-10PT,而频率色散和弥散相变的程度都变小.当掺杂CaO和Yb₂O₃时,材料的峰值介电常数下降,分别为19300和18850,它们的频率色散和弥散相变的程度都变大了.同时通过拉曼光谱研究了PMN-10PT陶瓷的B位离子有序度的变化.     

锆钛酸钡陶瓷的介电性能研究

采用溶胶．凝胶法制备了掺锆钛酸钡（Ba（Zr0.2Ti0.8）03，简称BZT20）介电陶瓷。通过SEM电镜观察其表面形貌，X射线衍射（XRD）分析其相结构，阻抗分析仪测量BZT陶瓷的介电温谱。结果发现，通过掺锆（Zr含量为20％（摩尔分数）），SEM电镜照片表明制备的BZT20陶瓷粒径约60gm，XRD结果说明掺锆钛酸钡BZT20陶瓷是单一的钙钛矿结构，室温下为三方相结构。锆钛酸钡介电常数温谱没有明显的频率弥散，提高测试频率，温谱的峰值未发生漂移。     

La2O3掺杂（Na0．5 Bi0．5）0．94 Ba0.06 TiO3无铅压电陶瓷的介电弛豫研究

采用固相合成法制备了La2O3掺杂(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷.研究了La2O3掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、介电性能与介电弛豫行为的影响.XRD分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有两个介电反常峰Tf和Tm.修正的居里-维斯公式较好的描述了陶瓷弥散相变特征,弥散指数随La2O3掺杂量的增加而增加.掺杂量较低的陶瓷仅在低温介电反常峰Tf附近表现出明显的频率依赖性,随掺杂量的增加,陶瓷材料在室温和低温介电反常峰Tf之间都表现出明显的频率依赖性.并根据宏畴-微畴转变理论探讨了该体系陶瓷介电弛豫特性的机理.     

温度和电场对纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性的影响

100nm是介于微米晶和纳米晶之间的重要临界尺寸,研究了平均晶粒尺寸为100nm的钛酸钡(BTO)陶瓷的微结构和铁电性能,分析了测试温度和外加电场对纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性的影响。与超细纳米晶BTO陶瓷不同的是,100nm BTO陶瓷主要以四方相形式存在的;介电温谱显示,正交到四方相的相变具有典型的弥散特征,低温时介电损耗<0.02。此外,铁电性能测试表明,100nm BTO陶瓷具有良好的铁电滞后特征,随着电场的增加,能量损耗密度、剩余极化强度和矫顽场均增加;随着温度的升高,陶瓷的铁电性在逐渐减弱,高于居里温度时由铁电相转为顺电相,铁电性消失。实验结果表明,100nm BTO陶瓷的铁电性与测试温度和外加电场有着密切的关系。     

Zn_2SnO_4掺杂对BaTiO_3陶瓷介电性能的影响

用固相反应法分别合成了Zn2SnO4、BaTiO3粉体,用传统陶瓷制备工艺制备了Zn2SnO4掺杂的BaTiO3陶瓷(ZS-BT),研究了掺杂量变化对BaTiO3陶瓷介电性能的影响。研究发现,适量的Zn2SnO4掺杂可促进BaTiO3陶瓷的烧结,降低BaTiO3陶瓷的介电损耗;随着掺杂量的增加,BaTiO3陶瓷的介电居里峰逐渐降低弥散,并向低温方向移动;在测量频率范围内(102~109 Hz),Zn2SnO4掺杂使得介温曲线在40~125℃温度区间内变得平坦,当Zn2SnO4的掺杂比例为2%时,介电常数变化率低于8%。这些结果表明,ZS-BT陶瓷对研究温度稳定性良好的陶瓷电容器有着重要的意义。     

超高介电常数钛酸钡/乙炔黑复相材料的制备研究

研究了乙炔黑／钛酸钡复合材料的烧结条件和介电性能，利用XRD、SEM和介电性能测试仪对材料的物相结构、微观形貌和介电性能进行了观察测定。分析结果表明，这种材料在空气中烧结时，其乙炔黑极易氧化挥发，难以形成钛酸钡／乙炔黑复相体系，但在烧结过程中，乙炔黑的分解挥发会在一定程度上增加液相的出现，促进陶瓷的烧结；在氮气保护下，乙炔黑可以完好地分布于钛酸钡陶瓷体中，获得结构致密的钛酸钡／乙炔黑复相陶瓷．较好的烧结温度范围为1200-1250℃，在渗流阈值附近，钛酸钡／乙炔黑复相材料介电常数值大大提高，当乙炔黑含量在0．8-2．0wt％范围内时，其介电常数达到35000以上，比纯钛酸钡提高约12倍，介电损耗可以控制在0．2-0．7之间，具有一定的使用价值。     

(Ba1-xCax)(Ti0.82Zr（0.18）)O3陶瓷结构与介电性能研究

采用固相反应法制备了(Ba1-xCax)(Ti0.82Zr0.18)O3(BCZT,0≤x≤0.26)陶瓷,研究了Ca2+掺杂对BCZT陶瓷微观结构和介电性能的影响.结果表明:当Ca2+掺杂量为0.16时,BCZT陶瓷出现第二相CaTiO3,其四方率c/a随Ca2+掺杂量的增加先减小再增大,当Ca2+掺杂量为0.06时达到最小值1.00276.通过容差因子和晶格参数的计算确认了Ca2+已进入到A位;随Ca2+掺杂量的增加,晶粒得到细化,居里温度向低温方向移动,介电峰被压低并展宽,且逐渐呈现铁电弥散性.     

A位复合铁电陶瓷Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-BiCrO3的介电弛豫

采用固相反应法制备了A位复合铁电陶瓷(1-x)Bi_0.5(Na_0.82K_0.18)_0.5TiO₃-xBiCrO₃(BNKT-BCx). 研究了该陶瓷在室温至500℃温度范围内的介电性能. 结果表明该陶瓷的介电温谱存在两个介电反常峰和一个介电损耗峰, 低温介电反常峰温度附近具有明显的介电常数频率依赖性, 但居里峰随频率增加基本不变, 与典型弛豫铁电体的特征不同. 将弛豫铁电体分为本征弛豫和非本征弛豫铁电体, 通过分析极化前和极化后陶瓷的介电温谱, 发现该体系低温介电反常峰温度附近的介电频率依赖性为空间电荷和缺陷偶极子极化引起的非本征弛豫.     

锰掺杂对PMN-PT陶瓷介电和压电特性的影响

采用氧化物固相反应法制备了Mn掺杂0.67Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.33PbTiO3陶瓷，研究了锰掺杂量对陶瓷相结构、介电和压电性能的影响。实验发现，随着锰掺杂量的增加，陶瓷焦绿石相含量的逐渐较少，材料变“硬”。即当锰掺杂量少于1.5mol％时，介电系数ε、压电常数d33和机械品质因数Qm逐渐增加，介电损耗tanδ减少。随着锰掺杂量的进一步增加，弛豫程度变得更加明显。当压电陶瓷组分中锰掺杂量为1.5mol％时，其介电和压电性能各为：ε=2300，kp=0.54，Qm=900，tanδ=0.004，d33=400pC/N，适于制作大功率压电陶瓷变压器。     

稀土元素Y、La、Sm掺杂对钛酸钡陶瓷介电性能的影响研究

稳定的介电常数和低介电损耗是评估材料介电品质的重要参数。采用研磨-退火工艺将3种稀土元素Y、La、Sm分别掺杂入分析纯级钛酸钡中，评价了不同比例掺杂钛酸钡的介电性能，并取得了较好的结果。制备了掺杂比例为2%、4%、6%、8%、10%(摩尔分数)的3组样品，对其进行了表征和介电损耗测量、介电常数的计算。结果表明，在分析纯级钛酸钡掺杂这3种稀土元素结晶性较好，不会抑制晶粒的生长。3组样品中B位受主掺杂形成氧空位补偿，抑制了电子浓度，从而有效地降低了介电损耗，且全频率范围内稳定性较好，<0.05;介电常数相比于纯钛酸钡陶瓷1 500～1 600均有所下降，其中La元素掺杂钛酸介电常数最小100～400。该研究能够很好地为钛酸钡在实际元器件的生产应用中提供参考。     

BaNb2O6掺杂Na1/2Bi1/2TiO3无铅压电陶瓷的介电弛豫

采用传统陶瓷制备方法,制备了无铅新压电陶瓷材料Na1/2Bi1/2TiO3-xBaNb2O6.研究了BaNb2O6掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、介电性能与介电弛豫行为的影响.XRD分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有两个介电反常峰Tf和Tm,修正的居里一外斯公式较好的描述了陶瓷弥散相变特征,弥散指数随BaNb2O6掺杂量的增加而增加.该体系陶瓷表现出与典型弛豫铁电体明显不同的弛豫行为,低掺杂量的陶瓷仅在低温介电反常峰Tf附近表现出明显的频率依赖性,而高掺杂的陶瓷材料在室温和Tf之间都表现出明显的频率依赖性.并根据宏畴一微畴转变理论探讨了该体系陶瓷产生介电弛豫的机理.     

Dy掺杂BaTiO3陶瓷的制备及其介电性能

采用溶胶凝胶法制备了掺杂不同量Dy2O3(掺杂摩尔分数分别为0.001,0.002,0.003,0.005,0.007)的BaTiO3陶瓷,并对其介电性能的变化进行了研究.结果表明Dy2O3掺杂使BaTiO3陶瓷的电阻率明显降低,当添加量为0.005mol时,电阻率最小,为4.19×108Ω·m.Dy2O3掺杂使BaTiO3陶瓷的介电性能在不同掺杂量和不同频率下发生了明显变化,掺杂量为0.001mol、0.002mol时,BaTiO3陶瓷的介电特性和频率特性得到明显改善,在频率为1000Hz时介电性能相对较好.Dy2O3掺杂使BaTiO3陶瓷的介电温谱有所展宽,且Curie温度有所降低,交流电导随着温度的升高而增大,并在Curie点附近达到最高.     

CBS玻璃和Mn2+复合掺杂BaTiO3陶瓷的电容量温度特性

研究了硼硅酸钙(CBS)玻璃不掺杂/掺杂时Mn2 浓度变化对钛酸钡陶瓷电容量温度特性的影响.结果表明,不掺CBS玻璃时Mn2 浓度变化对BT陶瓷电容量温度特性没有明显的影响,此时BT陶瓷超过X8R特性许可范围;而掺CBS玻璃时Mn2 浓度增大使电容量温度特性的高温峰持续增强,BT陶瓷容易满足X8R特性.掺CBS玻璃时Mn2 可使CBS析晶.BT陶瓷的电容量高温变化率和微观应力分数成正比例关系变化.条状第二相Ca4Mn4Si8O24的产生改变了BT系统的内应力结构是钛酸钡陶瓷电容量温度特性产生规律变化的主要原因.     

纳米钛酸钡陶瓷的特殊烧结方法和新颖特性的研究进展

对近年来有关纳米钛酸钡陶瓷最新的烧结方法、新颖性质进行了综合评述和讨论。当晶粒尺寸减小到纳米尺度时，钛酸钡陶瓷的晶体结构在不同的温度下出现了不同的多相共存。这可以用纳米钛酸钡陶瓷相变产生的应力来解释。纳米钛酸钡陶瓷的铁电性能表现出新颖的特性。它的介电常数先随晶粒尺寸的减小而降低，但当晶粒尺寸降低到小于50nm甚至小于10m时，介电常数表现出反常的增加，同时铁电向顺电的转变峰变为一个很宽的峰，表现出弥散相变的特征。     

含铋层状结构陶瓷CaBi2Nb2O9的A位掺杂改性研究

利用固相反应法合成了Ca1-x(KLa)x/2Bi2Nb2O9(x=0～0.20)(xKLaCBNO)铋层状陶瓷,分析不同KLa掺杂量对CaBi2Nb2O9(CBNO)基陶瓷微观结构、介电、压电及电导性能的影响.XRD分析表明KLa的引入未改变CBNO陶瓷的单相结构.SEM和介电系数温度谱结果分别显示,KLa掺杂量的增加,细化尺寸趋于一致,而居里温度(Tc)从943℃降低至875℃,其峰值介电常数减小、峰值介电损耗增大.当掺杂量x=0.1时,样品的高温电阻率较纯CBNO显著升高,压电系数d33由5.2 pC/N提高到15.8 pC/N,居里温度高达870℃,说明A位(KLa)掺杂改性后的CBNO陶瓷在高温传感器等领域具有潜在的应用前景.     

介电温度稳定型钛酸钡基陶瓷的研究进展

综述了介电温度稳定型钛酸钡基陶瓷的研究进展.概述了钛酸钡粉体的常用制备方法、改善介电温度稳定性的主要方法,以及低温烧结钛酸钡基陶瓷的研究现状.最后展望了介电温度稳定型钛酸钡基陶瓷的发展趋势和研究方向.     

(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3陶瓷的介电压电性能

研究了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3陶瓷的介电和压电性能,发现陶瓷从室温到500℃温度范围的介电谱中存在两个介电峰,电滞回线显示第一个介电峰由铁电-反铁电相变引起的,温度继续升高,反铁电相由宏畴变为微畴,微畴向顺电相转变导致了第二个介电峰,该峰对应的相变为弥散型相变.室温下陶瓷具有较高的剩余极化强度Pr=29.4μC/cm2和相对低的矫顽电场Ec=2.8kV/mm,极化后的陶瓷显示出较高的压电常数d33=120pC/N和机电耦合系数Kp=28.5%,以及高的频率常数Nφ=2916Hz.m,120℃具有最小的谐振频率温度系数.