多铁性陶瓷BiFeO_3-PbTiO_3-BaTiO_3的介电、压电及其老化性能研究

采用高温固相法制备了钙钛矿结构的0.7BiFeO_3-0.2PbTiO_3-0.1BaTiO_3陶瓷,研究了该陶瓷的介电性能、压电性能及其老化性能。结果表明,该陶瓷是一种非常有潜力的高温压电陶瓷,其介电常数和介电损耗分别为390和0.015,铁电居里温度TC约为600℃,压电常数d_(33)约为100 pC/N,压电常数的时间稳定性和热稳定性好,热退极化温度Td约为500℃。压电常数热退极化机理主要为内在的剩余极化老化,辅以低浓度氧空位等外在缺陷对畴壁的钉扎作用。     

(0.96Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3~-0.04BaTiO_3)-(0.98K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3~-0.02LiTaO_3)无铅压电陶瓷的结构分析与性能研究

研究了(1-x)(0.96Bi_0.5Na_0.5TiO_3-0.04BaTiO_3)-x(0.98K_0.5Na_0.5NbO_3-0.02LiTaO_3)(BNTBT-KNNLT)体系在0≤x≤0.07这一组分区域的结构和性能.X射线衍射谱发现,这一系列组分在室温下形成纯钙钛矿型固溶体,没有其他杂相产生.(111)峰的峰位和峰形随组分的变化有规律的变化.随着KNNLT组分的加入,压电及介电等性能有比较明显的改变.压电性能随KNNLT的加入出现最大值.当x=0.02时,压电常数d_(33)=125 pC/N.介电常数在室温下随组分的增加而增加.电滞回线的结果显示,尽管在BNTBT中掺杂了KNNLT,这一系列的压电陶瓷仍然具有较大的矫顽场.当x=0.02时,室温下介电常数和剩余极化强度分别为:ε_r=1455,P_r=32.3 μC/cm~2.实验结果表明适量的KNNLT掺杂进BNTBT中可以改善BNTBT的压电和介电性能.     

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℃.     

高居里点BiScO3-PbTiO3压电陶瓷介电压电性能研究

用通常的固相反应法制备了(1–X)BiScO3-XPbTiO3(X=0.60,0.62,0.64,0.66,0.68)系压电陶瓷,并对其进行了微结构和介电、压电性能研究。XRD分析表明,该系统在PbTiO3摩尔分数X=0.64时,存在准同相界,当X小于0.64或大于0.64时,陶瓷分别为菱方相和四方相结构。相结构在准同相界的试样具有最大的压电常数,其d33高达430pC/N。介温谱测试表明,该陶瓷体系居里温度为450℃左右,具有弛豫铁电体特征。     

Sb2O3掺杂（Na0．84K0．16）0．5Bi0．5TiO3无铅压电陶瓷的压电与介电性能研究

采用传统陶瓷的制备方法，制备出Sb2O3掺杂的（Na0．84K0．16）0．5Bi0．5TiO3的无铅压电陶瓷。XRD分析表明，Sb2O3的掺杂量在0．1％～0．6％（质量分数）范围内都能够形成纯钙钛矿（ABO3）型固溶体。陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷在升温过程中存在两个介电常数温度峰，结合不同温度下的电滞回线观测，认为两个介电峰分别是材料的铁电-反铁电和反铁电-顺电相变，宽化的介电峰同时也表明所研究陶瓷具有驰豫铁电体特征。测试了不同组成陶瓷的压电性能，在Sb2O3掺杂量为0．1％时陶瓷的压电常数d33=124pC／N，为所研究组成中的最大值，平面机电耦合系数kp=24．87％，略有下降，材料的介电常数ε33^T／ε0和介质损耗tanδ则随掺杂量的增加而增加。     

CuO掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的研究

用传统固相反应法在不同温度下烧结制备了不同含量CuO掺杂的0.45(Ba0.7Ca0.3)TiO3-0.55Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BCZT45)无铅压电陶瓷,研究了CuO掺杂对BCZT45陶瓷微观形貌、相结构、介电和压电性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明所有陶瓷均形成了钙钛矿结构,Cu2+固溶进入BCZT45晶格,Cu2+部分取代Ti4+引起晶格畸变。加入CuO改善了BCZT45陶瓷的烧结性能,降低了烧结温度,使陶瓷在1350℃即可烧结,提高了陶瓷密度。随着CuO含量的增加,陶瓷的介温曲线向低温方向移动。掺杂少量CuO后,BCZT45陶瓷的压电常数增大,随着CuO掺杂量的增加又急剧降低。掺杂CuO含量为0.25mol%的BCZT45陶瓷具有最好的电学性能:压电常数d33=340pC/N,室温介电常数εr=3147,介电损耗tanδ=0.025。     

PYN对BS-PT压电陶瓷变温压电性能的影响

用前驱体法制备出了BS-x PT-y PYN(y=0.1,0.15,0.2,0.3)压电陶瓷。对压电陶瓷MPB处进行变温铁电、介温、变温应变等变温测试,重点分析其温度稳定性和弛豫性能。结果表明,各MPB组分都有良好的温度稳定性,在0.32BS-0.58PT-0.1PYN中,铁电性能随着温度升高而逐渐增强,其余3个组分基本保持不变;而随着PYN含量的增加,PT的减少,体系弛豫性逐渐增强。     

铋基无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-BiCrO3的微观组织与电性能

采用传统陶瓷制备方法,制备一种新型无铅压电陶瓷 (1-x)Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-xBiCrO3 (BNKT-BCx).研究Bi基铁电体BiCrO3对BNKT-BCx陶瓷晶体结构和压电介电性能的影响.结果表明:在所研究的组成范围内,陶瓷材料的主体结构为纯钙钛矿固溶体,微量BiCrO3(x=0～0.02,摩尔分数)不改变陶瓷的晶体结构;当BiCrO3含量x＞0.02时,晶体结构由三方、四方共存转变为伪立方结构,并出现明显的第二相;当x=0.015时,d33=168 pC/N;当x=0.01时,kp=0.32,为该体系压电性能的最大值;随BiCrO3含量的增加,陶瓷的低温介电反常峰向低温移动,高温介电反常峰向高温移动,反铁电相区域增加,弥散指数增加.     

KNN-BT-BZ系无铅压电陶瓷的研究

采用传统电子陶瓷方法制备了(0.94-x)K0.49Na0.51NbO3-xBaTiO3-0.06BaZrO3(x=0～0.04mol,简称KNN-BT-BZ)体系无铅压电陶瓷,研究BaTiO3含量对该体系陶瓷的晶体结构与压电、介电性能的影响。结果表明:所研究组成范围内所有陶瓷样品均具有单一钙钛矿结构,随着BaTiO3含量x的增加,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数kp先增加后降低,机械品质因数Qm和介电常数εT33/ε0均增大,同时介电损耗tanδ减小。当x=0.03时,该组成陶瓷具有较好的压电性能:d33达322pC/N,kp为42%,Qm=193,εT33/ε0=423和tanδ=0.045。     

0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05Li(Nb0.5Sb0.5)O3无铅压电陶瓷的显微结构分析与电学性能

采用传统固相反应合成法制备0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05Li(Nb0.5Sb0.5)O3基无铅压电陶瓷,研究了烧结温度对0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05Li(Nb0.5Sb0.5)O3陶瓷相结构、显微组织和压电介电性能的影响。结果表明,在960~1060℃的温度区间内,所得到的一系列烧结样品在室温下均为纯的钙钛矿型结构,未观察到第二相出现;随着烧结温度的升高,晶粒的平均尺寸显示出先增大后减小的趋势,在1020℃时晶粒的平均粒径达到最大值3.5μm。电学性能分析表明,烧结温度为1020℃时,该体系陶瓷压电介电性能达到最优值:d33=245pC/N,kp=0.42,tanδ=0.03,ε3T3/ε0=640,Ec=2.1kV/mm,Pr=20μC/cm2。     

Al-xSc-0.04Zr合金时效强化和导电性研究

研究了Al-xSc-0.04Zr(x=0,0.1,0.2、0.4)合金时效强化行为和导电性,发现只有当Sc含量高于0.2%时,合金才具有较小的晶粒尺寸和显著的时效强化效应.合金的最佳时效强化温度区间为280～380 ℃.在均匀化态,随着Sc含量的增加,Al-Sc-Zr合金电阻率增加,电阻温度系数降低;380 ℃时效导致合金电阻率显著降低.综合结果表明,Al-0.2Sc-0.04Zr合金最有可能成为新型超耐热铝合金导线材料,其时效后的屈服强度和抗拉强度分别为80和140 MPa,电阻率在20 ℃仅比高纯Al高2.6%,而且随着温度升高,该差别还会逐渐减小.     

热浸镀Zn-0.06%Ti-0.04%Al镀层的组织结构

在锌浴中添加Ti和Al制备了Zn-0.06%Ti-0.04%Al镀层,利用扫描电子显微镜和能谱仪、X射线光电子能谱仪（XPS）观察分析了镀层的组织结构。结果表明,添加0.06%Ti后,镀层表面存在ZnO和TiO₂;镀层中ζ相生长受到抑制,镀层合金相层变薄,镀层厚度减薄,镀层中生成TiFe_1.82Zn₂₀的T相。添加0.06%Ti、0.04%Al后,镀层表面存在ZnO,没有发现块状T相,ζ相的生长抑制作用加剧,δ相出现分层现象,并有富铝δ相。     

STRENGTHENING OF THE Fe-0.04Nb-0.02C ALLOY

Fe-0.04Nb-0.02C合金经1175—900℃轧制并随即在600℃等温处理后,获得直径为7—22微米等轴细晶粒的α-Fe。在α-Fe中保留相当数量的三维和二维位错网络,并沉淀析出细小的NbC粒子。通过细化晶粒,NbC第二相粒子和位错亚结构的综合强化,合金下屈服强度可提高到35—38公斤/毫米~2。下屈服强度σ_(1y)与晶粒的平均直径d之间的关系符合Hall-Petch公式: σ_(1y)=σ_i+k_yd~(-(1/2)) 其中k_y=2.2公斤/毫米~(3/2);对于600℃等温30秒,40分及3小时者,σ_i分别为21.5,13.5及13.5公斤/毫米~2。理论计算结果表明,σ_i值是NbC第二相粒子弥散强化,位错亚结构强化和点阵阻力对屈服强度贡献σ_p,σ_d和σ_1的叠加,即 σ_i=σ_p+σ_d+σ_1 合金的位错密度随拉伸变形程度的增高而增加。平均位错密度ρ与对应的流变应力值σ_f的关系可表达成下式 σ_f=σ_0+αGbρ~(1/2) 其中α=0.37;σ_0是除位错交互作用外其他因素对流变应力的贡献,对于600℃等温30秒,40分和3小时者,σ_0分别为34,30及30公斤/毫米~2。 在α-Fe中沉淀析出的NbC粒子周围观察到“沉淀生长”位错圈,对其形成机理进行了分析,它们的强化作用尚需进一步探明。     

Piezoelectric and dielectric properties of Lix（K0.46Na0.54） 1-xNb0.86Ta0.1 Sb0.04O3 lead-free ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics Lix（K0.46Na0.54）1-xNb0.86Ta0.1Sb0.0403 （with x ranging from 0 to 0.1） were synthesized by conventional solid state sintering method. The effect of cationic substitution of Li for K and Na in the A sites of perovskite lattice on the structure, phase transition behavior and electrical properties were investigated. Morphotropic phase boundaries（MPB） between orthorhombic and tetragonal phase are found in the composition range of 0.06≤x≤0.08. Analogous to Pb（Zr, Ti）O3, the dielectric and piezoelectric properties are enhanced for the composition near the morphotropic phase boundary. The Li0.06（K0.46Na0.54）0.94- Nb0.86Ta0.1Sb0.04O3 ceramics show excellent electrical properties, that is, piezoelectric constant d33=215 pC/N, planar electromechanical coupling factor kp=41%, dielectric constant ε33^T /ε0=1 303, and dielectric loss tan δ=2.45%. The results indicate that Lix（K0.46Na0.54）1 -xNb0.86Ta0.1Sb0.0403 ceramic is a promising lead-free piezoelectric material.     

0.04C-16Cr铁素体不锈钢热轧态的显微组织特征及其影响

试验研究了(0.04C-16Cr)热轧不锈钢板材的金相组织组成、拉伸断口形貌以及在酸性腐蚀介质中的浸泡腐蚀特征.其结果为:这种铁素体不锈钢在热轧制(空冷)后组织极不均匀,中心组织较为粗大,表层组织较为细小;其组织组成为:沿轧制方向呈竹节状分布的基体铁素体和晶界处多量的细小弥散的(Cr,Fe)23 C6碳化物颗粒,它们构成了特征的条带组织;拉伸断口出现侧向分层开裂,在酸性腐蚀介质中有较明显的分层腐蚀.综合分析表明,试验用钢的断裂形貌、腐蚀特征是由其条带组织所致.     

MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维的电纺制备及其红外/雷达兼容隐身性能研究

混酸纯化多壁碳纳米管（MWCNTs）,采用静电纺丝技术制备了MWCNTs /Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维。采用TGA、XRD、FT-IR、SEM和TEM等手段对产物进行了表征;利用矢量网络分析仪和等IR-2红外发射率测试仪分别测试了产物的电磁参数和红外发射率,研究了MWCNTs的复合量对产物吸波性能和红外发射率的影响。结果表明:经600℃煅烧后得到的MWCNTs /Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维直径约为160nm。当MWCNTs的质量分数为6%时,产物具有最低红外发射率为0.61;当匹配厚度为1.5mm时,产物在13.8GHz处最低反射损耗值为-26.4dB,小于-10 dB的吸收频段为11.8～15.8 GHz,有效吸收带宽为4.0GHz。这使得多壁碳纳米管/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维有望成为一种极具应用前景的红外/雷达兼容隐身材料。     

时效工艺对Cu-1.4Cr-0.2Zr-0.04Mg合金硬度和导电率的影响

研究了时效工艺对Cu-1.4Cr-0.2Zr-0.04Mg合金硬度和导电率的影响,并对强化机理和导电率提高的原因做了分析.结果表明:合金经过980℃固溶1 h,450℃时效3 h后其硬度和导电率达到最大值,分别为11 1.5 HBS和77.15%IACS.     

Al-0.2Sc-0.04Zr(0.01B)合金的时效行为和导电性

研究了Al-0.2Sc0.04Zr(0.01B)合金的时效行为和导电性.发现合金最佳时效温度为330℃,最佳时效时间为189min.热挤压并不能进一步提高合金的最佳强度水平,但能大幅提高合金的伸长率;添加B虽使合金最佳时效强度水平略有降低,但能改善均匀化状态合金的低温导电性.综台结果表明,挤压态Al-0.2Sc-0.04Zr合金具有最佳的力学性能和导电性,其抗拉强度为160 MPa,20℃时导电性相当于国际标准软铜的63％.     

(Ca0.96D0.04)MnO3(D=Ca, Sr, Rb, Sm)氧化物的制备和热电性能研究

利用溶胶凝胶法制备出(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D=Ca, Sr, Rb, Sm)氧化物粉末后,先分别采用氩气气氛的放电等离子烧结和空气气氛的常压烧结制备出CaMnO₃(CMO)块体,并对其相组成进行分析,选择出更为优异的CaMnO₃块体制备方法。再进一步制备出(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D=Sr, Rb, Sm)氧化物块体,最后对(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D=Ca, Sr, Rb, Sm)块体的物相组成、显微组织和热电性能进行测试分析。实验结果表明：氩气气氛放电等离子烧结制备的CaMnO₃块体发生物相分解,原因是放电等离子烧结的烧结环境贫氧;空气气氛的常压烧结可以得到物相较纯净的(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D=Ca, Sr, Rb, Sm)块体;在整个测试温度范围内,(Ca_0.96D_0.04)MnO₃(D= Sr, Rb, Sm)的ZT值在873K时达到最大,分别为0.11、0.08和0.07,相比于未掺杂试样提高了约1.3~2.2倍。