Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的微弧氧化成膜研究

以0.2 mol/L Ba(OH)2+0.2 mol/L Sr(OH)2溶液为电解液,采用微弧氧化法,在Ti板表面原位生长铁电薄膜,并对薄膜的物相构成、元素分布情况、截面结构及介电性能进行表征。结果表明:该工艺下制备的薄膜主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成,薄膜致密层内,Ba,Sr,Ti和O元素分布都较均匀,但在微弧氧化孔洞附近存在含量波动;该薄膜在1 kHz下的介电常数较优,为411.3。最后对微弧氧化沉积铁电薄膜的成膜过程进行了分析,提出了微弧氧化过程中可能存在的化学反应。     

微弧氧化SrTiO_3铁电薄膜的微观结构及性能

以0.2 mol/L Sr(OH)2+0.2 mol/L NaOH溶液为电解液,工艺参数分别设置为电流密度2 A/cm2、电流频率100 Hz、反应时间30 min及占空比85%,采用微弧氧化法在工业纯Ti板(99.5%)表面原位生长SrTiO3薄膜,并对薄膜的物相组成,元素分布情况及薄膜介电、铁电性能进行表征。结果表明:所得薄膜主要由四方相SrTiO3构成。薄膜介电常数随频率升高而降低,其在1 kHz条件下的介电常数为317。薄膜中除Sr、Ti、O元素外,还存在Na元素,且Na元素在薄膜与基体结合处出现富集,元素分布的微小波动可能是由微弧氧化孔洞造成。     

改进水热法制备Ba0．5Sr0．5TiO3薄膜及其表征

采用改进水热法(金属Ti片与等浓度的Ba2 ,Sr2 强碱性溶液于250℃水热反应5 h,然后经过600℃,0.5 h烧结处理)制备了单一立方相的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜.制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜通过XRD,SEM和XPS进行表征分析.结果表明:600℃下经过0.5 h烧结处理的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜结晶更完整;同时,制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜表面吸附有OH,经过10 min刻蚀处理后,吸附的OH能谱峰消失.     

微弧氧化工艺参数对BaTiO3和SrTiO3薄膜生长的影响

将工业纯Ti板(99.5%)分别置于Ba(OH)2、Sr(OH)2+NaOH溶液中微弧氧化制备BaTiO3和SrTiO3陶瓷薄膜。XRD分析表明:所制备的薄膜分别主要由四方相BaTiO3和立方相SrTiO3组成。测得最优工艺条件下所得两种薄膜在100 Hz下的介电常数分别为152.3和419.1,介质损耗(tanδ)值分别为0.096和0.045。重点研究了微弧氧化工艺参数对薄膜生长的影响规律,结果表明:随着电解液溶度、电流密度的增加以及电流频率的降低,薄膜的生长速度加快;提出并验证了薄膜生长动力学的经验公式。     

微弧氧化制备BaTiO3介电薄膜的电解液体系优化

用正交试验法对BaTiO₃薄膜微弧氧化电解液体系进行优化,并对最优电解液体系下所得薄膜的物相组成,元素分布情况、表面形貌及介电性能进行了表征。结果表明,最优电解液体系为0.5 mol/L Ba(OH)₂ +0.1 g纳米TiO₂+0.05 g乙二醇+0.2 g甘油;最优电解液体系下所得薄膜主要由四方相BaTiO₃和极少量BaCO₃组成,且薄膜表面平整、孔洞分布均匀、孔径细小,其在100 Hz下的介电常数为245.3。     

TLM合金表面微弧氧化膜的制备及其生物相容性研究

在新型近β钛合金TLM(Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb)表面分别用3种不同的微弧氧化工艺(普通微弧氧化、复相微弧氧化、紫外光照射微弧氧化)镀上一层TiO2薄膜,并考察了3种薄膜的亲水性和抗腐蚀性能。XRD和SEM测试结果表明,3种微弧氧化膜均是多孔膜,主要由金红石相和锐钛矿相组成,普通微弧氧化法和紫外光照射微弧氧化法制备的薄膜表面更为光滑;接触角测试结果表明,紫外光照射微弧氧化膜的表面亲水性最好;电化学腐蚀实验显示,3种工艺所得的氧化膜都具有较好的抗腐蚀性能,普通微弧氧化膜的抗腐蚀能力稍好于另外两种薄膜。     

5083铝合金微弧氧化膜的制备及腐蚀特性

以硅酸盐溶液为电解液,测量了5083铝合金微弧氧化膜的生长曲线.分析了氧化膜的结构、成分和相组成,并通过盐雾腐蚀试验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测量,评估了微弧氧化表面处理前后试样的腐蚀特性.微弧氧化初期,电流密度快速下降,膜层主要是向外生长,膜层粗糙度快速增加.氧化30 min后电流密度逐渐降低,膜层逐渐变为向内生长为主.5083铝合金微弧氧化膜由γ-Al2O3和少量莫来石相(3Al2O)3·2SiO2)组成,莫来石主要分布在膜外层中.微弧氧化表面处理的5083铝合金腐蚀电流密度减小2个数量级,电化学阻抗模值|Z|增加,耐腐蚀性能得到了显著的改善.此外,由EIS图谱证实,内层膜致密性对微弧氧化膜耐蚀性起决定作用.     

熔盐合成技术制备片状(Sr,Ba)TiO3晶粒

以KCl为助熔剂,采用熔盐合成技术制备片状（Sr,Ba）TiO3晶粒,研究不同前驱体及反应方式对产物相组成和形貌的影响。结果表明：BaO与片状SrTiO3反应可获得以（Sr,Ba）TiO3为主相的产物,产物相在SrTiO3表面无规则析出且非取向长大,经烧结后形成片状多晶团聚体;片状Sr3Ti2O7与BaO和TiO2反应所得产物也以（Sr,Ba）TiO3为主,同时生成少量（Sr,Ba）3Ti2O7相,产物中除片状（Sr,Ba）TiO3晶粒外,还通过Sr^2＋置换由BaO与TiO2反应所得块状BaTiO3晶粒中的Ba^2＋、以及反应物溶解？反应？析出生成许多块状和无规则状小晶粒;对于两步合成工艺,Sr3Ti2O7先与BaO反应可得到片状（Sr,Ba）3Ti2O7,与TiO2二次反应后得到片状（Sr,Ba）TiO3晶粒;由于此方式没有生成块状BaTiO3这一过程,产物中非片状晶粒数量大幅度减少。     

交流脉冲参数对TC4钛合金微弧氧化陶瓷膜的影响

为了研究交流脉冲占空比和频率对微弧氧化膜的影响.采用恒电流方式对TC4钛合金进行微弧氧化,用扫描电镜和X衍射仪分析膜层的表面形貌及相结构.结果表明:随占空比的增大,微弧氧化膜层的生长速率增大,金红石相TiO2相对含量增加;随频率的增大,微弧氧化膜层的生长速率减小,表面趋于平整,锐钛矿相和金红石相TiO2相对含量与处理频率无关.     

医用钛合金表面TiO_2覆膜生物改性的研究

在新型近B钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面分别用3种微弧氧化法(普通微弧氧化、复相微弧氧化、紫外照射微弧氧化)和优化溶胶.凝胶法镀上一层TiO2薄膜,考察了各种薄膜的表面微观结构、与基体的结合强度以及亲水性和抗腐蚀性能.XRD和SEM测试结果表明,3种微弧氧化膜主要由金红石相和锐钛矿相组成,表面布满微孔,普通微弧氧化法和紫外光照射微弧氧化法制备的薄膜表面较为光滑,与基体的结合强度为53 Mpa,略高于复相微弧氧化膜;溶胶一凝胶膜主要由锐钛矿组成,表面最为光滑致密.与基体的结合强度为32 Mpa.接触角测试结果表明,紫外光照射微弧氧化膜的表面亲水性最好,溶胶-凝胶膜的亲水性要好于普通微弧氧化膜和复相微弧氧化膜;电化学腐蚀试验显示,4种TiO2薄膜都具有较好的抗腐蚀性能,而普通微弧氧化膜的抗腐蚀能力最好.     

化学共沉淀法低温合成La0.5Sr0.5CoO3多晶

分别以草酸铵和碳酸氢铵为沉淀剂,用化学共沉淀法制备了La0.5Sr0.5CoO3（LSCO）样品。用XRD分析了物相、结构与晶粒大小,用电阻-温度系统绘制了电阻-温度曲线。结果表明,1150℃烧结,用草酸铵和碳酸氢铵法制备的La0.5Sr0.5CoO3均为单一立方钙钛矿多晶。晶体参数分别为0.384、0.383nm。晶粒垂直于（110）面的尺寸分别为37nm与32.8nm。草酸铵作沉淀剂的烧结温度比碳酸氢铵的低,比固相烧结反应法的低至少150℃。La0.5Sr0.5CoO3均为半导体,有良好的电阻-温度关系,190-280时两种沉淀剂法制备的LSCO的平均激活能分别是30、150eV。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2的循环性能

采用共沉淀法可以制备出首次放电容量高达210 mA.h/g的LiNi0.5Mn0.5O2材料(2.8~4.5 V,电流密度30 mA/g),但材料循环性能受制备过程中的处理工艺影响很大,处理不严格将导致材料循环性能严重下降。围绕材料的循环性问题,对其机理进行了分析并在此基础上对制备工艺进行了进一步改善:分别从配锂方式,烧结过程中的升降温速率以及烧结的保温制度进行了系统研究。结果表明:采用改进配锂方式,缓慢升温速率(2℃/min),高低温结合的烧结制度和快速风冷工艺所制备的材料首次放电容量达到188 mA.h/g,30个循环后仍保持在174 mA.h/g,循环效率有了明显的提高。     

Pb0．5Sr0．5TiO3精细结构的第一性原理分析

在广义梯度近似下,采用基于密度泛函理论框架下的第-性原理和虚拟晶体近似(VCA)方法,计算了Pb0.5Sr0.5TiO3(PST)电子结构及其属性.分析了PST固溶体总体能量变化趋势,确定了A位离子在铁电相的平衡构型.计算结果表明:在PST固溶体中,当Ti原子相对于氧八面体沿[001]方向发生约0.012 nm偏心位移,PST出现能量极小值.O 2p和Ti 3d轨道的强杂化以及部分O-Pb和O-Sr轨道杂化间接增强了TiO6八面体的畸变,体系总能量降低,促进了PST铁电畴变的形成.     

初始Li/(Mn+Ni)摩尔比对LiNi0.5Mn0.5O2电化学性能的影响

以Li2CO3,MnCO3和Ni(OH)2为原料,采用一步固相反应制备锂离子电池层状结构正极材料LiNi0.5-Mn0.5O2,采用X射线衍射和扫描电镜对其结构和形貌进行表征,并研究配料时不同初始Li/(Mn Ni)摩尔比(1.0,1.05,1.1,1.2,1.5)对LiNi0.5Mn0.5O2电化学性能的影响。X射线衍射结果表明,在600℃预烧12 h而后800℃烧结24 h的条件下各样品结晶完整,初始Li/(Mn Ni)摩尔比为1.5时样品有未知相杂质生成。扫描电镜分析表明,随着初始Li/(Mn Ni)摩尔比的增大,颗粒团聚加剧。电化学测试结果表明,随着初始Li/(Mn Ni)摩尔比(≥1.05)的提高,初始容量有下降趋势。初始Li/(Mn Ni)摩尔比为1.05和1.1时样品首次放电容量分别为167.0 mA.h/g和147.2 mA.h/g,循环20次后容量保持率分别为88.2%和97.8%。     

层状Li_(0.5)Na_(0.5)CoO_2的合成及显微结构

为了研究具有α-Na Fe O2结构的复杂钴氧化物原子排列规律,采用固相反应合成了Li0.5Na0.5Co O2多晶粉末,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)和透射电子显微分析(TEM)等检测手段对其形貌、晶体结构等进行了表征。结果表明:一般处理状态下,Li0.5Na0.5Co O2为片状,其晶体结构与层状Li Co O2相似,但在某些处理状态下通过TEM观察到沿[0001]带轴衍射花样中出现菱面体晶系中应该消光{10 1 0}的晶面族。这说明Li0.5Na0.5Co O2的晶体结构已经由菱面体结构转变成六方结构。     

La0．5Sr0．5MnO3纳米晶体的制备与电磁性能研究

以柠檬酸为络合剂，采用溶胶-凝胶（sol—gel）自燃烧方法制备了La0．5Sr0．5MnO3纳米晶体。使用FT-IR，DSC—TG，XRD，波导方法对反应、反应产物以及反应产物的电磁性能进行了研究。结果表明，在凝胶中，金属离子与柠檬酸以络合物的形式存在。凝胶在273℃基本完成自燃烧反应。生成的La0．5Sr0．5MnO3纳米晶体为钙钛矿结构，随着反应温度的提高，产物的粒径逐渐增大。电磁性能结果表明，La0．5Sr0．5MnO3在8GHz～12GHz的微波范围内具有明显的介电损耗。随着厚度的增加，混合媒质的反射率逐渐增加，反射率吸收峰随着厚度的增加向低频移动。     

不同方法制备的粉体对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3陶瓷结构和性能的影响

采用浆液合成法和加糖热解法分别合成了具有层状结构和正常钙钛矿结构的Na_0.5Bi_0.5TiO_3纳米粉体.两种粉体以不同比例混合烧结成瓷,性能测试表明,当以1:1的比例混合时,陶瓷的烧缩率达到最大值,击穿场强达到最大值,压电常数d_(33)=75×10~(-12) C/N.浆液合成法制备的粉体获得的陶瓷,压电常数达到最大值,d_(33)=88×10~(-12) C/N.加糖热解法制备的粉体获得的陶瓷d_(33)=65×10~(-12) C/N.两种方法制备的粉体及其混合所制备的陶瓷,均得到比较好的压电性能.     

Ta/Ta0.5Hf0.5C层状复合材料的抗等离子火焰冲击行为及机制

Ta/Ta0.5Hf0.5C层状复合材料是一种极具潜力的耐超高温结构材料,但抗热冲击性能鲜有报道。本文设计以超高温等离子火焰对复合材料进行了脉冲考核,测试了材料考核过程中的温升数据及考核前后的微观组织和宏观形貌变化。在此基础上,利用有限元软件模拟了材料考核过程中的热应力分布,并指导开展了应力循环加载试验,分析了材料的抗热冲击机制。结果表明,复合材料经等离子火焰脉冲考核120次无裂纹生成。考核过程中,复合材料内部最大热应力数值约为207 MPa。复合材料自身的高强度和优异的抵御裂纹扩展能力是其优异抗热冲击性能的主要原因,其经210 MPa应力循环加载120次后,强度和韧性保留率分别高达70.1%和73.9%。     

退火温度对纳米晶Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4吸波性能的影响

采用溶胶-凝胶自燃烧法制备了Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4纳米晶,将其分别在550、800和1050℃下二次退火2h,利用XRD和微波矢量网络分析方法对二次热处理产物及其电磁性质进行了研究.结果表明,自燃烧后已形成完整的结晶尖晶石型Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4纳米晶.在0.1～1.5 GHz的测试频率,纳米晶具有介电损耗和磁损耗,且随着热处理温度的升高,电损耗逐渐减小.在1050℃下退火后获得的Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4纳米晶材料的μ'、μ"以及磁损耗正切tanδ_m明显大于在室温及550、800℃退火后的试样,在所测频率内具有优异的磁吸收性能.