NaNbO3–CaZrO3–Bi0.5Na0.5TiO3三元系陶瓷的相结构与储能性能

铌酸钠(NaNbO₃)无铅陶瓷由于其无毒和出色的储能性能，在脉冲功率电容器领域吸引了越来越多的关注。然而，由于较大的有效储能密度(W_rec)和高的储能效率(η)不能同时实现，限制了其商业化。通过构建局域随机场，增加弛豫特性来提高储能性能的策略。采用传统固相法制备了(1–x)(0.96Na Nb O₃–0.04CaZrO₃)–x Bi_0.5Na_0.5TiO₃ (x=0.05、0.10、0.15、0.20)反铁电储能陶瓷，研究了不同含量Bi_0.5Na_0.5TiO₃对0.96Na Nb O₃–0.04CaZrO₃陶瓷的相结构、微观形貌、介电性能和储能特性的影响。结果表明：随着Bi_0.5Na_0.5TiO₃含量的增加，(1–x)(0.96NaNbO₃...     

第二相CaCu3Ti4O12改性BSBNT弛豫铁电陶瓷的结构和介电储能性能研究

采用固相法制备了(Ba_0.3Sr_0.7)_0.35(Bi_0.5Na_0.5)_0.65TiO₃-xwt%CaCu₃Ti₄O₁₂(BSBNT-xwt%CCTO,其中x=5,10,15,20)陶瓷,研究了CCTO含量对BSBNT陶瓷的相结构、显微结构和电学性能影响。当x≤15时,陶瓷存在BSBNT和CCTO两相;而当x=20时,检测出少量的Cu_xO_y氧化物相。CCTO的引入使得陶瓷晶粒尺寸明显降低,且保持良好的致密度。同时,陶瓷的介电峰逐渐展宽,温度稳定性TCC_150℃获得提高,介电常数与损耗也呈现良好的频率稳定性。随着CCTO含量增加,BSBNT-xwt%CCTO陶瓷的电滞回线逐渐向“细长”型转变。在E=80 kV/cm电场强度下,BSBNT-10wt%CCTO陶瓷具有优化的能量密度W_rec...     

相界附近结构演化及淬火对BiFeO3–BaTiO3压电陶瓷结构与电学性能的影响

采用传统固相法制备了（1–x）BiFeO₃–xBaTiO₃ （BF–x BT,x=0.28, 0.29, 0.30, 0.31）压电陶瓷,研究了其在相界附近的相结构演化与介电、铁电性能和压电性能的变化关系。结果表明,所有样品均呈现出钙钛矿相结构且无任何杂相,且均位于三方–赝立方相相界附近,表现出三方、赝立方两相共存状态。随着x的增加,相结构中赝立方相相含量逐渐增加,而三方相相含量逐渐减少,当x=0.30时,样品的三方相与赝立方相含量趋于相近,表现出最佳的电性能：压电系数d33=165pC/N,剩余极化强度Pr=26.80μC/cm²,Curie温度TC=465℃。另外,淬火后样品的Raman振动模与弥散指数的显著变化表明淬火工艺能有效提高样品的长程有序度和铁电相的温度稳定性,致使BF–x BT体系陶瓷的Curie温度得到进一步提升。特别是对于BF–0.30BT陶瓷样品,由于更合适的三方–赝立方相相比例和淬火工艺,介电和铁电性能均得到增强。本工作揭示了BF–x BT陶瓷样品相结构演化与压电性能的关系,并通过淬火工艺进一步优...     

Sr和Mn复合掺杂(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷

用固相法制备了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3+xmol%SrCO3+xmol%MnCO3(0≤x≤1.25%)(简称NKBTSM)无铅压电陶瓷,用XRD、SEM、Agilent 4294A精密阻抗仪等对该体系陶瓷的结构与电性能进行表征。结果表明:所制备的NKBTSM陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构。Sr和Mn的复合掺杂促进了晶粒的长大,并提高了致密度。与纯NKBT陶瓷相比,掺杂Sr和Mn能提高陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp和机械品质因子Qm,降低陶瓷的介质损耗tanδ。该系陶瓷具有介电弛豫特性,弥散因子随x的增加先增大后减小。综合考虑:x=1.00%陶瓷的电学性能最佳:d33=152pC/N,Qm=195,kp=28.66%,εr=701,tanδ=2.84%。     

干压成型-固相反应法制备MgAl2O4多孔陶瓷

为了解决固相烧结法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷过程中体积膨胀导致性能下降的问题，以d₅₀=1.1μm的Al₂O₃和d₅₀=1.5μm的MgO为主要原料，d₅₀=1.5μm的TiO₂为外加剂，用干压成型-固相反应法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷。研究了热处理温度(1 300、1 350、1 400、1 450、1 500℃)和TiO₂外加量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对多孔陶瓷烧后线变化率、显气孔率、体积密度、物相组成和显微结构的影响。结果表明：1)随着热处理温度的升高，MgAl₂O₄多孔陶瓷的致密化程度提高，体积密度增大，显气孔率降低；2)随着TiO₂外加量的增加，MgAl₂O₄多孔陶瓷的烧后线收缩率增大，显气孔率...     

BaTiO3基无铅陶瓷介电温度稳定性研究

通过固相合成法制备了xBi(Zn,Zr)O₃-(1-x)(Ba,Ca)(Ti,Zr)O₃(BCTZ-xBZZ,x=0,0.005,0.02,0.04,0.06)无铅陶瓷体系，结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、介电等表征，探讨了Bi(Zn,Zr)O₃陶瓷体系对(Ba,Ca)(Ti,Zr)O₃陶瓷的晶相、微结构、介电以及其温度稳定性的影响。研究结果表明：当预烧温度高于850℃时BCTZ-xBZZ合成粉体已基本形成单一的钙钛矿结构。在较低的烧结温度(1200～1300℃)下BCTZ-xBZZ陶瓷可以很好地烧结。所有BCTZ-xBZZ陶瓷都具有纯钙钛矿相，与此同时，陶瓷体系晶相经历了从四方晶相向伪立方相过渡。Bi(Zn_0.5Zr_0.5)O₃显著影响了(Ba,Ca)(Ti,Zr)O₃陶瓷体系相变温度：铁电相-铁电相(T_FE)，铁电相-顺电相(T_c)。并且陶瓷体系存在弛...     

TiO2加入量对光固化打印成型Al2O3陶瓷性能的影响

以光敏丙烯酸树脂与分散剂SP-710为液相，以d₅₀=2.38μm的Al₂O₃粉和添加剂TiO₂粉为固相，制备了固含量为78%（w）的Al₂O₃陶瓷浆料。采用数字光固化成型技术（DLP）打印Al₂O₃陶瓷素坯，经1 450、1 500、1 550、1 600℃保温4 h烧后，分析TiO₂加入量（质量分数分别为0、1%、2%、3%、5%）对Al₂O₃陶瓷试样性能的影响。结果表明：TiO₂的加入可促进Al₂O₃陶瓷的烧结，显著提高致密性，降低烧结温度，并确定TiO₂最优掺量为3%（w）,烧结温度最优为1 600℃,此时试样在x轴、y轴、z轴的收缩率分别为15.7%、15.8%与23.8%,显气孔率为2.41%,体积密度为3.74 g·cm^-3,...     

Al2O3掺杂对Cu3Ti2Ta2O12陶瓷微观结构及介电性能的影响

采用固相反应法制备了Al₂O₃掺杂Cu₃Ti₂Ta₂O₁₂ (CTTAO)陶瓷，研究了其晶相组成、微观结构、复阻抗及介电性能。研究结果表明：CTTAO陶瓷样品为立方类钙钛矿结构，空间群Im3。随着Al₂O₃掺量的增加，样品的平均晶粒尺寸、介电系数和介电损耗均先减小后增大。结合复阻抗谱分析表明，CTTAO陶瓷具有半导性晶粒和绝缘性晶界构成的非均匀性微观结构，低频下的介电损耗主要由晶界电阻决定，利用内部阻挡层效应(IBLC)和MaxwellWagner极化弛豫模型，可解释CTTAO的巨介电响应。     

Bi2O3对K2O–B2O3–SrO–Al2O3–Nb2O5–SiO2玻璃陶瓷介电储能性能的影响

随着电力电子系统的不断发展,高功率脉冲电容器的需求增多。电介质电容器因具有放电功率大、充放电速度快及性能稳定等优点,在电力系统、电子器件、脉冲电源等方面发挥着重要作用,广泛应用于民用领域及军事领域。通过熔融压延制备玻璃基体,采用可控结晶工艺研究了不同含量的Bi₂O₃ (x=0.0%、1.0%、2.0%、4.0%,摩尔分数)对K₂O–B₂O₃–Sr O–Al₂O₃–Nb₂O₅–SiO₂玻璃陶瓷物相演化、微观结构、介电和储能性能的影响。在该玻璃陶瓷中,KSr₂Nb₅O₁₅为主要析出晶相,当Bi₂O₃的加入量为x=2.0%(摩尔分数)时,热处理温度为950℃时,玻璃陶瓷样品的储能密度最大可达到1.27 J/cm³,室温下介电常数可达342,是热处...     

(1-x)BCZT-xKNNLN无铅压电陶瓷的结构与电性能研究

为了获得高性能无铅压电陶瓷材料,本文采用传统固相烧结反应法制备了(1-x)(Ba_0.85Ca_0.15Zr_0.08Ti_0.92)-x (K_0.5Na_0.5NbO₃-LiNbO₃)(简称(1-x)BCZT-xKNNLN)无铅压电陶瓷并系统地研究了KNN含量的增加,整体电学性能的变化。研究结果表明：制备的无铅压电陶瓷具有纯的钙钛矿结构;当KNN的含量为0.4mol时,晶粒尺寸趋于一致,致密性提高,且达到了最佳的电学性能d₃₃～315pC/N, kp～0.46,ε_r～1357,tanδ～0.025。当KNN含量超过0.4mol时,整体性能逐渐下降。     

(1–x)(0.75K0.5Bi0.5TiO3–0.25BiFeO3)–xNa0.73Bi0.09NbO3电介质陶瓷的微观结构与储能性能

为满足不断增长的高性能储能设备需求,亟需研发能量存储性能出众的电介质电容器。采用传统固相反应法制备了(1–x)(0.75Bi_0.5K_0.5TiO₃–0.25BiFeO₃)–xNa_0.73Bi_0.09NbO₃(x=0～0.4)(简称BKT–BF–xNBN)样品。在380kV/cm电场下,样品表现出良好的储能性能,可实现可回收能量密度W_rec=4.23J/cm³和效率η=81.2%。NBN的引入对BKT基陶瓷的微观结构与弛豫性产生了显著影响,导致晶粒尺寸减小、陶瓷更加致密,并诱导促使极性纳米区域的形成。此外,样品还具有出色的充放电性能(放电时间t_0.9<75ns,放电电流密度C_D=757.9A/cm²,放电功率P_D=94.7MW/cm³)。这些结果表明BKT–BF–xNBN无铅铁电...     

Ni掺杂对BaTiO3陶瓷物相及介电性能的影响

采用固相反应法制备了BaTi_1-xNi_xO₃（x=0、0.01、0.05、0.08、0.1、0.2）陶瓷,研究了不同Ni掺杂量对BaTi_1-xNi_xO₃陶瓷的相结构和介电性能的影响。采用X射线衍射技术（XRD）分析了BaTi_1-xNi_xO₃陶瓷的相结构;采用阻抗分析仪测试BaTi_1-xNi_xO₃陶瓷介电性能。XRD分析结果表明:随着Ni的掺杂量的增加,BaTi_1-xNi_xO₃陶瓷的晶相由四方相逐渐转变为六方相,当Ni的掺杂量为x=0.1时,BaTi_1-xNi_xO₃完全变为六方相。随着Ni含量的增大,所有六方相的BaTi_1-xNi_xO₃的晶格常数都变大,且相对介电常数ε_r整体降低而介电损耗tanδ呈现先减小后增大的趋势。     

石墨表面Si-SiC-TaB2抗烧蚀复合涂层的制备及性能研究

为了提高碳材料的抗烧蚀性能，以石墨块作为基体，SiC(d₅₀=10μm)、B₄C(d₅₀=50μm)、TaC(d₅₀=3μm)为主要原料，采用料浆法结合反应熔渗Si在石墨材料表面制备了Si-SiC和Si-SiC-TaB₂涂层，研究了涂层的物相组成、显微结构和元素分布，考察了Si-SiC-TaB₂复合涂层在室温至1 600℃的抗热震性能，并通过等离子火焰烧蚀试验(2 350℃分别烧蚀120和1 980 s)测试了涂层对石墨材料高温下的抗烧蚀防护性能。结果表明：Si-SiC-TaB₂复合涂层结构致密，涂层中SiC和TaB₂陶瓷颗粒与Si无明显界面；在1 600℃热震循环20次后，涂层试样的质量基本逐渐增加，具有良好的抗热震性能；Si-SiC-TaB₂复合涂层试样烧蚀1 980 s后质量增加，表面覆盖了含有Ta₂O₅和SiO₂的Ta...     

钨青铜结构化合物(1–x)Ba2NaNb5O15–xSr2KNb5O15准同型相界的组成及其铁电性能

与传统铁电材料相比，具有准同型相界(MPB)的铁电体具有增强的介电、压电和电光性能。通过传统固相烧结技术获得致密的(1–x)Ba₂Na Nb₅O₁₅–x Sr₂KNb₅O₁₅ (BNN–SKN)钨青铜结构陶瓷二元固溶体系，系统研究了BNN–SKN的结构、介电和铁电性能，探究迄今尚未确定的MPB区域。Ccm2与P4bm共存的MPB在x=0.7附近，随着SKN含量的增加，所测样品的相变温度及介电常数均在x=0.7附近取得极值，T_m=170.1℃,ε_{T R}=1 211,ε_m=3 326，给出了BNN–SKN体系的铁电性能，并讨论了该二元体系铁电性变化的影响因素。     

CaTiO3添加对MgNb2O6微波介质陶瓷性能的影响

为了更好的满足无线通讯高频化的要求,采用固相法制备了温度系数近零的(1–x)Mg Nb₂O₆–xCaTiO₃(x=0,0.02,0.04,0.08,0.12,0.16)微波介质陶瓷。研究了CaTiO₃的加入量对MgNb₂O₆微观结构和介电性能的影响,探究各物相的形成和烧结行为。结果表明：适当的CaTiO₃加入量能够促进MgNb₂O₆的烧结,降低了烧结温度。通过X射线衍射分析,CaTiO₃与MgNb₂O₆在高温时会反应生成CaNb₂O₆和Ti₈O₁₅、Ti₂Nb₁₀O₂₉。增加CaTiO₃的加入量,会降低陶瓷的品质因数Q×f,但同时会提高其介电常数ε     

低损耗高耐压Al2O3基低温共烧陶瓷

为获得低介电损耗、高耐压强度的Al₂O₃基低温共烧陶瓷(LTCC)材料,采用固相法制备了x(6La₂O₃·24CaO·50B₂O₃·20SiO₂)(LCBS)+(1–x)Al₂O₃玻璃/陶瓷。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、矢量网络分析仪、高压击穿试验仪、高温介电温谱仪对烧结样品的结构和性能进行了表征。结果表明：添加适量的LCBS玻璃粉有助于提升材料的致密性、降低介电损耗、提高击穿场强。同时,复阻抗谱分析表明,LCBS玻璃的加入可以显著提高玻璃/陶瓷的电阻率和活化能。当玻璃含量(摩尔分数)为44%时,850℃烧结0.5 h,可获得性能优异的LTCC陶瓷材料G44:ε_r=7.14,Q×f=5 769 GHz(f=13 GHz),E_b=57.44 kV/mm。     

Bi1.5+xZn1.0Nb1.5O7+1.5x（x=0.075,0.15）陶瓷的结构和介电性能

采用固相反应法,以立方焦绿石Bi_1.5Zn_1.0Nb_1.5O₇（BZN）为配方基础,通过改变Bi³⁺离子与O^2-离子的浓度,形成非化学计量比Bi_1.5+xZN_1.0Nb_1.5O_7+1.5x（x=0.075,0.15）陶瓷。研究了不同Bi含量和烧结温度对BZN陶瓷的结构、微观形貌以及介电性能的影响。结果表明制备的非化学计量比BZN陶瓷在不高于1050℃时,呈现焦绿石单相结构;随着烧结温度增加到1100℃,x=0.075,出现ZnO杂相;x=0.15,出现Bi₂O₃杂相。随着x值的增大,BZN陶瓷样品的晶格常数、密度以及介电常数都逐渐增加。     

离子对(Nb5+-Cr3+)掺杂对0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07BaTiO3陶瓷微观结构和电学性能的影响

采用固相烧结法制备(Bi_0.5Na_0.5)_0.93Ba_0.07Ti_1-x(Nb_0.5Cr_0.5)_xO₃(摩尔分数x=0%、0.5%、1%、2%、2.5%、5%)(简称BNBT-xNC)无铅压电陶瓷,研究离子对(Nb⁵⁺-Cr³⁺)对0.93Bi_0.5Na_0.5TiO₃-0.07BaTiO₃(简称BNT-7BT)陶瓷微观结构、介电、铁电和应变性能的影响。结果表明,所有组分为伪立方相。随着离子对(Nb⁵⁺-Cr³⁺)含量增加,BNBT-xNC陶瓷的铁电弛豫特性明显改变,在较低掺杂浓度下(0%≤x≤1%)为非遍历弛豫态,随含量增加(1%≤x≤2%),出现非遍历-遍历弛豫态共存,最后转变为遍历弛豫态(2.5%≤x≤5%);陶瓷从铁电态向弛豫态转变,应变性能先增加后降低,最大应变S_max和逆压电常数d^*₃₃在x=2%时达到最大,分别为0.22%和431 pm/V。     

稀土离子掺杂0.6BaTiO3-0.4Bi(Mg1/2Ti1/2)O3陶瓷的储能性能研究

弛豫铁电陶瓷由于优异的介电和储能性能，在陶瓷储能电容器中具有较大的应用潜力。本文采用固相烧结法制备了0.05 mol Nd³⁺、Sm³⁺和Gd³⁺稀土离子掺杂的0.6BaTiO₃-0.4Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃陶瓷。结果表明，所有陶瓷均表现为典型的弛豫铁电体，其中Nd³⁺掺杂的陶瓷样品具有最小的介电损耗，获得了最大的击穿场强(350 kV/cm)和储能效率(94.38%);Gd³⁺掺杂的陶瓷样品具有最大的介电常数，获得了最高的可恢复储能密度(4.33 J/cm³)。     

Er2O3掺杂ZnO压敏陶瓷的制备及其电学性能

研究了Er₂O₃掺杂对ZnO–Bi₂O₃–Sb₂O₃–Co₂O₃–MnO₂–Cr₂O₃–SiO₂压敏陶瓷微观结构和电学性能的影响。Er₂O₃掺杂后，部分Er固溶于富Bi相中，对ZnO压敏陶瓷的晶界特性和电学性能产生了较大影响。随着Er₂O₃掺杂量从0.09%(质量分数)增大到0.35%，样品晶界电阻率不断减小，漏电流密度不断增大，双Schottky晶界势垒高度和非线性系数先增大后减小，击穿场强不断增大；当Er₂O₃掺杂量为0.27%时，所得ZnO压敏陶瓷非线性系数达到54.4±1.5，击穿场强为(470.1±2.8) V·mm^–1，漏电流密度为(1.9±0.1)μA·cm