掺钇(Ba,Ca)(Ti,Zr)O_3电容器陶瓷抗还原性的研究

对掺钇的(Ba,Ca)(Ti,Zr)O3(BCTZ)电容器陶瓷进行了抗还原性研究,研究了不同摩尔分数的钇的掺杂对BCTZ电容器陶瓷的介电性能、显微结构和密度的影响。结果表明,随着Y2O3掺杂量的增加,BCTZ陶瓷的室温介电常数、介质损耗逐渐减小,居里温度向低温方向移动,同时绝缘电阻率升高,BCTZ陶瓷抗还原性能提高;Y2O3的掺入能够促进BCTZ陶瓷的致密化,并有利于抑制BCTZ陶瓷的晶粒生长。     

CeO2掺杂Ba(Zr,Ti)O3基电容器陶瓷的研究

采用传统电容器陶瓷制备工艺,研究了CeO2加入量对Ba(Zr,Ti)O3(BTZ)基电容器陶瓷性能的影响,得到了CeO2影响其性能的规律,即随着CeO2加入量的增加材料的介电常数开始增大随后减小,当w(CeO2)=1.0%时介电常数最大,而介质损耗开始增大然后减小随后增大;当w(CeO2)=0.5%时介质损耗最小.CeO2有降低居里温度及展宽介电常数-温度峰的作用,并且能使材料介电常数温度系数减小.得到了综合性能好的电容器陶瓷.探讨了CeO2加入量对BTZ基电容器陶瓷性能的影响机制,即CeO2是通过与BTZ形成缺陷固溶体、移峰、偏析晶界及抑制晶粒生长等来影响瓷料性能和结构的.     

ZnAl_2O_4和La_2O_3对Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷介电性能的影响

通过传统的固相反应合成掺杂ZnAl_2O_4和La~(3+)(来自La_2O_3)的Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷粉体,干压成型后在空气气氛下常压烧结制备ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品。分别研究了La~(3+)和ZnAl_2O_4的掺杂量对复合陶瓷样品的微观形貌、相组成和介电性能的影响。结果表明:ZnAl_2O_4具有细化晶粒的作用;Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品的致密度随La~(3+)和ZnAl_2O_4含量的增加而增加;介电常数和谐振频率温度系数随ZnAl_2O_4含量的增加而减小,随La_2O_3添加量变化不大;品质因数值随ZnAl_2O_4含量的增加先增加后减小。制备出的ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷致密度达到94%以上,介电常数在40~50之间,谐振频率温度系数小于40×10~(-6)℃~(-1),品质因数大于38 000GHz,可以用于通信技术领域。     

SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷材料介电和导热性能的研究

用溶胶-凝胶法制备了SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷材料,研究了烧结温度、铋含量及掺杂Nd对SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷结构、热扩散率及介电性能的影响.结果发现,SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷材料的热扩散率和介电常数随烧结温度的升高而增大,最佳烧结温度为1100℃,铋含量过量达10%时,SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷的热扩散率和介电常数最大.随着掺杂量Nd的增加,SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷的热扩散率和介电常数随之增大.     

BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)陶瓷结构特性与介电性能的实验研究及第一性原理计算EI

BaTiO_(3)具有高介低损、廉价环保的优点,但其介电常数在相变温度附近发生非线性变化的特性限制了其在宽温稳定型电容器领域的应用。为改善BaTiO_(3)的介温特性,本工作利用固相合成法制备BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)(x=0~0.20)陶瓷,在BaTiO_(3)的B位(Ti位)引入Ce掺杂,通过实验方法研究不同Ce掺杂量对陶瓷相演变、缺陷状态、微观形貌与介电性能的影响规律,并结合第一性原理计算方法探究掺杂改性的作用机理。结果表明:在所有陶瓷样品中,Ce元素均以Ce 4+形式完全进入B位。随着Ce掺杂量的增加,BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)陶瓷的室温结构由四方/赝立方共存结构转变为正交/四方结构,再转变为赝立方相结构。由于Ce 4+与Ti 4+的离子半径差异,Ce掺杂使得陶瓷的晶格常数上升,导致局部晶格畸变与铁电结构长程有序度的降低,引起能带结构、态密度与电荷密度分布的变化,并诱发Ba空位与Ti空位的生成。相较纯BaTiO_(3)陶瓷而言,Ce掺杂使得陶瓷的平均晶粒尺寸出现先减小后增加的变化规律,而陶瓷的致密度则逐渐上升。BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)陶瓷的峰值介电常数随Ce掺杂量上升呈现先上升后下降的变化规律,其介电常数峰值温度在x=0~0.08成分区间内由122℃缓慢下降至112℃,而在x=0.08~0.20区间内快速下降至-3℃。具有x≥0.06取值的BaTi_(1-x)Ce_(x)O_(3)陶瓷表现出弥散相变的介电行为,而x=0.20陶瓷具有弛豫铁电体的典型特征,室温介电常数3258.38(10 kHz),|Δεr/εr25℃|≤22%的温度区间为-60~87℃,介温稳定性符合EIA X5S标准。由此可见,B位Ce掺杂可以有效改善BaTiO_(3)介电常数在变温环境中的稳定性,这将为研发宽温范围内具有稳定介电性能的介质材料提供新的思路。     

Eu_2O_3掺杂量及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用MgO-CuO-TiO_2-Eu_2O_3添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。采用XRD,SEM及EDS等方法研究Eu_2O_3掺杂量以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷样品物相组成,微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加Eu_2O_3的Al_2O_3陶瓷中,均存在Al2Eu2O9次晶相,且随着Eu_2O_3含量的增加,Al2Eu2O9相增加;随着Eu_2O_3添加量的增加,Al_2O_3陶瓷试样致密度先增加后降低;随着烧结温度的增加,Al_2O_3陶瓷的介电常数和品质因数Q·f值先增加后降低。烧结温度为1450℃,Eu_2O_3添加量为0.25%(质量分数)时,烧结体的相对密度达到最大值98.21%,且Al_2O_3陶瓷的介电性能较好:介电常数为10.05,品质因数Q·f为37984GHz。     

Sm2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Sm2O3掺杂的(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BCZT)无铅压电陶瓷.借助XRD、SEM等手段对该陶瓷的显微结构与电性能进行了研究.结果表明,Sm2O3的掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度点Tc从85℃提高到95℃.当Sm2O3掺杂量为0.02wt%～0.1wt%时,样品具有典型ABO3型钙钛矿结构.Sm2O3掺杂量为0.02wt%时,所得陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为590 pC/N、0.52、43、1.3%和3372.     

(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.     

稀土氧化物掺杂对钛酸钡基陶瓷电容器材料性能的影响

研究了 BaTiO_3基陶瓷电容器材料掺杂稀土元素对介电常数,热稳定性和介电损耗的影响。分别在 Ba-TiO_3ZnNb_2O_6中加入稀土氧化物 CeO_2、Sm_2O_3、Dy_2O_3等,测量了它们的介电常数和介电损耗及其与温度的关系(ε～T、tanδ～T),比较了三种稀土氧化物对陶瓷材料介电性质的影响,得到了一些有益的结果。     

并流共沉淀法合成Dy_(2)O_(3)-ZrO_(2)纳米粉体EI北大核心CSCD

采用并流化学共沉淀法合成了Dy_(2)O_(3)掺杂ZrO_(2)(DySZ)纳米粉体材料,系统研究稳定剂掺杂量、阳离子浓度、反应系统pH值和煅烧温度对粉体材料物相组成、晶体结构和微观形貌的影响。结果表明:不同合成工艺条件下,DySZ粉体材料均具有纳米尺度特征,球形颗粒尺寸为10~30 nm,Dy_(2)O_(3)的掺杂可以起到稳定晶型的作用;稳定剂掺杂量对DySZ粉体的物相组成具有明显影响,掺杂量为10%(质量分数)时可合成单一四方相结构的DySZ粉体;DySZ粉体材料的四方度和微观形貌对稳定剂掺杂量、阳离子浓度、反应体系pH值和煅烧温度均不敏感,但其平均晶粒尺寸随稳定剂掺杂量、阳离子浓度和反应体系pH值的升高略有降低,随煅烧温度的提高而显著增加。     

纳米CexGd1-xO2-δ复合氧化物的制备及表征

采用柠檬酸溶胶-凝胶法(Sol-Gel),以Ce(NO_3)_3·6H_2O、Gd_2O_3、柠檬酸为原料,制备纳米级Ce_xGd_(1-x)O_(2-δ)复合氧化物,对制得的样品进行X射线衍射、比表面、扫描电镜及能谱和透射电镜表征,研究样品的组成、晶粒大小、比表面积和样品形貌特征。结果表明,Ce_xGd_(1-x)O_(2-δ)复合氧化物在600℃和800℃焙烧后均形成均匀的面心立方CeO_2基固溶体和/或体心立方Gd_2O_3基固溶体。单组分Gd_2 O_3样品在800℃焙烧后形成具有体心立方的Gd_2O_3物相,经600℃焙烧后还同时含有43%(质量分数)的六方Gd_2O_2CO_3晶型。对于同一Gd~(3+)掺杂比例样品,焙烧温度越高,晶粒越大,比表面积越小;同一焙烧温度样品的晶粒尺寸随Gd~(3+)掺杂量增大先减小后增大,但均小于单组分CeO_2和Gd_2O_3,且Ce_(0.5)Gd_(0.5)O_(2-δ)样品晶粒最小。表明复合氧化物的形成提高了抗烧结能力,形成更多孔隙结构,使样品晶粒变小,比表面积变大,并且x=0.5为形成最小纳米级样品的最佳比例。     

Sb_2O_3掺杂对(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统工艺制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷,研究掺杂离子Sb3+对(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3微观结构和电性能的影响。结果表明烧结温度在1160℃时,样品密度达到最大值5.85g/cm3;X射线衍射(XRD)分析所有陶瓷样品均为钙钛矿相,Sb2O3的掺杂只改变晶胞体积或产生铋离子空位或钠离子空位,不形成异相;掺杂量在0.4%~0.6%时介电常数先增加后减小,介电损耗呈现增大趋势;掺杂0.5%的Sb2O3时,d33最大为142pC/N。     

Y_2O_3和Gd_2O_3掺杂对硼硅酸盐玻璃耐海水性能的影响

本文通过高温熔融法制备了Y_2O_3和Gd_2O_3掺杂的硼硅酸盐玻璃,借助SEM、ICPAES、XRD和pH计等分析手段,探究了稀土掺杂对该玻璃耐蚀性能的影响及其在海水中的腐蚀机理。结果表明:单独掺杂不同量的稀土氧化物对玻璃耐海水性能的影响不同,理想的单独掺杂量分别为1.00mol%的Y_2O_3(ZBY4)和0.25mol%的Gd_2O_3(ZBG1);混合掺杂的试样在耐海水性能上均得到提高,其中最佳掺杂量为0.5mol%Y_2O_3+0.5mol%Gd_2O_3;基础试样腐蚀后表面析出Mg_4Al_2(OH)_(12)(CO_3)·_3H_2O晶体,ZBY4、ZBG1试样及所有混合掺杂试样表面均没有晶体产生。此外,玻璃在海水中的腐蚀与玻璃在去离子水中的腐蚀过程存在较大差别。     

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。     

Gd_2O_3掺杂量对Ce_(1-x)Gd_xO_(2-δ)电解质导电性能的影响

在500～700℃时,Gd_2O_3掺杂CeO_2具有较高的离子电导率,从而被广泛应用于中温固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)中。但在SOFC运行时,在电池的阳极侧Ce~(4+)会被还原成Ce~(3+),产生电子泄露现象,从而造成SOFC电池性能的衰减。采用溶胶-凝胶法成功制备Ce_(1-x)Gd_xO_(2-δ)(x=0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,摩尔分数)固体电解质,研究不同Gd~(3+)掺杂量对GDC电解质总电导率和电子电导率的影响,同时对总电导率、电子电导率与温度、氧分压之间的关系进行分析。结果表明:测试温度为750℃、Gd~(3+)掺杂量为0.20时,GDC电解质的总电导率最大,达到8.59×10~(-2) S·cm~(-1);电子电导率随着Gd~(3+)掺杂量的增大而降低,当Gd~(3+)掺杂量为0.10、测试温度为750℃时,GDC电解质的电子电导率最大,为6.47×10~(-4) S·cm~(-1)。Gd_2O_3掺杂量为0.20的GDC电解质具有最高的总电导率和较小的电子电导率,从而突显出最高的离子电导率。     

纳米Ce_(0.92)M_(0.08)O_(2)(M=Co,Mn,Fe,La)固溶体的制备及其氧化还原性能EI北大核心

采用水热法制备Ce_(0.92)M_(0.08O_(2))(M=Co,Mn,Fe,La)固溶体,系统分析固溶体的微观结构、光谱特征及氧化还原性能。研究结果表明,Co离子掺杂样品中观察到Co_(3)O_(4)杂相,而另外三种离子均完全溶解在CeO_(2)中形成固溶体。样品为纳米尺寸,晶格常数与掺杂离子半径密切相关,样品的能隙明显降低,而且掺杂离子能够明显提高固溶体的氧空位浓度,氧空位浓度由小到大的顺序依次为:CeO_(2)相似文献   

CaO掺杂对镁铝硅系微晶玻璃结构与性能的影响

采用高温熔融法制备镁铝硅系微晶玻璃,研究了CaO掺杂对晶相组成、微观形貌以及抗弯强度、热膨胀系数、介电性能的影响,并基于Arrhenius恒定升温速率模型计算出烧结活化能。结果表明,由于Ca原子进入玻璃网络中,CaO加入有效降低玻璃的软化点及析晶温度,改变玻璃的析晶倾向,同时显著降低烧结活化能,并促进微晶玻璃的烧结过程。次晶相(MgAl_2Si_3O_(18))_(0.6)的增加导致微晶玻璃的热膨胀系数提高,而抗弯强度的提升与体积密度的增大及高热膨胀相产生的内应力有关。当CaO掺杂量为3%(质量分数)时,在950℃烧结获得最佳性能:抗弯强度为152 MPa、热膨胀系数为3.52×10~(-6)/℃、介电常数为5.89、介电损耗为1.85×10~(-3)。     

Bi4Ti3O12掺杂BST陶瓷性能和结构的研究

采用固相法,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试分析方法系统研究了Bi4Ti3O12掺杂量(质量分数,下同)(18％～50％)对(Ba0.71Sr0.29)TiO3 (BST)基电容器陶瓷介电性能和结构及烧结温度的影响.研究结果表明:随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的晶粒尺寸先减小然后增大.在BhTi3O12掺杂量的范围内,BST陶瓷的物相均为Bi4Ti3O12和BST的混合相,随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,Bi4Ti3O12相逐渐增多.随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的介电常数(ε)逐渐减小;介质损耗(tarδ)均较小(0.0050～0.0075),呈先减小后增大的趋势;烧结温度逐渐降低,当Bi4Ti3O12掺杂量为50％时,烧结温度为1090℃.随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的容温变化率(AC/C)绝对值在正温范围内(25～125℃)逐渐减小,容温变化率(△C/C)在负温范围内(-55～25℃)先减小然后上升再下降.当Bi4Ti3O12掺杂量为26％时,BST陶瓷综合性能较好,其介电常数为1700,介质损耗为0.006,容温变化率的绝对值小于15％(-55～125℃),符合X7R特性,耐直流电压为5.0kV/mm,烧结温度为1120℃.     

Na-Ni掺杂对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7基陶瓷.研究Na~+、Ni~(2+)分别替代Bi~(3+)、Nb~(5+)对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷烧结特性和介电性能的影响.替代后样品的烧结温度从960℃降低到870℃左右.在-30℃～+130℃,陶瓷样品的温谱中出现明显的介电弛豫现象,弛豫峰所在温区较宽;当Ni~(2+)替代量增加到0.2时出现双弛豫峰.随着Ni~(2+)替代量增加,弛豫峰值温度向高温移动,弛豫激活能增加,两弛豫峰之间距增加.用缺陷偶极子和晶格畸变解释了Na-Ni掺杂Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7的介电弛豫现象.     

锰掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷制备工艺制备了(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3-xMnO_2压电陶瓷,分析了陶瓷样品的微观组织结构.实验结果表明,随MnO_2掺杂量的增多,陶瓷由四方相转变为正交相,晶粒的均匀性下降并生成K_3LiNb_6O_(17)相.研究了MnO_2不同掺杂量对陶瓷压电性能的影响.结果表明,随锰掺杂量的增加,材料逐渐变"硬",机电耦合系数k_p和压电常数d_(33)逐渐减小,同时Q_m逐渐增大;当MnO_2含量为0.8%(质量分数)时,陶瓷的机械品质因数达到最大,此时陶瓷的压电性能为:k_p=0.34,k_t=0.43,d_(33)=110pC/N,Q_m=401.3.