Mn掺杂对Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷结构和微波性能的影响研究

移动通讯技术的迅猛发展促进了微波陶瓷技术的进步,Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3基复合钙钛矿微波陶瓷得到了广泛关注。以Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3为基体材料,通过掺入Mn替代少部分高温易挥发的Co,XRD和Raman结果表明,掺入Mn可显著地提高Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷B位阳离子的1∶2有序度,进而提高其微波性能。且随着掺入量的增大,有序度呈现先增后减的趋势,最高为~36%。当Mn掺杂量(x)为0.015时,Ba[(C_(o0.985)Mn_(0.015))_(1/3)Nb_(2/3)]O_3陶瓷在1380℃烧结6 h可获得最佳微波性能:ε_r=31.18,Q×f=31779 GHz,τ_f=-2.35 ppm/℃。     

ZrO_2掺杂对Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相烧结法制备Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3+x%ZrO_2(BMZT)微波介质陶瓷,研究了ZrO_2掺杂对Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3(BMT)微波介质陶瓷结构和介电性能的影响。结果表明:陶瓷体系中存在2种相,主晶相Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3和附加相Ba_(0.5)TaO_3。随着x的增大,陶瓷体系的相结构由六方结构逐渐向立方结构转变,同时有序相由1:2有序结构逐渐向1:1有序结构转变。添加适量的ZrO_2可以促进液相烧结,当x=8时,陶瓷致密化烧结温度由纯相时的1 650℃以上降至1 450℃,表观密度ρ=7.568 g/cm~3,相对理论密度达到99.1%,BMZT体系拥有良好的微波介电性能:相对介电常数ε_r=25.5,品质因数与谐振频率的乘积Qf=137 600 GHz(8GHz),谐振频率温度系数τ_f=0.3×10~(-6)/℃。     

中温BaO-TiO_2-Nd_2O_3系陶瓷的结构和介电性质研究

应用SEM,EDAX和XRD等技术,研究了中温烧结的BaO-TiO_2-Nd_2O_3系陶瓷的结构和介电性质。实验结果表明,该系统的主晶相是三元化合物BaNd_2Ti_5O_(14)。在这一系统中分别掺入适量的PbO和2Bi_2O_3·3TiO_2获得了优良的中温热稳定独石电容器瓷料;引入不同量的CaTiO_3可得到一系列不同α_3的热补偿独石电容器瓷料。     

前驱体制备(1-x)CaTiO3-xCa(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷的微波介电性能

以ZnNb2O6为前驱体,通过固相反应合成了(1-x)CaTiO_3-xCa(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3体系微波介质陶瓷。对固溶体进行了结构与性能测试,研究了体系结构与性能随组份变化规律。结果表明,由于Zn,Nb对Ti的B位取代增大了B-O八面体的倾斜角,从而导致随着Ca(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3含量从0.2增加至0.8,介电常数从109减小为49,Q×f值从8340GHz增至13200GHz,频率温度稳定系数由321ppm/℃降为-18ppm/℃。在x=0.7时获得ε_1≈56,Q×f≈11500GHz,τ_f≈-5ppm/℃的最佳性能。     

Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_3二元系陶瓷的介电性质和钙钛矿相的形成机制

制备 Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(PZN)基陶瓷电容器,最主要的问题是形成有害于介电性质的焦录石相。实验表明,固相反应法很难合成钙钛矿结构的 PZN 陶瓷,于1000经固相反应的产物是含立方焦录石的混合物,在 PZN 中添加0.53mol 的 PFW,试样中的钙钛矿相超过97%。通过对 Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_3(PFW)结晶化学和烧结机理的分析,证明在 PZN 中添加 PFW 能减少或抑制焦录石的形成。本文报导了 PZN-PFW 二元系陶瓷的相关系和介电性质,探讨了钙钛矿相的形成机理。     

(1-x)Nd(Zn_(1/2)Ti_(1/2))O_3-xSrTiO_3微波介质陶瓷的结构与性能研究

通过传统固相合成工艺制备了(1-x)Nd(Zn_(1/2)Ti_(1/2)O_3-xSrTiO_3(x=0.0,0.2,0.4,0.5,0.6,0.8)(NZST)微波介质陶瓷。研究了SrTiO_3的添加量x对NZST陶瓷的烧结性能、晶相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。结果表明:NZST陶瓷的体积密度随着x值增大而减小,并在1350℃可以烧结致密;XRD结果显示,在x取值的整个范围内,体系均形成两相复合系统;随着SrTiO_3的添加量x的增加,NZST陶瓷的微波介电性能呈现线性的变化规律。当x=0.5时,可获得谐振频率温度系数近零的微波介质陶瓷,其微波介电性能为:ε_r=52.5,Q×f=15834 GHz,τ_f=5.48×10~(-6)/℃。     

Pb(Mn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3-PbZrO_3陶瓷的电畴研究

本文研究了Pb(Mn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3-PbZrO_3 三元系统陶瓷材料,采用长时间的保温,使陶瓷中晶粒充分长大,获得100μm 左右的粗晶,并将样品磨制成厚度为18μm的超薄光薄片,在偏光显微镜下能清晰地观察到条带状、环带状、折状和波状电畴等。     

Sr和Mn复合掺杂对Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3微波介电性能的影响

采用固相法,选择SrCO_3和MnO_2通过A/B位复合掺杂Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3体系,制备了(Ca_(15/16)Sr_(1/16))_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)Ti_(1-x)Mn_xO_3微波介质陶瓷,研究了Sr~(2+)含量固定为1/16时,不同Mn~(4+)含量对陶瓷微波介电性能的影响。结果表明,复合掺杂使陶瓷致密化温度由1 300℃逐渐降低至1 200℃,随着Mn掺杂量增加,晶胞体积和晶粒尺寸均略有减小,陶瓷致密度逐渐提高。(Ca_(15/16)Sr_(1/16))_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)Ti_(0.94)Mn_(0.06)O_3陶瓷在1200℃烧结5h具有优良的微波介电性能:相对介电常数ε_r=113,品质因数Q_f=4705 GHz,谐振频率温度系数τ_f=36 ppm/℃。     

前驱体合成法制备O.34CaTiO3-O.66Ca(Mg1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷

用前驱体合成法制备了0.34CaTiO3-0.66Ca(Mg1/3Nb2/3)O3复合钙钛矿型微波介质陶瓷,并研究了烧结温度、烧结时间对材料介电性能的影响.结果表明:CMNT陶瓷在1300℃下保温5h的条件下烧成时,获得较好的微波介电性能,微波介电性能:εr为59.5,Q·f值为29,700GHz(6.7GHz下).     

Pb(Zn1/3Nb2/3)O3基陶瓷预合成和烧结工艺的研究

基于Swartz and Shrout的二次合成法,采用改进的两步法,将部分原料预合成,一次烧结合成具有100%钙钛矿结构的75Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-10PbTiO3-15BaTiO3固溶体陶瓷.首先一次性称量PbO,然后和ZnNb2O6混合,在660～800℃预合成,将预合成产物粉碎后再与TiO2和BaCO3按化学计量称量,充分混合后,在1060～1140℃保温1～2h烧结成陶瓷试样.实验结果表明:改进的两步法工艺能够将预合成温度降为660℃,烧结温度能被拓宽到80℃获得100%钙钛矿结构的固溶体陶瓷.不同于传统的预合成和烧结,改进的两步法工艺简单、有效,在预合成阶段没有形成钙钛矿相,烧结阶段陶瓷的成瓷和致密化同时进行,完成了中间相向钙钛矿相的转变,获得了介电性能优良的陶瓷试样.     

添加剂对Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Sr(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷介电性能的影响

研究了MnCO3,BaZrO3对 0 .35Ba(Zn1 /3Nb2 /3)O3(BZN) -0 .65Sr(Zn1 /3Nb2 /3)O3(SZN)陶瓷介电性能的影响。研究表明 :添加MnCO3,BaZrO3时 ,对陶瓷的烧结均起促进作用 ,增大介电常数。加入 1% (质量分数 )的MnCO3可使陶瓷具有较小的介质损耗 ,同时MnCO3对陶瓷的介电常数温度系数具有正向调整作用。加入BaZrO3后通过生成液相而减少了第二相Ba5Nb4O1 5,BaNb2 O6 的生成。所制备的 ( 0 .35BZN -0 .65SZN) 0 .1%MnCO3陶瓷的εr≈ 43.6,αε≈ -8× 10 - 6 /K ,tanδ =0 .6× 10 - 4 ,且烧结温度低于 130 0℃。     

xPb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3–(1–x)Pb(Zr_(0.48)Ti_(0.52))O_3压电陶瓷的准同型相界与介电性能

采用铌铁矿预产物合成法制备组成在准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB)附近的xPb(Mg1/3Nb2/3)O3-(1-x)Pb(Zr0.48Ti0.52)O3(PMN-PZT,x=0.125,0.15,0.175,0.2,0.225,0.25,摩尔分数)压电陶瓷。X射线衍射和Raman光谱分析表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相,未探测到其他杂相;随PMN含量的增加,PMN-PZT压电陶瓷的相结构从四方相逐渐向菱方相转变,该体系的MPB组成在x=0.2附近,而且其相结构为四方相与菱方相共存。陶瓷断口的扫描电镜观察表明:陶瓷的晶粒尺寸约1～3μm。陶瓷的介电温谱表明:x=0.2,陶瓷的Curie温度为308.8℃,峰值介电常数约为16380,室温压电常数为351pC/N;陶瓷的Curie温度随PMN含量增加线性下降。     

固相反应法钙钛矿型Pb（Zn1／3Nb2／3）O3的合成

用XRD法研究了八面体择位能大的离子对合成钙钛矿型Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))0_3[PZN]多晶材料的影响。通过对PZN结晶化学参数的分析,认为八面体择位能大的Mn~(3 )离子能有效的抑制焦录石的形成。结果表明在PZN中添加1wt％MnCO_3就能获得完全无焦录石的钙钛矿型结构的PZN陶瓷。文中讨论了相组成和钙钛矿相的稳定机理。     

铌鲜酸铅弛豫型铁电陶瓷的介电老化行为研究

通过典型弛豫型铁电陶瓷铌镁酸铅介电老化行为的研究,发现高温区的Ｄｅｂｙｅ型弛豫过程与介电过程电老现象存在有机联系,指出复合钙钛矿弛豫型电体的结构缺陷特征对其介电老化起着重要作用,介电极化行为与老化行为对比分析和恒温经时老化研究表明,外的局域化电子和空穴对铁电微畴畴壁“钉扎”效应产生失电体介电化行为的快过程。     

铌镁酸钙/钛酸钙多层异质薄膜中的晶格失配与粗糙度累积

采用Pechini法制备Ca(Mg1/3Nb2/3)O3(CMN)及CaTiO3(CT)前驱体溶液,用液相旋涂技术按照一定的排布方式制备了总厚度相同而异质界面数不同的CMN/CT异质结构介电薄膜。研究表明:无论是CMN还是CT,其同质层间均会由于前一层的籽晶作用而产生粗糙度的累积,从而对其相结构、微观形貌和介电性能产生不利影响。异质层间的晶格失配可以消除这种粗糙度累积效应,改善薄膜的相结构和微观形貌。随着薄膜中异质界面数的增加,获得了结晶较好的单一钙钛矿结构异质薄膜,薄膜表面粗糙度降低,介电性能得到提高。     

Li和Sn掺杂Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷的结构和介电性能

采用固相反应法制备(Bi2-xLix)(Za2/3Nb1.1833Sn0.15)O7陶瓷,研究了Li+替代Bi3+对(Bi2-xLix)(Zn2/3Nb1.1833Sn0.15)O7陶瓷样品结构和介电性能的影响.结果表明:当Li+替代量x≤0.1时,相结构保持单一的单斜焦绿石相;在-30~130℃,介电损耗出现明显的弛豫现象: x=0.025、0.05、0.075和0.1时,样品的介电弛豫峰值温度分别为5、85、100℃和92℃.运用缺陷偶极子模型解释了介电弛豫现象,分析了介电弛豫峰值温度差异的原因,介电弛豫的不对称性符合普适弛豫定律.     

Na-Zr替代对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

研究Na+替代Bi3+、Zr4+替代Nb5+对铋锌铌基陶瓷烧结特性、显微结构和介电性能的影响。结果表明:替代后样品的烧结温度从1000℃降低到880℃;在-30～+130℃,样品温谱出现明显的介电弛豫现象;弛豫峰值温度随Zr4+替代量增加向高温方向移动,弛豫过程的激活能在0.3eV左右。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Zr掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7的介电弛豫现象作出解释。     

铅系复合钙钛矿Pb（Fe_（1／2）Ta_（1／2））O_3铁电陶瓷的介电弛豫

用普通合成法制备了纯钙钛矿结构相的Ｐｂ（Ｆｅ＿（１／２）＝Ｔａ＿（１／２））Ｏ＿３（ＰＦＴ）陶瓷，并进行了９００℃退火热处理。对其介电性质测试结果表明，未热处理与热处理过的ＰＦＴ陶瓷在０．１～１００ｋＨｚ频率下均表现出介电弥散性转变。未热处理的ＰＦＴ陶瓷最大介电常数对应的温度（Ｔ＿０）不随测量频率变化；热处理过的ＰＦＴ陶瓷在此频率范围Ｔ＿０值表现出明显的频率依赖性（频率色散），即ΔＴ＿０＝５℃。由此可以认为ＰＦＴ是弛豫铁电体。ＸＲＤ结果表明，未热处理的ＰＦＴ陶瓷无超晶格衍射；而热处理过的ＰＦＴ陶瓷则有较弱的（１１１）超晶格衍射。利用有序－无序转变理论及超顺电结构模型对其结构与性质进行了探讨。     

Pb（Zn1／3Nb2／3）O3基陶瓷固相反应中的相变过程

用两次合成工艺,按Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(PZN)的化学计量比合成的陶瓷为一种立方焦绿石相和PbO的混合物,其中立方焦绿石相为主晶相。该焦绿石结构的分子式为Pb_2ZnNb_2O_8,Fd3m空间群,Z=6,α=10.62(?)。在PZN基陶瓷中引入钙钛矿结构的子晶(如BaTiO_3),将促进其周围的Pb_2ZnNb_2O_8与PbO结合,形成钙钛矿结构的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3。     

锂电子电池材料LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2的制备方法

LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2作为一种新型的锂离子电池正极材料,其理论容量高达278mAh.g^-1,具有a—NaFeO2型层状结构,制备方法主要高温固相合成法、共沉淀法、流变相反应法、溶胶-凝胶法等,文章对制备方法进行了重点沦述,讨论了相应的电化学性能、结构特征和目前存在的问题,并对层状LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2正极材料的发展进行了展望。