压电陶瓷基片的流延成型工艺探讨

已摸索出一套在引进的流延设备上使用国产原料成型压电陶瓷滤波器基片的流延成型工艺。文中讨论了影响流延质量的主要因素,并给出了具有实用意义的实验结果。     

流延成型制备NBT基无铅压电织构陶瓷的研究

采用流延成型工艺,以片状Bi2.5Na3.5Nb5O18(BINN5)微晶为模板制备出(BiNa)0.5TiO3-BaTiO3(NBT)织构陶瓷,研究了微晶模板含量与陶瓷的微观组织结构间的关系。研究结果表明,采用流延成型工艺成功制备出晶粒定向排列的NBT无铅压电织构陶瓷。随着微晶模板质量分数的增加,陶瓷织构度增大;当烧结温度为1 225℃,微晶模板质量分数为20%时,NBT基陶瓷的织构度最大。     

SiO2掺杂低温烧结PMMNS压电陶瓷的结构和性能

采用固相二步合成法制备SiO2掺杂Pb(Mg1/3Nb2/3)0.05(Mn1/3Nb2/3)0.04(Mn1/3Sb2/3)0.01Zr0.45Ti0.45O3(PMMNS)压电陶瓷,探讨了不同SiO2掺杂量对陶瓷样品的相结构和机电性能的影响。结果表明:在烧结温度为980℃时,可以得到纯钙钛矿结构PMMNS陶瓷。SiO2的加入,明显降低了PMMNS陶瓷的烧结温度。当SiO2的掺杂量为质量分数0.10%时,所得性能最佳:kp=0.51,d33=323pC/N,Qm=1475,tanδ=0.0038和εr=1762。     

用流延法生产优质Al2O3陶瓷基板

讨论了流延法生产Ａｌ２Ｏ３陶瓷基板中影响度公差，表面粗糙度和产生干燥缺陷的各种因素，提出改进的措施与途径。从而稳定地大批量生产无缺陷的优质Ａｌ２Ｏ３基板。     

低温烧结CuO改性PZT压电陶瓷性能研究

为了降低铅基压电陶瓷的烧结温度,采用传统固相法制备了CuO掺杂改性的Pb (Zr0.52Ti0.48)2O3 (PZT)二元压电陶瓷.研究了CuO掺杂对所制PZT陶瓷的结构和性能的影响.XRD显示随CuO掺杂量增加,特征峰向低角度移动,SEM显示烧结晶粒先增加后减小,CuO的加入促进了烧结.CuO和PbO生成低共熔物,...     

六边管型压电陶瓷致动器的制备方法及性能研究

研究了一种异型管压电陶瓷结构器件的制备工艺方法,并用该方法制备出等效尺寸为(O)5.5mm ×57 mm×0.5 mm六边形管结构压电陶瓷致动器.结果表明,采用流延工艺薄膜缠绕成型法制备的管材尺寸范围为等效直径(O)(1～40) mm,长0～100mm,壁厚0.2～5.0 mm;(O)5.5mm×57 mm×0.5mm的六边形管结构压电陶瓷致动器可在直流(-300～+300V)范围内工作,最大可调节位移约20 μm;器件的正电压收缩滞后性明显优于负电压下的伸长滞后性,存在正负电压滞后性不对称现象;与叠层致动器相比,六边形管型致动器在抗弯曲特性、频率响应、阵列密排特性及电容特性方面具有明显的优势.     

PNN-PZT陶瓷流延浆料流变性能研究

以体积比为7:3的丁酮和无水乙醇为混合溶剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂,邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂,玉米油为分散剂配制了PNN-PZT陶瓷流延浆料。研究了浆料球磨时间、固相体积分数以及各有机添加剂用量对其流变性能的影响。结果表明:当w(分散剂)为0.75%,w(粘结剂)为4.17%,球磨时间为8h,固相体积分数为75%,ζ(增塑剂:粘结剂)为0.6时,浆料流变性能良好,浆料黏度在2500mPa·s左右。     

低温共烧PSN-PZT压电陶瓷的研究

以固态氧化物为原料,采用一次合成工艺制备PSN-PZT压电陶瓷,并研究PSN含量、B位离子Nb缺位量、ZrO2的减少量、微量添加元素、烧结工艺参数对陶瓷压电性能的影响。结果表明:PSN的加入使PZT的准同型相界点向富钛方向移动,当PSN的摩尔分数为3%,材料的最佳锆钛比r(Zr/Ti)=1.04。B位离子Nb的缺位可大幅度降低材料的烧结温度,在Nb缺位量为10%时,可使材料的烧结温度降低到(1 110±20)℃,同时保持优异的压电性能:居里温度TC=339℃,压电常数d33=427 pC/N,介电常数3εT3/0ε=1 750,机电耦合系数kp=0.72,介电损耗tanδ=0.014。     

SiO2对低温烧结PMSZT压电陶瓷性能的影响

探讨了低温烧结时SiO2掺杂对锑锰锆钛酸铅Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3(PMSZT)压电陶瓷性能的影响,通过X-射线衍射及扫描电镜分析Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3 w(SiO2)(w=0.05%~0.30%,质量分数)陶瓷的相组成和显微结构。结果表明,合成温度900℃时,可得到钙钛矿结构。w(SiO2)不同时PMSZT试样均为四方相和三方相共存,随着w(SiO2)的增加,三方相在准同型相界中的比例略有增加。当w(SiO2)=0.10%时,得到电性能优良的压电陶瓷,相对介电常数3Tε3/0ε=1 290,介质损耗tanδ=0.4%,压电常数d33=264 pC/N,机电耦合系数kp=0.59,机械品质因数Qm=3 113。SiO2的加入使PMSZT陶瓷的居里温度降低,谐振频率随温度的变化几乎都是正。     

乙醇基溶胶 凝胶法制备BNKLT粉体及压电陶瓷

以乙醇为溶剂,氧化物和碳酸盐为原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了Bi0.5(Na0.7K0.2Li0.1)TiO3(BNKLT)纳米粉体和无铅压电陶瓷.利用IR,TG-DSC,XRD,SEM等测试技术研究了乙醇基Sol-Gel法制备BNKLT纳米粉体及无铅压电陶瓷的工艺参数.实验表明,乙酰丙酮与钛酸四丁酯的摩尔比N≥1.0时,反应温度60℃,pH=2.0～2.5时,能制备出稳定性良好的乙醇基溶胶,凝胶在600℃内预烧即可获得单一钙钛矿结构的BNKLT纳米粉体,晶粒大小约(O)20 nm,并于1 050 ℃条件下烧结出致密度较高的陶瓷.性能测试表明,该方法制备的压电陶瓷俱有优良的电学性能:压电常数d33=192 pC/N,机电耦合系数kp=0.32,介电常数εr=1 096,介电损耗tan δ=0.039,品质因数Qm=79.     

Effect of Sintering Temperature on the Properties of Fused Silica Ceramics Prepared by Gelcasting

Fused silica ceramics were fabricated by gelcasting, by use of a low-toxicity N′N-dimethylacrylamide gel system, and had excellent properties compared with those obtained by use of the low-toxicity 2-hydroxyethyl methacrylate and toxic acrylamide systems. The effect of sintering temperature on the microstructure, mechanical and dielectric properties, and thermal shock resistance of the fused silica ceramics was investigated. The results showed that sintering temperature has a critical effect. Use of an appropriate sintering temperature will promote densification and improve the strength, thermal shock resistance, and dielectric properties of fused silica ceramics. However, excessively high sintering temperature will greatly facilitate crystallization of amorphous silica and result in more cristobalite in the sample, which will cause deterioration of these properties. Fused silica ceramics sintered at 1275°C have the maximum flexural strength, as high as 81.32 MPa, but, simultaneously, a high coefficient of linear expansion (2.56 × 10^?6/K at 800°C) and dramatically reduced residual flexural strength after thermal shock (600°C). Fused silica ceramics sintered at 1250°C have excellent properties, relatively high and similar flexural strength before (67.43 MPa) and after thermal shock (65.45 MPa), a dielectric constant of 3.34, and the lowest dielectric loss of 1.20 × 10^?3 (at 1 MHz).     

高锂含量碱金属铌酸盐的结构与性能研究

采用传统固相法陶瓷制备工艺制得高锂铌酸基无铅压电陶瓷体系xLiNbO3-(1-x)(Na0.5K0.5)NbO3(简写为xLN-(1-x)NKN,其中x=0.146,0.236,0.292,0.348,0.361,0.382,0.438,0.472,0.500,0.528,0.618),研究了该体系的晶相结构,断面形貌及电学性能随x的变化。研究表明,随x的增加,样品主晶相有一个四方钙钛矿到四方钨青铜结构再到LiNbO3三方结构的过程;压电常数d33随着x的增加而减小,但在x=0.236~0.438时保持相对稳定,约为75~80 pC/N;当x=0.5时,居里温度TC为537℃,此系列陶瓷适用于高温环境的压电陶瓷。     

Enhanced Piezoelectric Properties and Tunability of Lead-Free Ceramics Prepared by High-Energy Ball Milling

Zirconium-doped barium titanate Ba(Zr_0.15Ti_0.85)O₃ lead-free ceramics (hereinafter referred to as BZT) were synthesized using the solid-state reaction method by adopting the high-energy ball milling technique. Nanosized BZT powders resulted from high-energy ball milling, which in turn enhanced the dielectric and piezoelectric properties of the ceramics. A single-phase perovskite structure free from secondary phase peaks was observed for sintered BZT samples, and a relative density of ～94% of the theoretical density was achieved. The electric-field-induced polarization-current data indicate the ferroelectric nature of the samples. Unipolar strain as high as 0.12% was realized for the ceramics sintered at 1350°C, indicating their potential for use in actuator applications. Very high tunability of >70% for these ceramics is also reported.     

溅射法制备ZnO薄膜结构及光学特性

采用直流磁控溅射镀膜工艺在玻璃基片上沉积了具有良好c轴择优取向的znO薄膜.用组合式多功能光栅光谱仪测得透光率均在85%以上;用AXRF分析了退火前后薄膜的物相,并用原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌.样品通过空气中退火,薄膜结晶质量明显提高,晶粒有所长大,取向更加一致.在室温下用荧光分光光度计分析了薄膜的发光特性,观测到明显的紫外光发射(波长为386 nm)和波峰为528nm的一"绿带"宽峰.紫外发射是由于导带和价带之间的电子跃迁,宽峰是源于晶体的缺陷.     

制备工艺对PZT陶瓷压电性能的影响

分别采用两步预烧工艺和传统一次预烧工艺制备了0.13Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.01Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.86Pb_(0.82)Ba_(0.08)Sr_(0.10)Ti_xZr_(1-x)O_3(0.48≤x≤0.51)陶瓷粉体,再通过传统固相烧结法将两种粉体制备成压电陶瓷。研究了前驱体煅烧工艺和锆钛比对压电陶瓷性能的影响。结果表明,两种制备的压电陶瓷均为纯净的钙钛矿结构。两步预烧法可提高陶瓷的压电、机电性能,但介电性能降低。两步预烧法制备陶瓷的压电常数d33最高可达884pC/N,平面机电耦合系数kp可达66.4%,相对介电常数εr为5 742。采用传统固相法制备陶瓷的d33和kp分别降低到755pC/N和56.1%,ε_r则提高到7 324。     

压电微致动器元件的制作及特性分析

目的是设计和制作一种新型压电微致动器,用于高密度硬盘磁头的精确定位。其中,压电元件由传统的或改进的溶胶-凝胶工艺制备并利用反应离子刻蚀成型,压电层厚度范围为0.6~3μm。采用X-射线衍射和原子力显微镜等对PZT薄膜的物相、表面形貌以及颗粒尺寸等进行分析。结果显示,随着PZT层厚度从0.6~3μm的不断增加,其内部颗粒尺寸也相应增大,粗糙度越低。此外,该微致动器的驱动机理通过多普勒干涉仪进行测量。结果表明,对于封装了3μm厚PZT元件的U型微致动器悬臂装置,在±20 V交变电压作用下,微致动位移达到1.146μm,谐振频率超过22 kHz。     

sol-gel法制备之纳米钡铁氧体微波性能的研究

利用柠檬酸sol-gel法合成了六方晶系M型钡铁氧体,采用XRD、原子力显微镜对其晶型、粒径分布及显微结构进行了研究,利用网络分析仪对铁氧体的微波性能进行了分析,并分析了其改性思路。结果表明:实验制得粉体为纯净的M型钡铁氧体,其粒度在50nm左右,并且在4.5~5.5GHz范围内,具有良好的吸波性能。     

溶胶-凝胶法制备ITO薄膜的光电性能研究

采用溶胶-凝胶旋转涂膜工艺,在普通玻璃基片上制备了掺锡氧化铟(ITO)纳米透明导电薄膜。采用紫外-可见透射光谱和四探针技术,研究了不同Sn掺杂量、不同热处理温度和热处理时间以及不同涂层对薄膜光学和电学性能的影响。结果表明薄膜的方块电阻随Sn掺杂量的增大和热处理温度的升高先降低后增加,在适宜的温度范围内薄膜在可见光区平均透过率随热处理温度升高而增加。在一定的温度下,随着热处理时间的延长,ITO薄膜的方块电阻先降低后增加,透射率先增加后降低。在最佳工艺条件下,采用溶胶-凝胶法制备的ITO薄膜平均可见光透过率达86%,薄膜方阻为322Ω/□。