Nb掺杂PLZT压电陶瓷性能研究

探讨Nb2O5掺杂对Pb1-xLax(ZryTi1-y)1-x4O3(x=7%,0＜y＜1)(简称PLZT)压电陶瓷性能影响.通过X射线衍射及扫描电镜分析Pb1-xLax(ZryTi1-=y)1-x/4O3 0.5%NbzOs陶瓷的相组成和显微结构.结果表明合成温度1060℃时,可以得到钙钛矿结构.随着Nb2O5掺杂量的增大,四方相的含量减少,准同型相界向三方相移动.掺杂NbzO5的质量分数为0.5%,Zr/Ti=57.5/42.5时,得到的压电陶瓷介电、压电性能最优,εT33/ε0=3100,tan6=1.96%,d33=550PC/N,Kp=0.67.     

Nd掺杂K0.53Na0.47NbO3基无铅压电陶瓷的结构和性能

采用固相反应合成法制备稀土Nd掺杂0.942(Na0.53K0.47)NbO3-0.058LiNbO3(KNNLN)无铅压电陶瓷。采用XRD、红外和拉曼等方法对其结构进行表征,并测试其介电性能。结果表明:掺杂稀土Nd能够有效地固溶到KNNLN基体中;Nd掺杂通过Nb位替代而扰乱了Nb—O6键并使得其强度变弱,进而导致KNNLN样品的相结构变化。Nd掺杂量在1%~2%时,样品中出现了四方相和立方相共存区;随着Nd掺杂量的进一步增加,KNNLN的晶体结构发生从四方和斜方相共存向四方和立方相共存的连续变化;稀土Nd掺杂能够明显地提高样品的室温介电常数并在一定程度上降低KNNLN基陶瓷的室温介电损耗。2%Nd掺杂KNNLN压电陶瓷样品的压电系数d33和介电常数εr值分别约为128 pC/N和694。相比之下,未掺杂KNNLN压电陶瓷的d33和εr值分别约为87 pC/N和545。     

铁掺杂对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统电子陶瓷工艺制备了(PNW-PMS-PZT-x ω/%Fe2O3)四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明1150℃烧结陶瓷为纯钙钛矿相结构,随着Fe2O3掺杂量的增加,材料体系由四方相向三方相过渡;随着Fe2O3添加量的增加,晶粒逐渐变大.详细研究了不同剂量的铁掺杂对压电陶瓷介电和压电性能的影响,随着Fe2O3掺杂量的增加,εr,d33和kp逐渐增加,Fe2O3掺杂量为0.2ω/%时达到各自的最大值,然后逐渐降低;随着Fe2O3掺杂量的增加,tanδ和Tc逐渐减少,Qm逐渐增大.Fe2O3掺杂量为0.2 ω/%的PNW-PMS-PZT压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器.其性能为εr=1965,tanδ=0.0059,kp=0.642,Qm=1358,d33=360 pC/N和Tc=225℃.     

Nb2O5掺杂原位合成Al2O3/TiAl复合材料的组织与性能

以Ti、Al、TiO2和Nb2O5混合粉原位反应合成Al2O3/TiAl复合材料.借助差热分析探讨体系的反应过程,并对合成产物的微观结构和力学性能进行研究.结果表明:由于铝热反应释放了大量热量导致体系内温度较高,反应较早进行,利于实现低温致密化烧结.1200℃烧成后获得了γ ((α2/γ)双相组织.Nb2O5的加入细化了复相组织,提高了自生Al2O3颗粒的分散度及产物的致密度.加入适量Nn2O5后,复合材料的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性得到不同程度的提高;在Nb2O5掺杂量为6wt%时,硬度达到4.84GPa,抗弯强度为642MPa,断裂韧性达6.69 MPa·m1/2.复合材料的强化机制主要是由于Nb205的加入改善了复合材料的微观组织和使得Al2O3呈弥散分布.     

Nb2O5掺杂NiFe2O4陶瓷材料的显微结构和导电性能

以NiO、Fe2O3和Nb2O5为原料,采用固相烧结法合成陶瓷粉体,通过等静压-气氛烧结法制备Ni1-xNbxFe2O4(x=0,0.02,0.05,0.07,0.10,0.20)陶瓷试样,并对其进行导电性能测试。通过XRD、SEM、EDX、FTIR和XPS等分析手段对材料的物相组成、显微结构和微区成分进行表征,研究Nb2O5掺杂对陶瓷材料显微结构和导电性能的影响。结果表明:Nb2O5掺杂抑制NiFe2O4基体中NiO相的出现,过量时生成FeNbO4相;适量掺杂(x=0.05)有利于消除晶界孔隙,提高陶瓷的烧结密度;与未掺杂试样相比,掺杂Nb2O5的NiF2O4陶瓷材料的导电性均得到很大改善,其中掺杂量x=0.05的Ni0.95Nb0.05Fe2O4陶瓷试样在1 233 K的电导率较纯NiFe2O4的提高60%。     

V2O5溶胶掺杂Li1.05Nb0.55Ti0.55O3微波介质陶瓷的烧结特性及介电性能

研究了V2O5溶胶含量对Li1.05Nb0.55Ti0.55O3陶瓷烧结特性及介电性能的影响.实验结果发现,V2O5溶胶与基质形成低熔点LiVO3界面相,促使Li1.05Nb0.55Ti0.55O3烧结温度从1 100℃降至900℃;XDR表明,LiVO3相在烧结后期固溶入M相晶格中.随V2O5添加量增加,致密化温度降低,介电常数εr减少,品质因子Qf降低,频率温度系数τf变化较小掺加2%V2O5(质量分数,下同)溶胶的Li1.05Nb0.55Ti0.55O3陶瓷在900℃烧结2 h,其微波介电性能εt=60.2,Qf=3 868 GHz,τf=35.7×10-6/℃.     

Nb2O5对Al2O3／TiAl复合材料结构与性能的影响

利用Ti-Al-TiO2体系的放热反应,采用热压工艺原位合成了Al2O3/TiAl复合材料.研究了Nb2O5加入量对复合材料结构与力学性能的影响.结果表明,相组成中有γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al2O3和NbAl3相.随Nb2O5加入量的增大,复合材料的密度、相对密度和硬度逐渐增大;抗弯强度和断裂韧度在加入量为6%时达到最大,分别为398.5 Mpa和6.99 Mpa·m1/2,此后随其含量增大而降低.组织分析表明,随Nb2O5加入量的增加,Al2O3粒子团聚度减弱,沿晶界弥散分布,双相γ+α2片层组织不断细化,结构更加均匀.Nb2O5对力学性能的影响主要表现在调节相含量和细化组织.     

原位合成Al2O3颗粒增强双相TiAl基复合材料的组织与性能

以Ti-Al-TiO2反应体系为基础,添加不同含量的Nb2O5粉,采用压力协助原位合成Al2O3颗粒增强的双相TiAl基复合材料,对复合材料的组织和力学性能进行了分析讨论,并探讨了其增韧机制。结果表明：Nb2O5的掺杂使复合材料的相对密度和硬度得到提高,抗弯强度和断裂韧性在Nb2O5掺杂量为6%（质量分数）时达到最大,分别为398.38 MPa和6.992 MPa.m1/2。微观组织分析表明,获得了双相组织,Al2O3颗粒分布于基体晶界处;随Nb2O5的掺杂量增大,Al2O3颗粒呈细小弥散分布,同时基体晶粒尺寸也减小。双相基体晶粒的细化及Al2O3颗粒的弥散分布是赋予材料高韧性的主要增韧机制。     

Na2O含量对BaO-SrO-Nb2O5-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷微结构和性能的影响

采用熔融法制备NaO-BaO-SrO-Nb2Os-B2O3-SiO2玻璃陶瓷.借助DSC、XRD、SEM和电学性能测试研究不同含量的Na2O对其相组成、显微结构、介电性能、体积电阻率及击穿强度的影响.结果表明随着Na2O含量(摩尔分数)的增加,玻璃转变温度(Tg)和第一析晶放热峰(Tg1)温度逐渐降低,而第二析晶放热峰温度(Tg2)呈先降低后升高再降低的变化.经(800℃,3h)+(900℃,3h)热处理后,未添加Na2O的样品析出单相四方钨青铜结构的Ba0.5Sr0.5Nb2O6,而添加5%Na2O(摩尔分数)的样品变为单相Ba0.25Sr0.75Nb2O6.当Na2O为10%时,样品的主晶相仍为Ba0.25Sr0.75Nb2O6,但析出NaSr1.2Ba0.8Nb5O15和Na2Ba2Si2O7相;继续增加Na2O量到15%时,样品的晶相种类不变而衍射峰强度有所增强.样品的介电常数随Na2O含量的增加呈“N”字形变化,样品的体积电阻率和击穿强度随Na2O含量的增加而降低,未添加Na2O试样的击穿强度最大为1500kWcm,其储能密度达3J/cm3.     

去除Ta2O5/Nb2O5中杂质S的工艺研究

从理论和实际应用方面,研究了去除Ta2O5/Nb2O5中杂质S的方法.通过对制取高纯Ta2O5和Nb2O5的中间产品高纯Ta（OH）5/Nb（OH）3进行过氧化处理,改变Ta,Nb,S等元素在物料中的存在方式,增大了含S杂质的溶解性,降低了物料对含S离子的吸附能力及硫酸盐的分解温度,通过洗涤、焙烧达到有效去除产品中杂质元素S的目的.该方法可在不影响Ta2O5/Nb2O5产品质量的情况下,使杂质S降低到0.0001%以下.     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。     

Pt-Rh-Pd/CeO2-La2O3/Al2O3催化剂的制备与表征

用共浸渍法制得了Pt-Rh-Pd/CeO2-La2O3/Al2O3催化剂,采用X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征,使用配气测试系统对催化剂的活性进行评价。正交试验结果表明,对CO的氧化,选择最佳催化剂的配比为Pt-Rh-Pd 0.1%,CeO2 5%,La2O3 4%,对NO的还原,其最佳配比为Pt-Rh-Pd 0.1%,CeO2 4%,La2O3 4%。稀土氧化物(La2O3、CeO2)作为助剂,能改善Pt-Rh-Pd/CeO2-La2O3/Al2O3催化剂的催化性能,但不能起主要作用。     

Al2O3/Au/Al2O3层状阻氚薄膜

采用磁控溅射法在316L不锈钢基体上分别沉积单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜。采用气相渗透法在500℃,氘分压为0.06 MPa条件下测试了薄膜的阻氘性能。结果表明,3种薄膜氘渗透后,薄膜的形貌良好,无开裂、无剥落的现象,氘渗透率减低因子均比316L不锈钢基材增大一个数量级以上,阻氘效能按单层Al2O3膜、单层Au膜以及Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜依次递升。Al2O3/Au/Al2O3层状薄膜的优异阻氘效能可归因于,延性的Au夹层使层状薄膜的力学性能得到显著提高;Al2O3层能阻止Au与基体间互扩散,使Au能充分发挥阻氘效能。本研究表明,由贵金属与陶瓷阻氚材料构成的层状薄膜是发展阻氚涂层的新途径。     

Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3触头材料的研究

采用粉末冶金方法制备了新型银-稀土氧化物触头材料Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3。利用扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS），对Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3触头材料的显微组织进行了分析，并对其进行了通断能力、温升及侵蚀量的实验。新型材料Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3通过了通断能力实验，与Ag／CdO相比平均温升相近，但侵蚀量仅约为Ag／CdO的2／3。由实验结果可知，此材料具有较好的物理、机械、电气性能及较低的成本，具有很好的应用前景和经济效益，有望成为一种可替代Ag／CdO的无毒新型触头材料。     

A new contact material—Ag／SnO2—La2O3—Bi2O3

A super-fine compound powder,Ag/SnO2 La2O3 Bi2O3,has been obtained using the chemical coprecipitation method.And a new contact material,Ag/SnO2 La2O3 Bi2O3,was produced by the powder metallurgy method.Its properties are as follows:the density is 9.75-9.93g/cm^3,the resistivity is 2.31-2.55μΩ.cm.the hardness is 880-985 MPa.Its microstructure shows that the fine oxides have a uniform distribution in the silver matrix.The results of make-break capacity and temperature rise testing show that the new material has better ability of anti-arc erosion and lower temperature rise than that of commonly used Ag/CdO.     

PMN-PNN-PT陶瓷晶粒异常长大研究

采用两步法和等离子放电烧结技术制备出了致密的单一钙钛矿相的PMN-PNN-PT陶瓷,对其高温热处理后晶粒异常长大进行了研究.发现添加5%(质量分数)过量PbO有助于晶粒的异常长大,观察到了3种典型的异常长大晶粒,为下一步固态法制备该组成单晶打下了基础.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi3/8Co1/4Mn3/8O2纳米纤维的合成与电化学性能

以溶胶前驱体为纺丝液,通过静电纺丝法合成锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi3/8Co1/4Mn3/8O2纳米纤维.采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、充放电实验对纳米纤维的形貌、结构和电化学性能进行研究.结果表明,纳米纤维的直径在150～200 nm之间,且具有典型的α-NaFeO2层状结构.LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi3/8Co1/4Mn3/8O2纳米纤维的首次放电容量均超过170 mAh·g-1,50次循环后容量保持率在90%以上.     

Nano/Micro-Laminated (ZrO2–Y2O3)/(Al2O3–Y2O3) Composite Coatings and Their Oxidation Resistance

Nano/micro-laminated (ZrO₂–Y₂O₃)/(A1₂O₃–Y₂O₃) composite coatings were deposited onto an Fe–25Cr–7Ni–N alloy substrate by using alternate electrochemical and sintering processes. The thickness of each layer was in the range of 80–500 nm. Experimental results indicated that the multi-laminated coatings were more effective in providing oxidation resistance than monolithic ZrO₂–Y₂O₃ or A1₂O₃–Y₂O₃ coatings, with the oxidation resistance of the former increasing with increasing number of laminated layers. The microstructural studies suggest that the laminated coatings possess the advantages of these two types of coatings and avoid the weakness of single ZrO₂–Y₂O₃ or A1₂O₃–Y₂O₃ coatings. Reactive elements Y and Zr also played a role in this nano-layered setting in improving the oxidation resistance of the coatings.     

PMN-PNN-PT单晶的固相法生长研究

采用两步法和埋入PMN-PT单晶为模板的等离子放电烧结（SPS）技术制备出了致密的单一钙钛矿相的PMN-PNN-PT陶瓷，随后在1200℃下退火100h来诱导晶体的生长。实验结果表明，PMN-PNN-PT单晶〈111〉方向的生长速度明显快于〈001〉方向，而〈111〉方向生长的晶体形状为V字形，这是由钙钛矿结构的生长机理决定的，钙钛矿结构晶体的生长是通过〈001〉方向的层状生长来实现的。