复合烧结助剂对Ca_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)TiO_3微波介质陶瓷低温烧结与性能研究

研究了以Ca_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)TiO_3(CLST-0.7)为基料,复合添加10 wt%CaO-B_2O_3-SiO_2(CBS)、4 wt%Li_2O-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3(LBSCA)和0～2 wt%CuO氧化物为烧结助剂的微波介质陶瓷的低温烧结行为及微波介电特性.结果表明:随着CuO添加量的增加,陶瓷体积密度、介电常数ε_r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值,都呈先增加后降低,频率温度系数τ_f呈降低的趋势.添加10 wt%CBS、4.0 wt% LBSCA和1.0 wt%CuO的CLST-0.7微波介质陶瓷,在900 ℃烧结5 h具有较佳的微波介电性能:ε_r ＝ 67.31,Qf ＝ 2197 GHz,τ_f＝40.28 ppm/℃.     

(1-x)Ca_(15/16)Sr_(1/16)TiO_3-xLi_(1/2)Nd_(1/2)TiO_3陶瓷的相组成、显微结构及微波介电性能

采用传统固相法合成了(1-x)Ca_(15/16)Sr_(1/16)TiO_3-xLi_(1/2)Nd_(1/2)TiO_3(CST-LNT)系列微波介质陶瓷材料,研究了该系列材料的物相组成、显微结构及微波介电性能。XRD分析结果表明所有样品均为钙钛矿结构,无二次相出现。随着Li_(1/2)Nd_(1/2)TiO_3的加入,陶瓷平均晶粒尺寸下降,表明Li_(1/2)Nd_(1/2)TiO_3会抑制晶粒生长。随着x的增加,介电常数下降,频率温度系数向负方向移动。当x=0.85时,1250℃保温4 h可以得到优良的微波介电性能:ε_r=125.4,Q×f=2230GHz,τ_f=+14.4 ppm/℃。     

共生铋层状压电陶瓷(Li_(0.5)Bi_(0.5))_xBa_(1–x)Bi_8Ti_7O_(27)的结构与性能

采用传统固相法制备了(Li_(0.5)Bi_(0.5))_xBa_(1–x)Bi_8Ti_7O_(27)共生铋层状结构无铅压电陶瓷,采用(Li_(0.5)Bi_(0.5))~(2+)复合掺杂取代A位的Ba~(2+)以调节其晶体结构,提升其Curie温度及综合电学性能,从而达到拓宽该体系高温应用领域的研究目标。(Li_(0.5)Bi_(0.5))~(2+)的引入使陶瓷的压电常数d_(33)从8 pC/N最高提升至18.5 pC/N,Curie温度从480℃提升至633℃。体系正交畸变程度增加,体系剩余极化强度与结构畸变有关,且与压电常数的变化规律一致。(Li_(0.5)Bi_(0.5))_(0.6)Ba_(0.4)Bi_8Ti_7O_(27)陶瓷的综合电性能最佳,为高温压电领域提供了潜在的候选材料。     

Ca_(0.7)Bi_(0.15)Na_(0.15)TiO_3-NdAlO_3复合陶瓷微波介电性能研究

通过传统固相烧结法制备了(1-x)(Ca_(0.7)Bi_(0.15)Na_(0.15)TiO_3)-xNdAlO_3(CBNT-xNA,x=0.3, 0.35, 0.4, 0.5)陶瓷,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和网络矢量分析仪分别对其晶体结构、表面形貌及微波介电性能进行了系统研究。结果表明:NdAlO_3添加可以有效增加复合陶瓷的晶粒尺寸;CBNT-NA复合陶瓷主要为钙钛矿结构,并伴随有CaAl_(12)O_(19)和Ti_6O_(11)第二相产生;CBNT-0.35NA陶瓷的微波介电性能性能最佳,ε_r=52.1,Q×f=5862 GHz,τ_f=11.5×10~(-6)/℃。     

Y掺杂Ca_(1-x)Y_(2x/3)Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备及其介电性能研究

采用固相反应法制备了Y掺杂的CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)陶瓷,研究了Y掺杂量对Ca_(1-x)Y_(2x/3)Cu_3Ti_4O_(12)(x=O%,1%,3%,5%)陶瓷的物相结构、微观形貌和介电性能影响,对Y掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析。结果表明:Y掺杂量在1~5 mol%时对CCTO陶瓷的相结构基本无影响;然而,当Y掺杂量达到3 mol%时,CCTO陶瓷的晶粒长大被明显抑制。Y掺杂量为1~3 mol%时,不仅可以提高CCTO陶瓷的介电常数,而且可以同步降低其介电损耗,从而有助于CCTO陶瓷的综合介电性能的提升。     

低温B_2O_3掺杂对Ba_4Sm_(9.33)Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷性能的影响

为降低Ba_4Sm_(9.33)Ti_(18)O_(54)(BST)微波介质陶瓷的烧结温度,研究了B_2O_3掺杂对其烧结性能、物相组成、显微结构及介电性能的影响。结果表明:少量B2O3的引入未改变陶瓷的晶相组成,主晶相为Ba_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)固溶体,适量B_2O_3不仅能显著地降低BST陶瓷的烧结温度至1180℃,而且能提高其介电性能;随着B_2O_3添加量的继续增加,有烧绿石结构的Sm_2Ti_2O_7相出现并逐渐增多。当B_2O_3添加量为0.25 wt%,在1180℃温度烧结3 h时,BST陶瓷获得优异的微波介电性能:ε_r=76.58,Q·f=6794.24 GHz,τ_f=-7.06×10~(-6)/℃。     

(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)/℃。     

Li2Zn2(Mo1–xWx)3O12陶瓷的制备及其微波介电性能

采用固相反应法制备Li_2Zn_2(Mo(1–x)W_x)_3O_(12)陶瓷,研究了其相组成、显微组织及微波介电性能的变化规律。结果表明:当W6+取代量在0～0.1范围内,Li_2Zn_2(Mo(1–x)W_x)_3O_(12)陶瓷均显示出单相钒铁铜矿结构,形成了Li_2Zn_2(Mo(1–x)Wx)_3O_(12)固溶体。随着W~(6+)代量增加,Li_2Zn_2(Mo(1–x)W_x)_3O_(12)陶瓷的相对密度、介电常数和Q×f值均先增大后减小,其τ_f值则逐渐增大。当W6+取代量为0.025时,Li_2Zn_2(Mo_(0.975)W_(0.025))_3O_(12)陶瓷经630℃烧结2 h后具有较好的微波介电性能:ε_r=10.75,Q×f=630 95 GHz,τ_f=–65×10~(-6)/℃。     

K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)(Nb_(1–x)Sb_x)O_3压电陶瓷的制备与性能

采用微波烧结法制备了锑掺杂改性K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)NbO_3(KLNN)压电陶瓷,研究了锑掺杂量(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)对陶瓷的微观结构、表面形貌、介电性能、压电性能和铁电性能的影响。结果表明:在掺杂范围内,各组分的陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构,结晶良好,晶粒均匀,说明金属锑在KLNN晶格中可以形成均匀固溶体,改善了KLNN基无铅压电陶瓷的微观结构,提高了其压电性能和铁电性能。在x=0.06时,K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)(Nb_(0.94)Sb_(0.06))O_3陶瓷样品的Curie温度介电常数峰(ε_r)、单向电致应变(ε)、压电系数(d_(33))均达到最大值,分别为ε_r=5 557,ε=0.08%,d_(33)=208 pC/N。     

卫星通讯用高性能微波介质陶瓷的研制

用固相反应法及Nd~(3+)掺杂制备了(1-x)(Ca_(0.61)Nd_(0.26))TiO3-x(Li_(1/2)Sm_(1/2))TiO_3(x=0.4-0.7)材料,其介电常数εr高于120且品质因数在3254 GHz(1.5 GHz)以上,谐振频率温度系数可降低至9.1 ppm/℃,该材料可用于制造GPS及北斗导航系统天线。     

(1-x)Li1.0125MgPO4-xBa3(VO4)2复相陶瓷的制备及其微波介电性能

采用固相烧结法制备(1–x)Li_(1.0125)Mg PO_4–x Ba_3(VO_4)_2复相陶瓷,研究了Ba_3(VO_4)_2掺杂对复相陶瓷相组成、烧结特性、显微组织和微波介电性能的影响。结果表明:(1–x)Li_(1.0125)Mg PO_4–x Ba_3(VO_4)_2陶瓷中仅存在Li_(1.0125)Mg PO_4和Ba_3(VO_4)_2相。Ba_3(VO_4)_2的添加能明显降低Li_(1.0125)MgPO_4陶瓷的烧结温度。随着Ba_3(VO_4)_2含量的增加,复相陶瓷的相对介电常数ε_r逐渐增大,品质因子Q×f逐渐减小,谐振频率温度系数τ_f由负值逐渐变为正值。通过调节x值,可获得近零的τ_f值。0.5Li_(1.0125)MgPO_4–0.5Ba_3(VO_4)_2复相陶瓷经875℃烧结2 h后具有最佳微波介电性能,即ε_r=9.72,Q×f=57 347 GHz,τ_f=-1.9×10~(-6)/℃,是一种极具潜力的低温共烧介质材料。     

ZBL低温助烧Ca_(0.6)La_(0.8/3)TiO_3-Li_(0.5)Nd_(0.5)TiO_3微波介质陶瓷

通过XRD衍射仪、SEM扫描电镜表征掺杂ZnO-B_2O_3-Li_2O_3(ZBL)低软化点玻璃助烧剂的Ca_(0.6)La_(0.8/3)TiO_3-Li_(0.5)Nd_(0.5)TiO_3(CLLNT)陶瓷样品的物相组成及结构,研究ZBL玻璃的掺杂量对CLLNT样品烧结性能及微波介电性能的影响。研究表明:加入助烧剂(ZBL)后,CLLNT陶瓷的烧结温度降低至950℃;添加9 wt%ZBL玻璃的CLLNT陶瓷在950℃烧结3h,能够获得较好的介电性能:ε_r=82,tanδ=0.0026,τ_f=16 ppm/℃(1 MHz)。     

微波介电陶瓷Ba_(1.5)Sr_(0.5)La_2Ti_2TaO_(12)的合成及介电特性研究

微波介电陶瓷在通讯器件中制备材料,其材料的性能提升与制备成为研究的重点,吸引了越来越多的研究人员。其中对以钽酸盐为代表的介电陶瓷的应用越来越多,为此,制备合成了微波介电陶瓷Ba_(1.5)Sr_(0.5)La_2Ti_2TaO_(12)。采用X射线衍射分析进行了结构分析、并用LCR测量仪对其介电性能进行了测试。结果表明:Ba_(1.5)Sr_(0.5)La_2Ti_2TaO_(12)结构为六方层状类钙钛矿,晶胞常数为:a=b=5.712,c=27.934,V=789.27~3,Z=3,具有优异的介电性能。介电常数为44.38,介电损耗为0.0013。该陶瓷体具有优异的介电性能。     

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)/℃。     

Gd~(3+)、Nb~(5+)掺杂锆钛酸钡陶瓷结构及介电性能的研究

实验以分析纯的乙酸钡、硝酸氧锆、钛酸丁酯、NH_3·H_2O(氨水)、Gd_2O_3、Nb_2O_5、Mn(CH_3COO)_2·4H_2O、C_4H_6MgO_4·H_2O为原料,采用溶胶-凝胶法制备Gd~(3+)掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3基陶瓷。通过XRD结构测试、SEM形貌测试和介电性能测试。结果表明Gd~(3+)掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷在常温下仍为钙钛矿型结构,Gd~(3+)掺杂量为0.5 mol%时,常温介电常数最大,介电损耗最小。再以Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3+0.5 mol%Gd~(3+)陶瓷为基体,掺杂不同比例的Nb~(5+),制备Gd_2O_3、Nb_2O_5复合掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷。通过XRD晶体结构测试、SEM形貌测试和介电性能测试实验,得出Gd~(3+)掺杂量为0.5 mol%、Nb~(5+)掺杂量为0.75 mol%时,复合掺杂BZT陶瓷的介电性能为最优。     

(Ba_(1-α)Sr_α)_(4.8)(Sm_(0.7)La_(0.3))_(8.8)Ti_(18)O_(54)陶瓷的微波介电性能

采用固相合成法制备了(Ba(1-α)Srα)4.8(Sm0.7La0.3)8.8Ti18O54(α=0.1～0.5)系陶瓷,表征了该陶瓷的相组成和显微结构,测试了微波介电性能.结果表明:α=0.3时,(Ba(1-α)Srα)4.8(Sm0.7La0.3)8.8Ti18O54系陶瓷为单相的新钨青铜结构固溶体.α>0.3时,相继出现了第二相BaLa2Ti4O12和La0.66TiO2.993.随α的增加,(Ba(1-α)Srα)4.8(Sm0.7La0.3)8.8Ti18O54系陶瓷的相对介电常数(εr)先增大后有所波动,品质因数(Qf)先增大后减小,谐振频率温度系数(τf)单调减小.α=0.3时,在1 350℃烧结的陶瓷的微波介电性能最佳:εr=98.77,Qf=5184GHz,τf=10.9×10-6/℃,优于不掺杂的BaO-Sm2O3-TiO2陶瓷的.     

Gd、Zr双位掺杂Sm_2Ce_2O_7的热物理性能

以Sm_2O_3、Gd_2O_3、CeO_2和ZrO_2为原料,采用固相反应法制备了(Sm_(0.5)Gd_(0.5))_2(Ce_(0.7)Zr_(0.3))_2O_7陶瓷,采用X射线衍射法、扫描电子显微镜分析了其相结构及显微组织,采用激光脉冲法和推杆膨胀法测试了其热扩散及热膨胀性能。结果表明,本文成功合成了具有萤石结构的(Sm_(0.5)Gd_(0.5))_2(Ce_(0.7)Zr_(0.3))_2O_7陶瓷,其组织致密,且晶界清晰;小半径离子掺杂使其热膨胀系数小于Sm_2Ce_2O_7,但仍然满足热障涂层的要求;掺杂原子与基质原子之间质量及离子半径之间的差别使其具有较低的热导率。(Sm_(0.5)Gd_(0.5))_2(Ce_(0.7)Zr_(0.3))_2O_7有潜力用作新型热障涂层用陶瓷材料。     

BaCu(B_2O_5)助烧对CaO-BaO-Li_2O-Sm_2O_3-TiO_2微波介质陶瓷低温烧结和介电性能的影响

研究了BaCu(B_2O_5)(简写为BCB)掺入对14CaO-4BaO-8Li_2O-12Sm_2O_3-63TiO_2(简写为CBLST)微波介质陶瓷介电性能的影响.用XRD和SEM研究其相组成及微观形貌.结果表明:BaCu(B_2O_5)掺入能显著降低CBLST陶瓷的烧结温度,由1325 ℃降至1100 ℃.1100 ℃烧结2 h后,仍包含正交钙钛矿相和棒状的BST相.掺入6wt% BaCu(B_2O_5)的CBLST陶瓷取得了较好的介电性能:Kr=87.76,tanδ=0.018,TCF=-4.27 ppm/℃(1 MHz).     

PbZrO—PbTiO—Pb(Li_(1/4)Nb_(3/4))O_3 基压电陶瓷材料的研究

一、前言作为接收型换能器、传感器、医用超声换能器用材料,一般都要求大的机电耦合系数和低的机械品质因素。在压电陶瓷中,虽然锆钛酸铅系陶瓷的 K_p 比钛酸钡、铌酸盐等陶瓷大,有的甚至可达0.70,例如:Pb_(0.85)Sr_(0.03)Ba_(0.12)(Zr_(0.535)Ti_(0.465))O_3+0.3重量%Bi_2 O_3+0.7重量%Nb_2 O_5,其 Kp=0.7,ε_(33)~T/ε_0=2300。但是,在二元系统的 PbZrO_3—PbTiO_3 固溶     

Co_2O_3掺杂对Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))(Zr,Ti)O_3压电陶瓷电学性能及介电弛豫的影响

采用氧化物粉末固相烧结法制备Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))0.5(Zr_(0.3)Ti_(0.7))0.5O_3–w Co_2O_3(0.5PNN–0.5PZT–w Co)压电陶瓷。研究了Co_2O_3掺杂含量对0.5PNN–0.5ZT压电陶瓷相结构、显微组织、电学性能及介电弛豫的影响。结果表明:Co~(3+)掺杂进入主晶体结构中占据了B位。当0.2%≤w≤0.8%(质量分数)时,样品为单一稳定的钙钛矿结构,存在准同型相界;通过修正Curie–Weiss定律,较好地描述了陶瓷弥散相变的特征,弥散相变系数γ随着Co_2O_3掺杂量的增加,先增加后减小,当w=0.4%时,γ达到最大值,表明样品的介电弛豫特征更为明显。样品具有最佳的综合电学性能,压电常数d33=675 p C/N,机电耦合系数kp=60%,介电常数εr和介电损耗tanδ分别约为5 765和1.16%,说明介电弛豫行为与电学性能相关。