BiFeO_3-BaTiO_3-LaFeO_3三元多铁性陶瓷材料的制备及性能

采用固相法制备了1-x(0.71BiFeO_3-0.29B aTiO_3)-xLaFeO_3 (x=0.0,0.1,0 2,0 3,0 4,0.5)三元多铁性陶瓷材料,并研究了LaFeO_3含量对陶瓷物相结构、微观组织、电学性能和磁电耦合性能的影响。结果显示,所有陶瓷均为单一钙钛矿结构,但随LaFeO_3含量的增加,伴随着结构相变。所得陶瓷晶粒尺寸均匀,表现出良好的微观形貌,陶瓷晶粒随LaFeO_3含量的增加而明显变小。虽然LaFeO_3的加入在一定程度上降低了陶瓷的介电常数,但分析发现,x=0.1时能降低陶瓷的漏导,其漏电流达到了最小值,在10~(-7)～10~(-8) A/cm~2数量级,并且该陶瓷的剩余极化强度P_r和磁电耦合系数α_(ME)均达到最大值,分别为0.45μC/cm~2和132.21 mV/cm·Oe (120 kHz)。因此,与0.71BiFeO_3-0.29BaTiO_3陶瓷相比,添加少量LaFeO_3可以在一定程度上增加陶瓷的铁电性和磁电耦合性能。     

Ho、Cr共掺铁酸铋陶瓷的制备及其磁电性能研究

采用传统固相烧结法成功制备了Ho、Cr共掺BiFeO3(Bi0.9Ho0.1Fe1-xCrxO3,x=0.005,0.01,0.05,0.1,at%)陶瓷。XRD测试表明:制备的BHFCO为纯相,具有钙钛钙结构,属于R3c空间点群,随掺杂量的增加,晶格参数逐渐变小;SEM测试表明:随掺杂量的增加,BHFCO陶瓷的晶粒逐渐变小;铁电测试表明:随掺杂量的增加,BHFCO陶瓷的剩余极化值先增加后减小,在x=0.05处达到最大值20.25μC/cm2。     

(1-x)LiNbO_3-xBiAlO_3(x=0～0.7)陶瓷的制备及性能

采用固相合成法制备了(1–x)LiNbO3-x BiAlO_3(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07)无铅压电陶瓷。研究了BiAlO_3对Li NbO_3陶瓷的物相结构、显微组织、介电及压电性能的影响。研究表明:当掺杂量为0.01时,所得陶瓷为纯相钙钛矿结构,当掺杂量超过0.03时出现杂相。所得陶瓷的相对密度均在96%以上,具有较好的致密度。随BiAlO_3含量的增加,晶粒尺寸略有增大。BiAlO_3的加入使复介电常数的共振峰有向低频方向移动的趋势。压电及介电性能的变化规律与晶粒尺寸变化一致,即随BiAlO_3含量的增加,d33和复介电常数的实部ε′均在x=0.07时出现最大值。因此,适量添加BiAlO_3可以增加LiNbO_3陶瓷的介电性能与压电性能。     

(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xLiBiO3无铅压电陶瓷的结构与压电性能（英文）

采用传统固相反应制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3–xLiBiO3[(1–x)KNN–xLB](x=0,0.0005,0.001,0.002,0.004,0.006,0.008,0.010)压电陶瓷,并分析研究了其微结构及电性能。结果表明,LB 掺杂的 KNN 陶瓷主要形成了钙钛矿结构,没有检测到第二相的存在,并且陶瓷的相结构出现直接由正交相过渡到立方相的"反常"转变;随着LB 掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐细化,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数kp先略有增加后显著下降,且分别在x=0.002和 x=0.001时达到最大值,分别为115pC/N和0.2701;陶瓷的介电常数εr随x增大先增加后略有降低,当 x=0.006时获得最大值,为871.8。     

(1-x)K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-xLiBiO_3无铅压电陶瓷的结构与压电性能(英文)

采用传统固相反应制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3–xLiBiO3[(1–x)KNN–xLB](x=0,0.0005,0.001,0.002,0.004,0.006,0.008,0.010)压电陶瓷,并分析研究了其微结构及电性能。结果表明,LB 掺杂的 KNN 陶瓷主要形成了钙钛矿结构,没有检测到第二相的存在,并且陶瓷的相结构出现直接由正交相过渡到立方相的"反常"转变;随着LB 掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐细化,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数kp先略有增加后显著下降,且分别在x=0.002和 x=0.001时达到最大值,分别为115pC/N和0.2701;陶瓷的介电常数εr随x增大先增加后略有降低,当 x=0.006时获得最大值,为871.8。     

(Bi_(0.46)Na_(0.46)Ba_(0.06)La_(0.02))Zr_xTi_((1-x))O_3反铁电陶瓷介电性能及储能性能的研究

采用传统固相反应法制备无铅反铁电陶瓷材料(Bi0.46Na0.46Ba0.06La0.02)ZrxTi(1-x)O3(x=0,0.02,0.04,0.06),研究了材料的相结构、介电及储能性能。结果表明,随着Zr含量增加,晶粒尺寸逐渐减少,介电常数逐渐减少,储能密度先增加后减少。少量的Zr掺杂(x=0.02)可以大幅度提高陶瓷的储能密度。在60kV/cm的电场下,其储能密度由x=0的0.43 J/cm3提高到x=0.02的0.77 J/cm3,提高了近80%。     

BaZr_xTi_(1-x)O_3陶瓷的制备及性能研究

采用固相法制备不同Zr含量掺杂的Ba Zr_(x )Ti_(1-x )O_3陶瓷,并对其晶体结构、显微形貌、介电和铁电性能进行研究。结果表明,所得陶瓷均为单一钙钛矿结构,未出现杂相。SEM分析表明,随Zr含量的增加,材料的晶粒尺寸显著长大,说明Zr对晶粒长大有促进作用。Zr含量对陶瓷的介电常数有明显的影响,当x=0.15时,ε_r最大,例如在频率为3 MHz时,ε_r达到4900左右。铁电性研究表明,随Zr含量的增加,存在漏电流增大的趋势,使得铁电性恶化。除x=0.15的样品外,其余组分样品的剩余极化强度均随着Zr含量的增加而呈下降趋势,而矫顽场则随Zr含量的增加而增大。     

Ta掺杂对无铅0.96[Bi_(0.5)(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)TiO_3]-0.04SrTiO_3陶瓷微观结构和电性能的影响

采用传统的陶瓷制备方法,制备了一种钙钛矿型无铅压电陶瓷0.96[Bi_(0.5)(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)(Ti_(1-x)Ta_x)O_3]-0.04SrTiO_3(简写为BNKT-ST-Tax)。研究了Ta对该体系陶瓷微观结构和压电介电性能的影响。结果表明:陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体,微量Ta不影响该体系陶瓷的晶体结构,但促进晶粒生长。随着Ta含量的增加,压电常数先增加后降低。在x=1.5%时,d_(33)=144pC/N,k_p=0.31为该体系陶瓷压电性能的最优值。当x=2.5%时电滞回线变得纤细,陶瓷向弛豫铁电体转变。随着Ta含量的增加,所得陶瓷的ε_r逐渐增大;tanδ先减小后增加,Td随Ta含量的增加向低温方向移动。     

BaTiO3-La2O3-MgO陶瓷微观结构与介电性能

采用传统固相反应法对水热BaTiO3粉体进行La2O3和MgO复合掺杂改性.研究(Ba1-xLax)(Ti1.x/2Mgx/2)O3体系的烧结性能、相组成、微观结构及介电性能.研究结果表明随着掺量x的增加,烧结温度提高,晶体结构逐渐由四方相转为立方相.当x=0.0025时,以Mg2+固溶取代Ti4+位占优势,晶格常数增加;当x≥0.2时,La3+固溶取代Ba位占优势,晶格常数下降.随着掺量的增加,晶粒尺寸减小.x=0.4时,平均晶粒尺寸约为0.33 μm,晶粒大小均匀,材料致密.随着掺量的增加,居里温度下降,居里峰展宽,电阻率提高.高掺量情况下(x≥0.2),随着掺量的增加,介电常数增加,介电常数随温度的变化率降低.BaTiO3-La2O3-MgO体系材料可以作为介电特性较为稳定、小尺寸、大容量的片式陶瓷电容器的介质材料.     

BaTiO3-La2O3-MgO陶瓷微观结构与介电性能

采用传统固相反应法对水热BaTiO3粉体进行La2O3和MgO复合掺杂改性.研究(Ba1-xLax)(Ti1.x/2Mgx/2)O3体系的烧结性能、相组成、微观结构及介电性能.研究结果表明:随着掺量x的增加,烧结温度提高,晶体结构逐渐由四方相转为立方相.当x=0.0025时,以Mg2+固溶取代Ti4+位占优势,晶格常数增加;当x≥0.2时,La3+固溶取代Ba位占优势,晶格常数下降.随着掺量的增加,晶粒尺寸减小.x=0.4时,平均晶粒尺寸约为0.33 μm,晶粒大小均匀,材料致密.随着掺量的增加,居里温度下降,居里峰展宽,电阻率提高.高掺量情况下(x≥0.2),随着掺量的增加,介电常数增加,介电常数随温度的变化率降低.BaTiO3-La2O3-MgO体系材料可以作为介电特性较为稳定、小尺寸、大容量的片式陶瓷电容器的介质材料.     

保温时间对0．98（K0．5Na0．5）NbO3-0．02LaFeO3陶瓷电性能的影响

研究保温时间对0．98（K0.5Na0.5）NbO3-0．02LaFeO3（缩写为0．98KNN-0．02LF）无铅陶瓷相结构、显微组织、介电性能及铁电性能的影响。所有烧结样品均为纯的伪立方钙钛矿相,保温时间对相结构影响不大。随着保温时间的延长,样品的XRD衍射峰逐渐增强,并且向低角度移动。SEM观察结果显示,随着保温时间的延长,陶瓷样品的致密性提高,晶粒异常长大并出现孪晶结构。介电温谱表明,随着保温时间的延长,介电性能有所降低。电滞回线结果表明,2Pr随着保温时间的延长而增大的程度有所减小,而2E略有增加。在1150℃烧结2h得的到陶瓷的性能较优：εr=2253,tanδ〈5％,2Pr=34．51μC／cm2,2Ec=5．07kV／mm。     

多铁性陶瓷BiFeO_3-PbTiO_3-BaTiO_3的介电、压电及其老化性能研究

采用高温固相法制备了钙钛矿结构的0.7BiFeO_3-0.2PbTiO_3-0.1BaTiO_3陶瓷,研究了该陶瓷的介电性能、压电性能及其老化性能。结果表明,该陶瓷是一种非常有潜力的高温压电陶瓷,其介电常数和介电损耗分别为390和0.015,铁电居里温度TC约为600℃,压电常数d_(33)约为100 pC/N,压电常数的时间稳定性和热稳定性好,热退极化温度Td约为500℃。压电常数热退极化机理主要为内在的剩余极化老化,辅以低浓度氧空位等外在缺陷对畴壁的钉扎作用。     

Li2CO3掺杂BaTiO3无铅压电陶瓷的低温烧结

以Li2CO3作为烧结助剂,采用传统固相烧结法制备BaTiO3陶瓷。研究了烧结温度(1000~1150℃)和Li2CO3添加质量分数(0%~5%)对BaTiO3陶瓷结构和电学性能的影响。结果表明:Li2CO3的掺入有效地促进了陶瓷的烧结,使BaTiO3的烧结温度从1300℃以上降低到1050℃。X射线衍射结果表明:未掺Li2CO3的BaTiO3陶瓷样品为四方相结构,掺Li2CO3的BaTiO3陶瓷样品为正交相结构。Li2CO3掺量为1%的陶瓷样品具有较高的致密度,且在1050℃时获得最大值,其相对密度可达94%。当烧结温度为1100℃时,BaTiO3陶瓷的压电常数d33获得最大值,且d33随着Li2CO3掺量的增加而降低。其中Li2CO3掺量为1%时陶瓷具有较好的电性能:d33=200pC/N,εr=1322,TC=115℃。     

溶胶-凝胶法制备Ni掺杂CaCu3Ti4O12陶瓷的显微组织及电性能（英文）

采用溶胶凝胶法制备掺杂不同含量NiO(CaCu3NixTi4O12+x,x=0, 0.1, 0.2, 0.3)的CCTO陶瓷,通过扫描电镜和 X 射线衍射对其显微组织和相成分进行了分析,并研究了NiO掺杂对CCTO介电和压敏性能的影响。研究结果表明:Ni对CCTO陶瓷的相位成分没有影响,与用传统固相法制得的样品相比,用溶胶-凝胶法制成的样品具有更小的晶粒尺寸。从介电测量结果来看,当 x=0.2 时,样品具有最高的介电常数和最低的介电损耗。当x=0.3时,得到最低的漏电流,最小值为 0.295,同时,具有最高的阀值电压与非线性系数,最大值分别为1326V/mm和3.1。     

Mn掺杂对0.7BiFeO3-0.3PbTiO3薄膜铁电性能的影响

利用溶胶-凝胶法在La Ni O3/Si O2/Si衬底上制备了掺Mn量为0%、1%、5%、10%(质量分数)的0.7Bi Fe O3-0.3Pb Ti O3(BFMPT7030/x,x=0,0.01,0.05,0.1)薄膜。XRD测试表明,薄膜均完全结晶,呈现高度(100)择优取向。通过对薄膜晶体结构分析,发现BFMPT7030/0.05薄膜具有最小的晶粒尺寸(258 nm)及最小的晶胞体积(61.25×10-3 nm3)。SEM测试结果显示样品晶粒生长充分,晶粒尺寸在150~300 nm之间。铁电性能测试结果表明,当Mn含量为5%时,铁电性能较好,电滞回线形状最好,最为饱和。漏电流测试结果表明随着掺Mn量增加,BFMPT7030薄膜的漏电流随电场增大而增加的趋势减弱。     

KxNa1-xNbO3无铅压电陶瓷的常压烧结及其性能研究

以固相法合成了铌酸钾钠(KxNa1-xNbO3)粉体,采用常压烧结制备了铌酸钾钠无铅压电陶瓷,研究了粉体相组成,烧结温度,极化电压与陶瓷致密度、电学性能的关系。结果表明:当x=0.5,烧结温度为1050℃,极化电压为3kV/mm时,可制备出具有较好压电性能的铌酸钾钠压电陶瓷(相对密度为94%,压电常数d33=105pC/N,平面机电耦合系数kp=0.39,介质损耗tanδ=0.29,机械品质因数Qm=45,介电常数εr=720)。随着极化电场的增加,陶瓷压电性能提高,当极化电场E=3kV/mm时,极化基本达到饱和。     

LiNbO3掺杂(Bi0.5Na0.5)TiO3-(Bi0.5K0.5)TiO3-BaTiO3无铅压电陶瓷的压电和铁电性能研究

用传统的固相反应法将LiNbO3(LN)加入(Bi0.5Na0.5)TiO3-(Bi0.5K0.5)TiO3-BaTiO3制得无铅压电陶瓷。研究了该复合体系的压电和铁电性能,着重研究加入LiNbO3对0.852BNT-0.110BKT-0.038BT这一组分的相结构和电性能影响。加LN形成的材料结构分析(XRD)表明,LiNbO3能完全固溶入钙钛矿结构。加入0.05LN导致弥散相变,材料由四方相和菱方相两相共存转变为伪立方相,电滞回线呈现顺电相的特征。加入0.02LN形成的四元系电性能最佳:压电常数d33=245pC/N,机电耦合系数kp=0.20,kt=0.495,室温介电常数εr=1502,剩余极化强度Pr=26μC/cm2。在此基础上,研究了复合LN对去极化温度Td的作用,结果表明,引入LN会降低这一体系的去极化温度。     

钛酸钡中的硼间隙及其对PTCR效应的影响

通过B2O3蒸汽掺杂，钛酸钡晶胞膨胀，表明硼离子可以进入钛酸钡晶格中形成硼间隙。B2O3蒸汽掺杂使含Y钛酸钡陶瓷室温电阻率下降，升阻比提高。同样的烧结条件下，钛酸钡陶瓷的PTCR效应随B2O3蒸汽掺杂源的浓度升高而升高。硼间隙和／或相关缺陷络合物可以形成电子捕获中心，从而提高PTCR效应。     

Piezoelectric and dielectric properties of Lix（K0.46Na0.54） 1-xNb0.86Ta0.1 Sb0.04O3 lead-free ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics Lix（K0.46Na0.54）1-xNb0.86Ta0.1Sb0.0403 （with x ranging from 0 to 0.1） were synthesized by conventional solid state sintering method. The effect of cationic substitution of Li for K and Na in the A sites of perovskite lattice on the structure, phase transition behavior and electrical properties were investigated. Morphotropic phase boundaries（MPB） between orthorhombic and tetragonal phase are found in the composition range of 0.06≤x≤0.08. Analogous to Pb（Zr, Ti）O3, the dielectric and piezoelectric properties are enhanced for the composition near the morphotropic phase boundary. The Li0.06（K0.46Na0.54）0.94- Nb0.86Ta0.1Sb0.04O3 ceramics show excellent electrical properties, that is, piezoelectric constant d33=215 pC/N, planar electromechanical coupling factor kp=41%, dielectric constant ε33^T /ε0=1 303, and dielectric loss tan δ=2.45%. The results indicate that Lix（K0.46Na0.54）1 -xNb0.86Ta0.1Sb0.0403 ceramic is a promising lead-free piezoelectric material.