低电阻率Ba0.92Ca0.08Ti1.02O3PTCR陶瓷界面缺陷态研究

用TEM和EDS相结合的测试手段,研究了低电阻率Ba0.92Ca0.08Ti1.02O3PTCR陶瓷材料的界面元素分布。根据界面元素分布的情况,对低电阻率Ba0.92Ca0.08Ti1.02O3PTCR陶瓷界面可能存在的缺陷态进行分析,认为在低电阻率Ba0.92Ca0.08Ti1.02O3PTCR陶瓷界面上主要存在以下缺陷结构：Mn“Ti,Mn‘Ti或Al‘Ti,V”Ba。     

尖晶石型CuAl2O4掺杂对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

研究了尖晶石型CuAl₂O₄掺杂对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷显微结构、介电性能以及松弛特征和缺陷结构的影响。在频率为10^-1~10⁷ Hz、温度为153~453 K的条件下测量了样品的介电性能。研究表明, 适量添加CuAl₂O₄, 使样品晶粒尺寸减小并趋于均匀, 击穿场强从CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷样品的3.0 kV/cm提高到13.0 kV/cm, 低频介电损耗减小。介电松弛中的高频松弛过程起源于晶粒本征缺陷的电子松弛过程, 其活化能~0.10 eV基本不变; 随着CuAl₂O₄含量增加, 与界面相关的松弛活化能从0.50 eV减小到0.22 eV, 可能与CuAl₂O₄在样品中引入杂质及更复杂的界面有关; 电导活化能从0.66 eV增至0.86 eV, 归因于CuAl₂O₄第二相抑制了晶界处的载流子跳跃, 提高了Schottky势垒高度。CuAl₂O₄掺杂量大于100mol%, 过量CuAl₂O₄会导致样品晶界势垒崩塌, 样品失去非欧姆特性和巨介电性能。     

稀土对Al-Zn-M g-Cu/Al2O3陶瓷界面润湿性的影响

采用真空座滴法和熔铸法研究了在Al-Zn-Mg-Cu 合金中加入稀土(Ce、Y) 对Al2Zn2M g2Cu/Al₂O₃陶瓷界面润湿性的影响。结果表明,Al-Zn-Mg-Cu 合金中加入稀土可有效降低铝合金/Al₂O₃界面的接触角, 改善界面结合状态; 稀土改善界面润湿性存在一最佳含量范围, 添加Ce 的最佳含量约为0. 5w t% , Y 约为0. 7w t%。稀土改善润湿性的作用主要是稀土与Al₂O₃膜、Al₂O₃陶瓷发生反应。Mg、Zn、Cu 等合金元素在界面富集并参与界面反应对润湿性有利; 稀土与Mg、Zn、Cu 等合金元素适当组合改善润湿性的效果比单一稀土明显。      

BaTiO3-ZnNb2O6陶瓷介电及储能性能研究

采用固相法制备(1-x)BaTiO₃-xZnNb₂O₆ (x=0.5mol%, 1mol%, 1.5mol%, 2mol%, 3mol%, 4mol%) (简称BTZN)陶瓷, 研究了BTZN陶瓷的烧结温度、结构、介电性能和铁电性能。BTZN陶瓷烧结温度随着ZnNb₂O₆含量增加逐渐降低。XRD结果表明当ZnNb₂O₆含量达到3mol%时出现第二相Ba₂Ti₅O₁₂。介电测试结果表明随ZnNb₂O₆含量的增加, BTZN陶瓷介电常数逐渐减小, 而介电常数的频率稳定性逐渐增强。介电温谱表明所有BTZN陶瓷均符合X8R电容器标准。BTZN陶瓷的极化强度值随着ZnNb₂O₆含量的增加逐渐降低。当x=4mol%时, BTZN陶瓷获得240 kV/cm的击穿电场和1.22 J/cm ³的可释放能量密度。     

复合掺杂BCZT陶瓷的介电弛豫行为研究

采用固相法制备了Ba_0.9175Ca_0.08Nd_0.0025(Zr_0.18Ti_0.8175-xY_xMn_0.0025)O₃ (BCZT-Y, x=0、0.5mol%、0.75mol%、1.0mol%、 1.5mol% 、2.0mol%)铁电陶瓷, 研究了不同Y³⁺掺杂量对该铁电陶瓷结构与介电性能的影响。结果表明: 随着Y³⁺掺杂量增加, Y³⁺进入晶格, BCZT-Y陶瓷的密度从4.029 g/cm³增加到6.058 g/cm³; 同时介电峰压低并展宽, 居里温度向低温方向移动, 表现出明显的铁电体弛豫特征, 采用Lorenz型公式对该实验结果进行拟合验证,发现随着Y³⁺掺杂量增加, 电滞回线变窄变斜、回线面积大幅减小, 剩余极化强度和矫顽电场降低。     

NaCu3Ti3Sb0.5Ta0.5O12陶瓷的高介电性质及相关机制的研究

在不同烧结温度下, 利用传统的固相反应工艺制备了一系列NaCu₃Ti₃Sb_0.5Ta_0.5O₁₂陶瓷, 系统测试了它们的晶体结构、微观结构、介电性质和复阻抗谱。结果显示, 所有的NaCu₃Ti₃Sb_0.5Ta_0.5O₁₂陶瓷的主相都呈现类钙钛矿结构, 介电性质随烧结温度变化很大。高于1020℃烧结的陶瓷的室温相对介电常数大于3000, 具有高介电性质。复阻抗谱显示, NaCu₃Ti₃Sb_0.5Ta_0.5O₁₂陶瓷的电学分布不均匀, 由绝缘性的晶界和半导性的晶界组成。通过XRD和XPS测试发现, 在陶瓷中观察到了CuO第二相和Cu、Ti、Sb、Ta离子的变价。因此, 利用内阻挡层电容效应可以解释NaCu₃Ti₃Sb_0.5Ta_0.5O₁₂陶瓷的高介电性质。     

氧化气氛对CaCu3Ti4O12陶瓷显微结构及介电性能的影响

采用固相法合成了CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷, 研究了氧化气氛热处理对其显微结构和介电性能的影响。结果表明, 氧化气氛热处理后, CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电常数略微下降, 介电损耗角正切值得到有效抑制, 降至0.03~0.04。在183~273 K温度范围内, CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷总的介电损耗可以分解成低频电导损耗和高频的两个弛豫损耗峰, 氧化气氛热处理后低频电导损耗的贡献下降较为明显。对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的晶粒、晶界进行阻抗分析, 发现在393 K时晶界电阻值从1.8×10⁴ Ω增大到8.6×10⁴ Ω。伏安特性(J-E)结果表明氧化气氛热处理使CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的击穿场强和非线性系数分别从226 V/mm、3.52上升到397 V/mm、4.51, 晶界势垒高度从0.56 eV增大到0.63 eV。     

钎焊参数对Al2O3陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响

本工作采用Ag-Cu-Ti钎焊了Al₂O₃陶瓷和304不锈钢,分别研究了钎焊温度和保温时间对Al₂O₃陶瓷/304不锈钢接头组织和性能的影响规律。试验结果表明：接头组织为Al₂O₃/Cu₃Ti₃O+TiCu/Ag(s, s)+Cu(s, s)+TiCu/Cu0.8Fe0.2Ti/Fe-Cr/304。当钎焊温度较低、保温时间较短时,Cu₃Ti₃O反应层较薄,Al₂O₃陶瓷与钎缝的结合较弱;在900℃保温10 min时,Cu₃Ti₃O反应层厚度为2.5μm,接头最大剪切强度为130.54 MPa;继续提高钎焊温度和延长保温时间,Cu₃Ti₃O反应层过厚,降低了钎缝的塑性变形能力。Cu₃Ti₃O反应层厚...     

Al2O3/BaZrO3双陶瓷界面微观组织演化及机理

以Al₂O₃为背层(硅溶胶为粘结剂), 电熔BaZrO₃作为面层材料(钇溶胶为粘结剂), 1550℃烧结后制成50 mm×25 mm×5 mm的Al₂O₃/BaZrO₃双陶瓷试样。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和EDS等手段观察了BaZrO₃层和Al₂O₃/BaZrO₃界面的显微结构, 研究了BaZrO₃与Al₂O₃的界面反应。结果表明, 面层由BaZrO₃基体和分布其上的大小10 μm左右的Y稳定的ZrO₂晶粒组成; Al₂O₃/BaZrO₃界面发生反应形成厚约300 μm的过渡层, 界面反应生成物有BaOAl₂O₃、ZrO₂和BaO·Al₂O₃·2SiO₂。界面从单纯的BaZrO₃/Al₂O₃双陶瓷结构演变为BaZrO₃、ZrO₂、BaO·Al₂O₃、BaO·Al₂O₃·2SiO₂和Al₂O₃等多种物相组成的复杂结构。反应过程中Al元素基本不迁移扩散, BaZrO₃中Ba元素向Al₂O₃所在的位置扩散形成BaO·Al₂O₃, 残留物形成一层条状ZrO₂, 而BaO·Al₂O₃·2SiO₂围绕着EC95(Al₂O₃+5%SiO₂)粉体颗粒周围生成。     

稀土氧化物对SPS烧结AlN陶瓷电性能的影响

以AlN粉末为原料, 添加稀土氧化物(Sm₂O₃、Y₂O₃), 在氮气气氛下, 采用SPS烧结方法制备AlN陶瓷, 研究稀土氧化物的掺杂对AlN烧结试样相组成、微观结构和电性能的影响。实验表明: Sm₂O₃、Y₂O₃与Al₂O₃反应生成的液相稀土金属铝酸盐会提高AlN陶瓷致密度, 且在晶界处形成导电通路降低了AlN陶瓷电阻率。随着Sm₂O₃掺杂量的增加, 晶界相逐渐由Sm₄Al₂O₉过渡到SmAlO₃, 且Sm₄Al₂O₉对电阻率贡献最大。其中, 3wt% Sm₂O₃掺杂AlN陶瓷电阻率最低, 为      

Polymeric precursor synthesis of Ba2Ti9O20

Ba₂Ti₉O₂₀ was synthesized by Pechini method using citric acid as a chelating agent and ethylene glycol as an esterification agent. The effects, of the pH of the starting solutions and the molar ratio of citric acid to total metal cations concentration on the formation of Ba₂Ti₉O₂₀, were investigated. Increasing the pH of the starting solutions enhances the formation of Ba₂Ti₉O₂₀, but the increase of the molar ratio of citric acid to total metal cations concentration retards the formation of Ba₂Ti₉O₂₀ due to increased diffusion distances. Single-phase Ba₂Ti₉O₂₀ was obtained at 1200 °C for 4 h when the molar ratio of citric acid to total metal cations concentration was unity, regardless of the pH of the starting solutions. Increasing the molar ratio of citric acid to total metal cations concentration up to 2, single-phase Ba₂Ti₉O₂ was synthesized at 1200 °C for 6 h for the precursors with pH 3.5 and 6, but not for the precursors with pH 2.0. DTA, TG, XRD, FT–IR spectroscopy and Raman spectroscopy were used to characterize the precursors and the derived oxide powders. Details of the synthesis and characterizations of the resultant products were given.     

Dielectric Properties of Ba0.6Sr0.4TiO3-La(B0.5Ti0.5)O3 (B=Mg, Zn) Ceramics

Ba_0.6Sr_0.4TiO₃-La(B_0.5Ti_0.5)O₃ (B = Mg, Zn) ceramics were prepared by a solid-state reaction method, and their microwave dielectric characteristics and tunability were investigated. The ferroelectric-dielectric solid solutions with cubic perovskite structures were obtained for compositions of 10 to 60 mol% La(Mg_0.5Ti_0.5)O₃ and 10 to 50 mol% La(Zn_0.5Ti_0.5)O₃. With the increase of linear oxide dielectric content, the dielectric constant and tunability were decreased and Qf was increased. Ba_0.6Sr_0.4TiO₃-La(Mg_0.5Ti_0.5)O₃ has better dielectric properties than Ba_0.6Sr_0.4TiO₃-La(Zn_0.5Ti_0.5)O₃. 0.9Ba_0.6Sr_0.4TiO₃-0.1La(Mg_0.5Ti_0.5)O₃ has a dielectric constant ε = 338.2, Qf = 979 GHz and a tunability of was 3.7% at 100 kHz under 1.67 kV/mm. The Qf value of 0.5Ba_0.6Sr_0.4TiO₃- 0.5La(Mg_0.5Ti_0.5)O₃ reached 9367 GHz, but the tunable properties were lost.     

Ba1-xMgxAl2Si2O8晶体结构与微波介电性能的研究

采用固相烧结法, 按化学计量比Ba_1-xMg_xAl₂Si₂O₈(x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.3, 0.5)制备样品, 考察不同MgO含量对BaO-Al₂O₃-SiO₂系介电材料晶体结构及微波介电性能的影响。结果表明, MgO可以降低烧结温度, 促进六方相转变为单斜相, 当添加量x≥0.15时, 相转变可以达到100%。当x≤0.15时, 适量的MgO可以有效地促进单斜钡长石晶粒的长大。在0.05≤x≤0.1范围内, 随着MgO含量的增加, 单斜钡长石衍射峰增强, 晶粒尺寸增大, 密度、介电常数与τ_f均随MgO含量的增加而增大。在x=0.1, 烧结温度为1400℃时, 可获得综合性能相对较好的单斜钡长石, 其介电性能ε_r=6.44, Q×f=16461 GHz, τ_f= -30.6×10^-6 K^-1。     

固相法制备钇掺杂的钛酸钡锶钙陶瓷的介电和热释电性能

采用固相反应法制备了Y掺杂 (Ba_0.6Sr_0.3Ca_0.1)_1-xY_xTi_0.999Mn_0.001O₃ (0≤x≤0.007)陶瓷, 重点研究了Y含量对BSCT基陶瓷的显微结构、介电性能和热释电性能的影响。结果表明: 随着Y含量的增加, BSCY_xTM陶瓷的平均晶粒尺寸逐渐减小, 介电常数、介电损耗、居里温度和热释电系数均呈现先增加后减小的趋势。当Y掺杂量为0.7mol%时, BSCY_xTM陶瓷的平均晶粒尺寸最小为3.1 μm, 且探测优值F_d较大, 最大值可达8.22×10^-5 Pa^-1/2(700 V/mm, 30℃), 高于采用溶胶-凝胶法制备的同组分陶瓷的探测优值5.91×10^-5 Pa^-1/2。