溶胶-凝胶法制备Sr_2Bi_5FeTi5_O_(21)铁电陶瓷及其性能研究

用溶胶-凝胶法制备出Sr_2Bi_5FeTi5O_(21)(SBFTi)铁电陶瓷,用FT-IR和DSC-TG分析前驱体凝胶和粉体随温度的变化。结果表明。SBFTi陶瓷的合成温度在721℃左右,粉体的预烧温度为600℃。XRD结果表明烧结后的陶瓷样品呈现钙钛矿结构,由于BiFeO_3(BFO)的加入使SBFTi与Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)(SBTi)相比发生晶格畸变,晶面间距增大。SBFTi陶瓷样品铁电性能较好,在125 kV/cm电场强度下剩余极化强度2Pr和矫顽场强2Ec分别为20.5μC/cm~2和128kV/cm,其铁电性能优于SBTi铁电陶瓷。     

烧结温度对Sr_2Bi_5FeTi_5O_(21)铁电陶瓷性能的影响

用溶胶-凝胶法制备出Sr_2Bi_5FeTi_5O_(21)(简称SBFTi)铁电陶瓷,研究了烧结温度对SBFTi铁电陶瓷的相结构、微观形貌、铁电性能和介电性能的影响。结果表明,在1090℃下烧结的铁电陶瓷样品是以SBTi晶相为主的钙钛矿结构,a轴择优取向度较高;晶粒发育完全,球形晶粒与片层状晶粒融合较好;铁电性能较好,其剩余极化强度2Pr达到了20.5μC/cm~2、矫顽场2Ec为128 kV/cm;在0.02 Hz~1 MHz频率范围内,其介电常数为147~164,介电损耗为0.012~0.030,具有较好的频率稳定性。     

烧结温度对Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)铁电陶瓷性能的影响

用固相合成方法制备了Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)铁电陶瓷,研究了烧结温度对Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)铁电陶瓷相结构、显微结构、铁电性能和介电性能的影响,分析了相关机理.结果表明,在1150C℃进行烧结,样品晶粒发育完全,晶粒α轴择优取向,铁电性能优良,剩余极化强度2P,达到15.3μC/cm2、矫顽场强2E_c为103kV/cm;在100kHz～1MHz频率范围内,介电常数为176～168,介电损耗为0.027～0.025,具有较好的频率稳定性.     

低温烧结Bi_6Ti_5TeO_(22)和Bi_2Ti_3TeO_(12)陶瓷及其微波介电性能

采用固相烧结法,研究了不同温度和配方Bi_2O_3-TiO_2-TeO_2体系陶瓷的低温烧结情况,研究了产物物相、微观结构和微波介电性能.研究表明,配方A(Bi_2O_3:TiO_2:TeO_2=1:3:1)在800 ℃以上煅烧可制备出较纯净的Bi_6Ti_5TeO_(22),配方B (Bi_2O_3:TiO_2:TeO_2=1.025:3:1)在700℃以上煅烧可制备纯净的Bi_2Ti_3TeO_(12)粉末.所得Bi_6Ti_5TeO_(22)和Bi_2Ti_3TeO_(12)粉末都能在750～900 ℃度实现低温烧结.配方B在750℃烧结的介电性能较好,ε_r=32.5,介电损失为0.20%(100 MHz).     

氧化锑掺杂贫Ti钛酸锶钡陶瓷的介电性能及缺陷行为（英文）

采用固相法制备Sb_2O_3掺杂的贫Ti钛酸锶钡陶瓷,通过SEM、XRD和LCR测试系统研究其显微结构及介电性能随非化学计量比及Sb_2O_3含量的变化。结果表明:随着δ值增大,(Ba_(0.75)Sr_(0.25))Ti_(1-δ)O_(3-2δ)陶瓷由典型立方钙钛矿结构单相固溶体转变为多相化合物,而(Ba_(0.75)Sr_(0.25))Ti_(0.998)O_(2.996)陶瓷随Sb_2O_3掺杂量增加始终为单相固溶体。由V_(Ti)~(″″)及V_O~(··)引起的ABO_3型钙钛矿晶胞畸变导致(Ba_(0.75)Sr_(0.25))Ti_(1-δ)O_(3-2δ)陶瓷随δ值增大居里温度降低且相对介电常数增高。弹性偶极子V_O~(··)的定向引起畴壁钉扎而导致其介电损耗降低。(Ba_(0.75)Sr_(0.25))Ti_(0.998)O_(2.996)陶瓷的相对介电常数、介电常数最大值及居里温度均随着Sb_2O_3掺杂量增加显著降低而其介电损耗却随Sb_2O_3掺杂量的增加而增大。     

Ce掺杂0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3铋层状压电陶瓷结构与性能研究（英文）

采用传统固相法制备了CeO_2掺杂0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3(BTO-KNN)铋层状陶瓷材料。系统研究了CeO_2掺杂对BTO-KNN基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构:BTO-KNN基陶瓷的压电性能随着CeO_2的掺杂而显著提高,损耗明显降低。当CeO_2掺量为0.75%(质量分数)时,样品具有最佳的电性能:d_(33)=28 pC/N,介电损耗tanδ=0.29%,机械品质因数Q_m=2897,剩余极化强度P_r=11.83μC/cm~2,且居里温度T_c高达615℃;研究结果表明CeO_2掺杂0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3铋层状陶瓷是一种潜在的高温陶瓷材料。     

添加玻璃料对BaSm_2Ti_4O_(12)微波介质陶瓷烧结行为和介电性能的影响

利用固相法制备BaSm_2Ti_4O_(12)(BST)微波介质陶瓷.研究了复合添加Li_2CO_3-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3(LBSCA)和BaO-B_2O_3-SiO_2(BBS) 玻璃料对BaSm_2Ti_4O_(12)微波介质陶瓷的烧结性能、介电性能、相组成和微观结构的影响.研究表明:复合掺杂10% LBSCA和2%～5% BBS可使烧结温度降至900 ℃.XRD分析表明复合掺杂两种玻璃料的BST陶瓷主晶相为BaSm_2Ti_4O_(12)相,玻璃料以玻璃相的形式存在陶瓷晶粒间.复合掺杂10% LBSCA+3%BBS玻璃料的BST陶瓷可在900 ℃、保温2 h条件下烧结致密,微波介电性能为:ε_r =55.63,Q_f = 4266 GHz,τ_f= -13.5×10~(-6)℃~(-1),这种陶瓷材料有望与纯Ag电极共烧,制作各种多层微波频率元器件.     

3d过渡金属掺杂对Bi0.8Ba0.2FeO3陶瓷多铁性能的影响研究

采用传统固相烧结法制备多铁性Bi_(0.8)Ba_(0.2)Fe_(0.9)M_(0.1)O_3(M=Cr,Mn,Ti)陶瓷。X射线衍射图谱(XRD)表明该材料为纯相菱形钙钛矿结构,属于R3c空间点群。铁电测试结果表明,Bi_(0.8)Ba_(0.2)Fe_(0.9)Ti_(0.1)O_3陶瓷具有室温下的最大剩余极化值(2Pr)为0.64μC/cm~2和低频时的最小介电常数值(ε)为140。同时,所有样品的介电常数和介电损耗均随着频率的增加而降低且在高频时趋于稳定。磁性测试结果表明,Bi_(0.8)Ba_(0.2)Fe_(0.9)Mn_(0.1)O_3陶瓷具有室温下的最大剩余磁化值(2Mr)为1.46(A·m~2)/kg。显著的磁极化前后P-E回线变化被观察到,这直接说明了多铁性Bi_(0.8)Ba_(0.2)Fe_(0.9)M_(0.1)O_3(M=Cr,Mn,Ti)陶瓷中存在磁电耦合效应,且Bi_(0.8)Ba_(0.2)Fe_(0.9)Cr_(0.1)O_3样品具有最显著的磁电耦合效应值为5.8 m J/cm~3。     

Er~(3+)-Tm~(3+)-Yb~(3+)掺杂Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的上转换白色荧光和铁电性能

通过化学溶液沉积法制备了Er~(3+)-Tm~(3+)-Yb~(3+)共掺杂的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜,并研究了薄膜的上转换荧光和铁电性能.在980 nm红外光的激发下,薄膜的室温发射光谱在可见光区域显示岀4个发射带,分别是峰值为478 nm的蓝光发射带,对应Tm~(3+)的~1G_4→~3H_6能级跃迁;峰值为527和548 nm的绿光发射带,对应Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和~4S1/2→~4I_(15/2)能级跃迁;峰值为657 nm的红光发射带,由Er~(3+)的~4F_(9/2)→~4I_(15/2)和Tm~(3-)的~1G_4→~3F_4能级跃迁产生的发射带复合而成.荧光的颜色可以通过改变Er~(3-),Tm~(3+),Yb~(3+)离子的掺杂浓度加以调节.在固定Tm~(3+),Yb~(3-)浓度的Bi_(3.59-x)Er_xTm_(0.01)Yb_(0.4)Ti_3O_(12)(BEr,TYT)薄膜中,随着Er~(3+)浓度的增加,红、蓝光和绿、蓝光的强度比均增加,Er~(3+)离子的淬灭浓度为1.75‰(摩尔分数,下同);在固定Er~(3+),Yb~(3+)浓度的Bi_(3.593-y)Er_(0.007)Tm_yYb_(0.4)Ti_1O_(12)(BETm_yYT]薄膜中,随着Tm~(3+)浓度的增加,绿、蓝光和红、蓝光的强度比均降低,Tm~(3+)的淬灭浓度为2.5‰;在固定Er~(3-),Tm~(3+)浓度的Bi_(3.98-x)Er_(0.01)Tm_(0.01)Yb,Ti_3O_(12)(BETYb,T)薄膜中,随着Yb~(3+)浓度的增加,蓝、绿光和红、绿光的强度比均增加,Yb~(3-)对Er~(3-)发射的荧光淬灭浓度小于5%,而对Tm~(3-)发射的荧光淬灭浓度大于18%.Bi_(3.5#15)Er_(0.0045)Tm_(0.01)Yb_(0.4)Ti_3O_(12)薄膜上转换荧光值为(0.31,0.34),最接近标准白光的色度坐标(0.33,0.33).在不同功率的红外激光激发下,薄膜荧光的色度坐标变化幅度很小,说明薄膜具有较好的颜色稳定性.通过分析薄膜荧光的上转换机制,从Er~(3+)向Tm~(3-)有明显的能量传递发生,使光谱中红、绿、蓝光的相对强度和稀土离子的淬灭浓度发生明显变化.薄膜的铁电性能测试表有,当Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)掺杂的总浓度约为10%时(Bi_(3.5815)Er_(0.0085)Tm_(0.01)Yb_(0.4)Ti_3O_(12),薄膜的铁电剩余极化强度达到最大值,为27.8μC/cm~2.     

溶胶-凝胶PVP辅助燃烧法制备Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能的研究（英文）

利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为聚合物配位剂和燃料,通过溶胶-凝胶PVP辅助燃烧法在800℃到900℃合成了具有不同形貌的锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)。主要研究了不同煅烧温度对材料结构、形貌以及电化学性能的影响。利用XRD、SEM和充放电测试表征Li_4Ti_5O_(12)的结构、形貌及其充放电和倍率性能。研究结果表明材料为尖晶石型结构,颗粒大小分布均匀,颗粒在500 nm左右。在800℃焙烧8 h得到的Li_4Ti_5O_(12)首次充放电容量为167.4 m Ah/g。     

烧结温度和时间对Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响

以纳米TiO_2和Li_2CO_3为原料,通过固相反应法制备负极材料Li_4Ti_5O_(12),研究焙烧温度和时间对合成Li_4Ti_5O_(12)样品电化学性能的影响.利用TG、XRD、SEM 和充放电测试表征Li_4Ti_5O_(12)的物理性能和充放电性能.结果表明:焙烧温度的选择比延长焙烧时间对Li_4Ti_5O_(12)的性能影响更大,提高焙烧温度和延长焙烧时间,都能够促进晶体结构的完整,改善材料的电化学性能;经800 ℃焙烧24 h得到的Li_4Ti_5O_(12)首次放电容量为167mA·h/g,经过80次充放电循环,容量几乎没有衰减;对Li_4Ti_5O_(12)充电到0.5 V,充电曲线上均观察到明显的极化现象,极化程度同活性物质的颗粒大小和结合情况有关.     

Ti_3AlC_2-Al_2O_3/TiAl_3复合材料700~1000℃的循环氧化行为

研究了Ti_3AlC_2-Al_2O_3/TiAl_3复合材料在700~1000℃温度区间内的循环氧化行为,探讨了多相条件下的循环氧化机理。结果表明,复合材料具有优异的高温循环氧化性能,在700~900℃温度区间只能生成单一的Al_2O_3膜,而在1000℃下氧化膜主要为Al_2O_3和金红石型Ti O_2的混合物。由于复合材料的多相贯穿结构及Ti_3Al C_2相的选择性氧化,最终的氧化产物具有明显的多孔特征。     

多元合金化对Nb/Nb_5Si_3复合材料高温抗氧化性能的影响

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Nb-20Si-5Al-15Ti-3Cr-5W(原子百分数)多元铌硅系原位复合材料。采用循环氧化试验研究了其高温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和电子探针微区分析(EPMA)进行了微观组织结构分析。结果表明,该复合材料的组织主要由(Nb,Ti,W)_(ss)、Ti、α-Nb_5Si_3、γ-Nb_5Si_3和(Nb,Ti)_5Si_3组成;该材料分别经800℃/100 h、1100℃/100 h循环氧化后,都会在表面生成一层氧化膜。800℃下的氧化膜主要成分为AlNb_(11)O_(29)、Ti_2Nb_(10)O_(29)、TiO_2、SiO_2、Nb_2O_5、Nb_4W_3O_(47)和Cr_2Ti_6O_(15),在多孔氧化膜下,会发生严重的内氧化现象。在1100℃时的氧化膜主要成分为AlNb)_(11)O_(29)、Ti)2Nb_(10)O_(29)、TiO_2、SiO_2、Nb_2O_5及Cr_2WO_6,氧化膜致密性较好,可减缓氧的扩散速率,从而提高合金的抗氧化性,经1100℃,100 h循环氧化后仍有基体剩余。     

V掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)层状结构铁电陶瓷电性能的影响

用高温固相烧结法制备了V~(5+)掺杂的Bi_3.25La_0.75Ti_3O_(12)(BLT)层状结构铁电陶瓷.利用XRD对Bi_3.25La_0.75Ti_(3-x)VxO_(12+x/2)(BLTV-x)材料结构进行了晶相分析,结果表明所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构.样品的介电常数温度谱显示:V~(5+)掺杂提高了材料的介电常数,x=0.03时介电常数最大,但样品的居里温度并没有发生大的变化.样品的介电损耗谱表明:由于V~(5+)掺入,由氧空位引起的样品介电损耗被极大的压制,在x=0.06时损耗最小.通过对材料的直流电导与温度关系的Arrhenius拟合,分析了样品的导电机理,结果显示V~(5+)的掺杂大大降低了材料中氧空位的浓度,使得陶瓷样品的电性能得到了很好的改善.     

Q345/Al_2O_3陶瓷扩散接头的组织与性能

采用铜粉(75wt%)+钛粉(25wt%)做中间层对Q345钢与Al_2O_3陶瓷进行了扩散连接,用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对接头界面和剪切断口进行了微观表征,并用电子万能试验机测试了接头的剪切强度。结果表明:Q345/Al_2O_3接头界面成形良好,连接可靠;在加热温度1000℃、保温时间30 min、压力45 k Pa参数下,接头存在明显的Q345侧反应层、Cu-Ti中间层、Al_2O_3侧反应层,物相主要为Ti Al3、Ti O_2、Cu_2Ti_4O、Ti_2Cu_3、Cu O、Ti Fe_2、Ti Mn5和Fe基固溶体。剪切试验显示,随着温度的增加剪切强度先增加后降低,加热温度为1000℃时,剪切强度达到最大(70.6 MPa),剪切断口形貌为脆性断裂,断裂位置主要发生在近陶瓷侧。     

Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能

采用多弧离子镀技术和后续的真空退火工艺在06Cr19Ni10不锈钢基体上制备了Ti_2AlN薄膜。重点研究了Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能,并与TiN薄膜进行对比。分析结果表明:温度低于800℃时,Ti_2AlN薄膜能够保持良好的抗高温氧化性能;TiN和Ti_2AlN的氧化抛物线速率分别约为1.5×10~(-6)mg~2·cm~(-4)·s~(-1)和5×10~(-7)mg2·cm~(-4)·s~(-1),说明Ti_2AlN的抗高温氧化性能优于TiN;与TiN镀层氧化后形成絮状氧化物不同,Ti_2AlN薄膜经高温氧化后表面生成具有致密连续性的Al_2O_3氧化物,进一步提高了Ti_2AlN薄膜的抗高温氧化性能。     

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的原位水解合成与表征

以TiCl_4水溶液和LiOH·H_2O为原料,采用原位水解与后续热处理相结合的方法制备尖晶石型锂离子电池用负极材料Li_4Ti_5O_(12).结果表明:从TiCl_4水溶液原位水解合成Li_4Ti_5O_(12)经历由TiCl_4→TiO_2→Li_2TiO_3→Li_4Ti_5O_(12) 3个阶段的原位相转变过程;TiCl_4水溶液的浓度及稳定性对合成Li_4Ti_5O_(12)的结构有较大的影响;随着TiCl_4浓度的增加,合成纯Li_4Ti_5O_(12)所需的水解时间延长;以0.5 mol/L TiCl_4水溶液水解1 h、以添加1.0 mol/L LiCl的0.5 mol/L TiCl_4水溶液水解3 h、以1.0 mol/L与1.5 mol/L TiCl_4水溶液水解5 h均可获得纯Li_4Ti_5O_(12);由低浓度TiCl_4水溶液合成的Li_4Ti_5O_(12)循环性能优良.     

钛酸铋薄膜的自组装制备（英文）

以硝酸铋和氟钛酸铵为原料,以三氯十八烷基硅烷(OTS)为模板,利用自组装单层膜(SAM)技术,在玻璃基片上制备钛酸铋薄膜。改性基板的亲水性测定与原子力显微镜(AFM)测试表明,紫外光照射使基板由疏水转变为亲水,能够对OTS-SAM起到修饰作用。借助XRD、SEM测试手段分析了所得Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的物相组成和微观形貌,结果表明,经600℃热处理30 min后的薄膜的晶相为正交型Bi_4Ti_3O_(12),且薄膜表面光滑,均匀,致密。     

Ba_(0.5)Bi_(0.5)Fe_(0.9)Sn_(0.1)O_3添加对BaCo_(0.02)~ⅡCo_(0.04)~ⅢBi_(0.94)O_3热敏厚膜电学性能的影响

采用丝印法在铝基板上制备具有低室温电阻率、适中热敏常数的负温度系数BaCo_(0.02)~ⅡCo_(0.04)~ⅢBi_(0.94)O_3/Ba_(0.5)Bi_(0.5)Fe_(0.9)Sn_(0.1)O_3复合热敏厚膜。采用数字多用表、吉时利2400和阻抗分析仪对热敏厚膜的电学性能进行表征。结果表明:随着Ba_(0.5)Bi_(0.5)Fe_(0.9)Sn_(0.1)O_3含量从0.05增加至0.25,厚膜的室温电阻率、热敏常数和峰值电压均有所增加且分别处于1.47~26.5Ω·cm、678~1345 K和18.9~47.0V范围内,厚膜峰值电压对应的电流也有所降低且处于40~240 mA范围。阻抗谱测试表明,这些热敏厚膜表现出非正常的异质电学微结构行为,由高阻态的晶粒和较低电阻态的晶界区域构成。由此可知,在BaCo_(0.02)~ⅡCo_(0.04)~ⅢBi_(0.94)O_3中添加Ba_(0.5)Bi_(0.5)Fe_(0.9)Sn_(0.1)O_3改善了热敏行为但也恶化了电流特征.     

SrCO_3掺杂La_2Ti_2O_7陶瓷的电性能

通过固相反应合成法制备了La_2Ti_2O_7陶瓷,研究了SrCO_3掺杂对La_2Ti_2O_7陶瓷的电学性能的影响,并对导电机理做了初步的探讨分析.实验表明,随着Sr量的增加,电导激活能有下降的趋势,导致材料的电导率增加.在100 Hz～10 MHz频率下未掺杂Sr和掺杂量为x=0.01试样的介电常数分别为46和67,介电损耗都在1×10~(-3)数量级,说明这种材料具有较好的介电性能.