NaNbO3–CaZrO3–Bi0.5Na0.5TiO3三元系陶瓷的相结构与储能性能

铌酸钠(NaNbO₃)无铅陶瓷由于其无毒和出色的储能性能，在脉冲功率电容器领域吸引了越来越多的关注。然而，由于较大的有效储能密度(W_rec)和高的储能效率(η)不能同时实现，限制了其商业化。通过构建局域随机场，增加弛豫特性来提高储能性能的策略。采用传统固相法制备了(1–x)(0.96Na Nb O₃–0.04CaZrO₃)–x Bi_0.5Na_0.5TiO₃ (x=0.05、0.10、0.15、0.20)反铁电储能陶瓷，研究了不同含量Bi_0.5Na_0.5TiO₃对0.96Na Nb O₃–0.04CaZrO₃陶瓷的相结构、微观形貌、介电性能和储能特性的影响。结果表明：随着Bi_0.5Na_0.5TiO₃含量的增加，(1–x)(0.96NaNbO₃...     

Li和Sn掺杂Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷的结构和介电性能

采用固相反应法制备(Bi2-xLix)(Za2/3Nb1.1833Sn0.15)O7陶瓷,研究了Li+替代Bi3+对(Bi2-xLix)(Zn2/3Nb1.1833Sn0.15)O7陶瓷样品结构和介电性能的影响.结果表明:当Li+替代量x≤0.1时,相结构保持单一的单斜焦绿石相;在-30~130℃,介电损耗出现明显的弛豫现象: x=0.025、0.05、0.075和0.1时,样品的介电弛豫峰值温度分别为5、85、100℃和92℃.运用缺陷偶极子模型解释了介电弛豫现象,分析了介电弛豫峰值温度差异的原因,介电弛豫的不对称性符合普适弛豫定律.     

BaTiO3基无铅陶瓷介电温度稳定性研究

通过固相合成法制备了xBi(Zn,Zr)O₃-(1-x)(Ba,Ca)(Ti,Zr)O₃(BCTZ-xBZZ,x=0,0.005,0.02,0.04,0.06)无铅陶瓷体系，结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、介电等表征，探讨了Bi(Zn,Zr)O₃陶瓷体系对(Ba,Ca)(Ti,Zr)O₃陶瓷的晶相、微结构、介电以及其温度稳定性的影响。研究结果表明：当预烧温度高于850℃时BCTZ-xBZZ合成粉体已基本形成单一的钙钛矿结构。在较低的烧结温度(1200～1300℃)下BCTZ-xBZZ陶瓷可以很好地烧结。所有BCTZ-xBZZ陶瓷都具有纯钙钛矿相，与此同时，陶瓷体系晶相经历了从四方晶相向伪立方相过渡。Bi(Zn_0.5Zr_0.5)O₃显著影响了(Ba,Ca)(Ti,Zr)O₃陶瓷体系相变温度：铁电相-铁电相(T_FE)，铁电相-顺电相(T_c)。并且陶瓷体系存在弛...     

Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3--ZnNb_2O_6复相陶瓷的显微结构和介电性能

采用传统电子陶瓷工艺制备Ba(Zn1/3Nb2/3)O3--ZnNb2O6(BZNZ)复相陶瓷,研究了Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN)含量对BZNZ陶瓷显微结构和微波性能的影响。结果表明,加入BZN提高了陶瓷的烧结温度,陶瓷为复相结构,除Ba(Zn1/3Nb2/3)O3与ZnNb2O6两种基体相外,有新相BaNb3.6O10生成。在微波频率下,随BZN含量增多,复相陶瓷的介电常数逐渐增大,品质因数Q×f值先增大后减小,谐振频率温度系数τf沿正方向移动。当BZN摩尔分数为30%时,陶瓷的综合性能最佳:相对介电常数εr=30.76,Q×f=29 600GHz,介电损耗tanδ=1.98×10--4,τf=--2.34×10--6/℃。     

Ba缺位和烧结工艺对Ba1-xZn1/3Nb2/3O3陶瓷离子有序度和微波介电性能的影响

利用常规固相法制备了Ba1-xZn1/3Nb2/303(x=O～0.02)陶瓷,研究了Ba缺位对Ba1-xZn1/3Nb2/3O3陶瓷的相成分、B位离子长程有序度(LRO)和微波介电性能的影响规律.X射线衍射(XRD)结果显示,适量的Ba缺位可以提高材料的阳离子有序度,x=0.01时陶瓷具有最大的阳离子有序度;Ba缺位...     

Mg4Nb2O9/CaTiO3复合介质陶瓷的结构和介电性能

以1.7%(质量分数)V2O5为烧结助剂,采用传统固相反应法制备了(1-x)Mg4Nb2O9 xCaTiO3[(1-x)MN-xCT]颗粒复合微波介质陶瓷.研究了陶瓷的微观结构和微波介电性能.结果表明:当0.5≤x≤0.7时,经1 150℃烧结5 h制备的(1-x)MN-xCT样品仍为Mg4Nb2O9和CaTiO3相,没有生成其它新相,在不同相之间存在元素扩散.当x从0.3增加到0.7,样品的相对介电常数(εr)和谐振频率(f)温度系数(τf)随x值的增加而增大,而品质因数(Q)却随x增大而降低.当x=0.5,1 150℃烧结5h后,获得的0.5Mg4Nb2O9/0.5CaTiO3 1.7%V2O5微波介质陶瓷的εr=20,Qf=48000 GHz(f=8 GHz),τf=12×10-6/℃.     

Er3+替代Bi3+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结温度的影响

研究了Er3 替代Bi3 对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7系介质材料结构和性能的影响,并借助X射线、扫描电镜、Agilent4284测试仪对其相结构和介电性能进行分析.研究结果表明:经Er3 替代的BZN陶瓷样品烧结温度升高(从960℃升高到1000℃);随着Er3 替代量的增加,Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7系介质材料的晶粒尺寸、介电常数、介电损耗都有所变化;当替代量x=0.1时,介电性能最佳,介电常数为78.7165,介电损耗为0.00134.     

B位掺杂对Pb[(Mn1/3Nb2/3)0.5(Mn1/3Sb2/3)0.5]x(Zr0.825Ti0.175)1-xO3系陶瓷铁电畴反转的影响

用传统陶瓷工艺制备了Pb[(Mn1/3Nb2/3)0.5(Mn1/3Sb2/3)0.5]x(Zr0.825Ti0.175)1-xO3(其中x为B位掺杂的摩尔分数,下同)系铁电陶瓷,研究了室温条件下电滞回线的特性.结果显示:当x≤0.1时,电滞回线出现"束腰";当x=0.2时,"束腰"消失.用X射线光电子能谱、X射线衍射分析手段研究了"束腰"现象,并用氧缺位内偏场理论分析该现象的微观机理.结果表明:过量Mn偏析于晶界,使材料的晶界具有P型导电性,偏析Mn的量越多,晶界p型导电性越强,氧缺位钉扎电畴的能力下降,电畴容易反转,进而导致"束腰"现象消失.另外,随着x增大,剩余极化强度先增大后减小,矫顽场逐渐增大.     

CaTiO3对Pb0.95Ba0.05Nb2O6压电陶瓷性能的影响

采用标准电子陶瓷工艺制备了(1-x)Pb0.95Ba0.05Nb2O6-xCa0.5TiO3(x=0.01,0.02,0.03,0.04)高温压电陶瓷,研究了CaTiO3对Pb0.95Ba0.05Nb2O6陶瓷的显微组织、相结构,介电和压电性能的影响,得到了CaTiO3掺杂量与Pb0.95Ba0.05Nb2O6陶瓷性能之间的关系.X射线衍射(XRD)分析表明,CaTiO3的加入使Pb0.95Ba0.05Nb2O6很容易形成正交铁电相,而且相同方法制备纯的PbNb2O6是菱方非铁电相钨青铜结构,随着CaTiO3含量的增加,晶胞体积减小.介电温谱测试表明该改性材料具有高居里温度(Tc＞550℃).测试了不同组成陶瓷的压电性能及其热稳定性,当CaTiO3的掺人量x=0.03时,得到压电常数达到d33=69pC/N、平面机电耦合系数Kp=0.30、机械品质因子Qm=27.8、居里温度Tc=570℃的陶瓷样品,该组成具有优异的热稳定性,适合于高温(500℃)环境下使用.     

xPb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3–(1–x)Pb(Zr_(0.48)Ti_(0.52))O_3压电陶瓷的准同型相界与介电性能

采用铌铁矿预产物合成法制备组成在准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB)附近的xPb(Mg1/3Nb2/3)O3-(1-x)Pb(Zr0.48Ti0.52)O3(PMN-PZT,x=0.125,0.15,0.175,0.2,0.225,0.25,摩尔分数)压电陶瓷。X射线衍射和Raman光谱分析表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相,未探测到其他杂相;随PMN含量的增加,PMN-PZT压电陶瓷的相结构从四方相逐渐向菱方相转变,该体系的MPB组成在x=0.2附近,而且其相结构为四方相与菱方相共存。陶瓷断口的扫描电镜观察表明:陶瓷的晶粒尺寸约1～3μm。陶瓷的介电温谱表明:x=0.2,陶瓷的Curie温度为308.8℃,峰值介电常数约为16380,室温压电常数为351pC/N;陶瓷的Curie温度随PMN含量增加线性下降。     

锰锑酸铅-锌铌酸铅-锆钛酸铅陶瓷的铁电性能

通过电滞回线测试,探讨了xPb(Mn1/3Sb2/3)0.05(Zr1/2Ti1/2)0.95O3(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)0.28(Zr1/2Ti1/2)0.72O3[xPMnS-(1-x)PZN]陶瓷的铁电性能及铁电相变特性.同时研究了Ba2 取代Pb2 对材料铁电性能的影响.结果表明;三方相含量较高的0.2PMnS-0.8PZN陶瓷具有较高的矫顽场和较大的剩余极化强度;四方相含量较高的0.5PMnS-0.5PZN和0.6PMnS-0.4PZN陶瓷具有较低的矫顽场和较小的剩余极化强度,Ba2 取代使三方相含量增加,铁电性能明显提高.     

Y3+取代对(Bi1.5Zn0.5)(Nb0.5Ti1.5)O7陶瓷显微结构与介电性能的影响

研究了Y3 取代的(Bi1.5Zn0.5)(Nb0.5Ti0.5)O7(BZNT)基陶瓷(Bi1.5-xYx Zn0.5)(Nb0.5Ti1.5)O7(0≤x≤1.5,BYZNT)的显微结构和介电性能。采用传统的固相反应法制备陶瓷样品,XRD分析样品的相结构。结果表明:BZNT陶瓷的相结构中主相为立方焦绿石相;在整个取代范围内,BYZNT陶瓷的结构仍然保持主相为立方焦绿石的相结构。同时,随着Y3 取代的增加,晶胞体积减小,介电性能随结构的变化而呈现有规律的变化。其介电性能为:εr≈73-180,tanδ≈1.6％-0.4％,αε≈(-583-89)× 10-6／℃(1MHz)。     

碳酸锂掺杂对PFN-PNN-PZT陶瓷微结构和电学性能的影响

采用传统固相烧结法制备了(1-x)Pb[(Fe1/2Nb1/2)0.1(Ni1/3Nb2/3)0.45(Zr0.3Ti0.7)0.45]O3-xLi2CO3(PFN-PNN-PZTxLi,x=0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)压电陶瓷,研究了不同Li2CO3含量(x)对陶瓷微观形貌、相结构、介电、压电和铁电性能的影响。X射线衍射和扫描电子显微镜分析表明:制备的陶瓷样品均为单一钙钛矿结构,未探测到其他杂相;随着Li2CO3含量的增加,陶瓷的晶体结构从三方相向四方相转变。电学性能测试表明:Li2CO3掺杂几乎不影响PFN-PNN-PZT陶瓷的特征Curie温度,但能显著提高介电温度系数γ;随着Li2CO3掺杂量的增加,陶瓷压电常数d33和机电耦合系数kp降低,而相应的机械品质因数Qm和矫顽场Ec增大,说明Li2CO3表现为"硬性"掺杂特点;当x=1.5%时,1 200℃烧结2h的陶瓷具有相对较好的电学性能:d33=820pC/N,kp=0.63,相对介电常数εr=6 628,tanδ=0.028,介电温度系数γ=17%,Qm=52.6,Ec=4.48kV/cm。     

Co2O3掺杂对(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3陶瓷结构与电性能的影响

采用传统固相法制备了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3+xmol%Co3+(BNKT-xCo,x=0-8)无铅压电陶瓷,研究了Co2O3掺杂对BNKT陶瓷的显微结构与电学性能的影响。研究表明:适量的Co2O3掺杂促进了晶粒生长,纯BNKT陶瓷样品在介电温谱上有2个介电反常峰Td和Tm,Co2O3掺杂后使所有陶瓷样品的第一个介电反常峰Td消失,表明Co3+抑制铁电-反铁电相变。室温下样品的介电、铁电和压电性能表明Co2O3起硬性掺杂效应。当x=7时陶瓷样品电性能最佳,其中机械品质因子Qm=498,介电损耗tanδ=2.3%(1kHz),压电常数d33=103pC/N,平面机电耦合系数kp=27%。     

添加剂对Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-Sr(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷介电性能的影响

研究了MnCO3,BaZrO3对0.35Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN)-0.65Sr(Zn1/3Nb2/3)O3(SZN)陶瓷介电性能的影响.研究表明:添加MnCO3,BaZrO3时,对陶瓷的烧结均起促进作用,增大介电常数.加入1%(质量分数)的MnCO3可使陶瓷具有较小的介质损耗,同时MnCO3对陶瓷的介电常数温度系数具有正向调整作用.加入BaZrO3后通过生成液相而减少了第二相Ba5Nb4O15,BaNb2O6的生成.所制备的(0.35BZN0.65SZN)+0.1%MnCO3陶瓷的εr≈43.6,αe≈-8×10-6/K,tanδ＝0.6×10-4,且烧结温度低于1 300℃.     

A位双元取代对钛铁矿型ZnTiO3陶瓷热稳定性影响

通过XRD、DTA、SEM等测试技术,系统研究了Zn(1-x)(Mg1/2Co1/2)xTiO3(x=0.1～0.4)陶瓷六方钛铁矿结构的热稳定性和显微结构,应用传统固相烧结法制备了Zn(1-x)(Mg1/2Co1/2)xTiO3(x=0.1～0.4)陶瓷。研究表明:由于ZnTiO3、MgTiO3和CoTiO3有类似的六方钛铁矿结构,Mg2 和Co2 都能取代ZnTiO3相中部分Zn2 离子,且能形成热稳定性较强的(Zn,Mg,Co)TiO3固溶体;当取代量x=0.1时,使六方钛铁矿相的热稳定温度提高了约70℃,拓宽了六方钛铁矿相的热稳定温度范围,能够制备出优良微波介电性能且烧结温度范围较宽微波介质材料。     

NPO型铋基焦绿石复相陶瓷的制备及介电性能

为获得温度稳定型高频高介材料,通过复相介电组成调控原理,将正温度系数型焦绿石相(Bi1.5Zn0.5)(Zr1.5Nb0.5)O7(BZZN)与负温度系数型(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)混合构成BZN-BZZN复相材料.研究了该系列陶瓷的物相组成、晶体结构及介电性能随两相组成的变化规律.晶体结构精修获得了复相结构中两相的晶格常数、A-O'键长、B--O键长、O—B—O键角的变化.复相陶瓷的介电性能可通过两相比例有规律地调制,随着BZZN含量增多,(1-x)BZN-xBZZN介电常数εr略有下降,介电常数温度系数逐渐由负值向正值变化.当x=0.7时,获得高介电常数、零温度系数陶瓷材料:εr=123.2,tanδ=7×10-4,αε=5×10-6/℃.     

Ca[(Li1/3Nb2/3)1-xZr3x]O3-δ陶瓷微波介电特性

研究了B位Zr4+取代对Ca[(Li1/3Nb2/3)1-xZr3x]O3-δ(O.02≤x≤0.1.CLNZ)陶瓷的微观结构及微波介电特性的影响.当0.02≤x≤10mol%时,体系为单一钙钛矿相.随Zr4+含量的增加,品质因素下降,谐振频率温度系数由-16.3ppm/℃增加到-7.5ppm/℃,而品质因素下降.分析了谐振频率温度系数(τf)随容忍因子(t)的变化关系.当Zr4+含量为5mol%时,陶瓷微波介电性能最佳:εr=31.6,Qf=13100GHz,τf=-9.4ppms/℃.     

Pb(Zn1/3Nb2/3)O_3—Pb(Fe2/3W1/3)O_3二元系陶瓷电容器的介电性质

目前、制备Pb(Zn1/3Nb2/3)O_3(PZN)基陶瓷电容器、最主要的问题是形成有害于介电性质的焦录石相。实验表明、固相反应法很难合成钙钛矿结构的PZN陶瓷。于1000℃经固相反应的产物是含立方焦录石的混合物、在PZN中添加0.25mol的PFW、试样中的钙钛矿相超过97%。通过对Pb(Fe2/3W1/3)O_3(PFW)结晶化学和烧结机理的分析、证明在PZN中添加PFW能减少或抑制焦录石的形成。本文报导了PZN—PFW二元系陶瓷的相关系和介电性质、探讨了钙钛矿相的形成机理。     

Er^(3+)掺杂对立方焦绿石陶瓷结构与介电性能的影响EI北大核心CSCD

采用固相反应法制备(Bi1.5–x Erx Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BEZN,x=0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30)陶瓷,研究了Er3+替代Bi3+对(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)陶瓷结构与介电性能的影响。结果表明:当Er3+掺杂量x<0.15 mol时,样品为单一α-BZN相;当x≥0.15 mol时,出现第二相。用分子动力学计算Er3+分别进入A、B位的溶解能结果可知,此时Er3+可能已进入B位。随Er3+掺杂量增加,Er3+进入晶格,BEZN陶瓷密度从6.999 g/cm3减小到6.680 g/cm3,有明显细化晶粒作用。一定频率(1 MHz)条件下,峰值介电常数随Er3+掺杂量增加而减小,弛豫峰温度范围介电常数变化量Δε逐渐减小,即弛豫峰逐渐宽化和平坦。