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。     

La_2O_3掺杂的BCZT陶瓷介电性能的研究

笔者采用溶胶-凝胶法分别于1 300℃、1 350℃、1 400℃、1 450℃下制备了Zr_(0.1)Ti_(0.9)Ba_(0.85)Ca_(0.15)O_3+xmol%La_2O_3,其中x=0,0.2,0.6,0.8,1.0。XRD结果表明:试样呈现单一的钙钛矿结构,没有杂质相的出现La~(3+)与BCZT陶瓷形成了固溶体。SEM显示,试样的晶粒尺寸随着La~(3+)含量的增加而逐渐减小;介电常数测试温度的升高呈现先增大随后减小的趋势,而介电损耗则先减小后增大。试样的介电性能在烧结温度为1 400℃,La~(3+)掺量为0.8 mol%时有最大值。此时的最大介电常数为5 790.15,最小的介电损耗值为0.004。     

Co_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

以传统固相烧结合成法制备出Co_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3-xCo_2O_3(BCZT-xCo,x=0~0.15 wt%)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及其他分析方法研究Co_2O_3掺杂量对制备的BCTZ无铅压电陶瓷的压电性能、介电性能、相组成以及微观结构的影响。结果表明,所有样品均具有纯钙钛矿相结构。随着Co_2O_3掺杂量的增加,晶粒尺寸、介电损耗tanδ、压电系数d_(33)和平面机电耦合系数k_p逐渐减小,而介电常数ε_r逐渐增加。当x=0 wt%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳压电性能:d_(33)=420 pC/N,k_p=40%;x=0.15%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳介电性能:ε_r=5,100,tanδ=1.4%。     

BCZT-xBi_2O_3无铅压电陶瓷性能的研究

选取传统高温固相反应合成法制备出Bi_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.08)Ti_(0.92)O_3-xBi_2O_3(BCZT-x Bi,x=0~0.15)。采用扫描电子显微镜、准静态压电常数测试仪等一系列检测手段,探讨了Bi_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷微观组织和电学性能产生的作用,从SEM图像得知,陶瓷的晶粒尺寸随着Bi_2O_3掺杂量的增多先逐渐变小后略微有所增大,XRD图谱则表明,掺杂量不等的Bi~(3+)均能够弥散进入钛酸钡晶格中,能完整固溶于BCZT陶瓷,并且材料具有典型的钙钛矿相结构。当Bi_2O_3掺杂量为0.15 mol%时,此无铅压电陶瓷材料拥有较好的介电性能,介电损耗tanδ的值仅是1.2%,介电常数ε_r的值是5100;当没有掺杂Bi_2O_3时,此陶瓷的压电性能最优,压电系数的值d_(33)=386 p C/N,机电耦合系数的值K_p=44.8%。     

Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷介电性能研究

采用传统固相法制备了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba_(0.71),Sr_(0.29))TiO_3(BST)陶瓷。研究了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量对BST电容器陶瓷介电性能、物相组成和微观结构的影响。结果表明:随着Bi_4Ti_3O_(12)掺杂的增加,BST陶瓷的相对介电常数逐渐减小,介电损耗先减小然后增大,Bi_4Ti_3O_(12)掺杂后的BST陶瓷仍为钙钛矿结构。当Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量为1.6 wt%时,BST陶瓷的综合介电性能最好,εr为3744,tanδ为0.0068,ΔC/C为+1.70%,-44.61%,容温特性符合Y5V特性。     

微波介电陶瓷Ba_(1.8)Sr_(0.2)La_2Ti_2NbO_(12)的合成及介电特性研究

制备合成了微波介电陶瓷Ba_(1.8)Sr_(0.2)La_2Ti_2Nb O_(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_(1.8)Sr_(0.2)La_2Ti_2Nb O_(12)结构为六方层状类钙钛矿,晶胞常数为:a=b=5.691 7),c=27.820 7),V=780.28 7)~3,Z=3,具有优异的介电性能。介电常数为46.4,介电损耗为0.00083。     

Mn离子掺杂对Ba_(0.2)Sr_(0.8)Zr_(0.18)Ti_(0.82)O_3陶瓷烧结和电学性能的影响

采用溶胶凝胶法制备x Mn-Ba0.2Sr0.8Zr0.18Ti0.82O3(BSZT)(x=0mol%、1mol%、2mol%、3mol%)的陶瓷粉末,以传统工艺制备Mn离子掺杂的BSZT陶瓷。研究Mn离子掺杂浓度对BSZT陶瓷烧结特性、物相结构、介电性能、击穿场强以及储能密度的影响。结果表明,Mn离子掺杂降低了BSZT陶瓷的烧结温度,同时降低其介电常数以及介电损耗,提高了击穿场强和储能密度。在1400℃下烧结的2mol%Mn离子掺杂BSZT陶瓷较未掺杂BSZT陶瓷的烧结温度降低了100℃,相对密度为96.3%;1 k Hz处介电常数约为497、介电损耗为3.6%;最大击穿场强为12.595 k V/mm;最大储能密度为0.374 J/cm3。     

溶胶渗透对BST-Ba_4Ti_(13)O_(30)复合陶瓷烧结及介电性能的影响

采用混相烧结法制备了x vol%Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-(100-x) vol%Ba_4Ti_(13)O_(30)(x=8～24)复合陶瓷(记为BSTBT/4/13),研究了相组成、Ba TiO_3溶胶渗透对复合陶瓷的烧结、介电性能的影响。研究结果表明:随着BST含量的降低,BST-BT/4/13复合陶瓷的烧结性能提高、介电常数及调谐率降低;BaTiO_3溶胶渗透工艺可以提高烧结性能、调谐率及温度稳定性,尤其可以显著降低低频(1 KHz)下的介电损耗。组分x=16试样经溶胶渗透处理可获得较好的综合性能:1240℃的烧成温度、0.02的损耗(1 KHz)及在直流偏置场强为10 kV/cm下可达3.5%的调谐率。     

Sr和Mn复合掺杂对Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3微波介电性能的影响

采用固相法,选择SrCO_3和MnO_2通过A/B位复合掺杂Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3体系,制备了(Ca_(15/16)Sr_(1/16))_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)Ti_(1-x)Mn_xO_3微波介质陶瓷,研究了Sr~(2+)含量固定为1/16时,不同Mn~(4+)含量对陶瓷微波介电性能的影响。结果表明,复合掺杂使陶瓷致密化温度由1 300℃逐渐降低至1 200℃,随着Mn掺杂量增加,晶胞体积和晶粒尺寸均略有减小,陶瓷致密度逐渐提高。(Ca_(15/16)Sr_(1/16))_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)Ti_(0.94)Mn_(0.06)O_3陶瓷在1200℃烧结5h具有优良的微波介电性能:相对介电常数ε_r=113,品质因数Q_f=4705 GHz,谐振频率温度系数τ_f=36 ppm/℃。     

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)/℃。     

Ba/Sr比对Ba_xSr_(1-x)Zr_(0.18)Ti_(0.82)O_3陶瓷结构及性能的影响

本文采用溶胶-凝胶法制备Ba_xSr_(1-x)Zr_(0.18)Ti_(0.82)O_3(x=0.3,0.4,0.5)陶瓷粉末,通过传统的陶瓷制备方法制备陶瓷样品,研究了不同Ba/Sr比对陶瓷结构及充放电性能的影响。研究结果显示,随着Ba/Sr的增加,陶瓷的介电常数变大,居里温度向高温方向移动,介电性由线性向非线性演变;室温下,Ba_(0.5)Sr_(0.5)Zr_(0.18)Ti_(0.82)O_3陶瓷有最大的介电常数(~2250,0.004,1 k Hz),最大的饱和极化(~10.8μC/cm~2,110 k V/cm),最大的能量密度(~0.42 J/cm~3,110 k V/cm),其放电效率也达到93%。     

Bi掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的制备及压敏性能

以溶胶-凝胶法在Si(100)基底上制备了Ca_(1-3x/2)Bi_xCu_3Ti_4O_(12)(CBCTO)薄膜。XRD结果表明,于900℃退火1 h可形成多晶CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)相。SEM显示Bi离子掺杂使CCTO晶粒异常生长。通过压敏电阻测试仪分析了CBCTO薄膜的压敏电阻特性,所有样品均呈现明显的非线性特性,用双肖特基势垒模型进行了充分说明。Ca_(0.925)Bi_(0.05)Cu_3Ti_4O_(12)(x=0.050)薄膜具有最小的电位梯度与最小的漏电流,可良好应用在低压压敏电阻开关等领域。     

基于固态法制备Sr_(1-1.5x)Bi_xTiO_3陶瓷的特性研究

Sr Ti O3属于ABO3型钙钛矿结构,具有良好的固溶能力,通过掺加杂质元素改善其性能。本研究利用固态法制备Sr_(1-1.5x)Bi_xTiO_3陶瓷(x=0.00、0.01、0.04、0.07、0.10),并探讨了Bi掺杂对其结构与介电常数的影响。研究结果表明:Bi掺杂量x≥0.04时陶瓷的晶体结构是以立方晶与四方晶两相共存的形式存在,而Bi2+在Sr Ti O3结构中的固溶极限为x≤0.01,当x=0.04时陶瓷的最大介电常数约为1 200,相变温度则随x增加而逐渐向高温度方向偏移。     

锰掺杂无铅压电陶瓷(Bi_(0.5)Na_(0.5))_0.9Ba_(0.07)Sr_(0.03)TiO_3的结构和电学性能(英文)

采用传统陶瓷工艺制备掺MnO2的(Bi0.5Na0.5)0.9Ba0.07Sr0.03TiO3(BNBST)无铅压电陶瓷。锰掺杂(MnO2摩尔掺量x=0～1.25%)可以提高陶瓷的烧结性能,在1150℃烧结,可以得到致密陶瓷和纯的钙钛矿相。X射线衍射显示:室温、0.20x0.75时,形成四方相与三方相共存的准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB),且x=0.25时,锰掺杂的BNBST陶瓷表现出优良的性能,其中压电常数d33=157pC/N,平面机电耦合系数kp=33%,机械品质因数Qm=364,相对介电常数εr=843,介电损耗tanδ=2%。这些结果确认了MPB组成与x之间的相互关系,并为设计新型压电材料提供方法。     

Nb~(5+)掺杂BaZr_(0.1)Ti_(0.89)Fe_(0.01)O_3陶瓷的晶体结构及介温特性

采用传统固相法制备BaZr_(0.1)Ti_(0.89)Fe_(0.01)O_3–yNb_2O_5(BZTF–y Nb)陶瓷,研究了Nb_2O_5作为改性剂对BZTF陶瓷晶体结构、微观形貌及弥散相变的影响。结果表明:所有试样均形成单一的钙钛矿晶相结构,Nb_2O_5对晶体结构有一定的调整作用。当掺入量为0.75%(摩尔分数)时,试样常温下为四方相结构。当0.00≤y≤0.75%时,试样的介电常数随掺杂量y的增加而逐渐增大,介电损耗则呈现急剧减小趋势。Nb_2O_5可使四方相更加稳定,Curie温度移向高温方向。同时,铁电相向顺电相转变的相变峰变得宽化和弥散,提高试样的介温稳定性。烧结温度为1 300℃、Nb_2O_5含量为0.75%时陶瓷试样有最佳的介电性能:介电常数ε=6 039,介电损耗tanδ=0.007,Curie温度T_C与弥散系数γ分别为16℃和1.98。     

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。     

Ce掺杂0.85Bi_4Ti_3O_(12)-0.15LiNbO_3铋层状铁电陶瓷的显微结构与性能(英文)

采用固相法制备CeO2掺杂改性0.85Bi4Ti3O12-0.15LiNbO3(BTO-LN)铋层状压电陶瓷。借助于X射线衍射和扫描电子显微镜研究了CeO2掺量与BTO-LN陶瓷晶体结构和电性能的关系。结果表明:所有陶瓷样品均为单一的正交相结构;随CeO2掺量的增加,陶瓷的晶粒尺寸变大,Curie温度TC由653℃下降到617℃;CeO2掺杂提高了样品的压电性能,压电常数d33随CeO2掺量的增加先增大后减小,相对介电常数εr表现出相反的变化趋势;当CeO2的掺入量为0.75%时,样品的电性能最佳,即d33=25pC/N,机械品质因数Qm=2 895,介电损耗tanδ=0.10%,TC=617℃。     

(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/℃。     

烧结温度对氧化铜掺杂铪钛酸钡钙陶瓷压电性能的影响

采用传统固相反应方法制备了不同烧结温度的Ba_(0.85)Ca_(0.15)Hf_(0.1)Ti_(0.9)O_3+0.5 mol%Cu O陶瓷,对陶瓷样品的微结构、表面形貌、压电、铁电性能进行了测试和分析,结果表明:在不同烧结温度下,各陶瓷样品均表现出单一钙钛矿结构;陶瓷室温下均为铁电体,且介电损耗在0.01以下,当烧结温度在1450℃时,陶瓷压电系数最大,值为330 p C/N,此时,平均晶粒尺寸约为16.99μm,ε_r=2409,tanδ=0.009,k_p=37%,2P_r=16.21μC/cm~2。     

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。