Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷的制备及其介电性研究

为研究铋层状钙钛矿结构(Aurivillius相)铁电陶瓷居里温度(Tc)及介电性能,采用传统固相反应法在1 100℃烧结5 h制备了不同价态元素K~+、Ba~(2+)、Y~(3+)协同置换A位Sr元素的Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷,利用X射线衍射仪表征不同置换量陶瓷的物相,结果表明制备的陶瓷均为Aurivillius相,无杂相产生。采用精密阻抗分析仪测量了陶瓷在不同频率下的介电温谱,结果表明,所有陶瓷样品均表现出铁电相变,随替换量增多,陶瓷的居里温度T_c由518.2℃降低到514.5℃,T_c处的介电常数极大值由2 350下降到2 000。研究结果表明,表征结构失稳性的容忍因子参数对Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷铁电相变有重要影响。     

K0.5Bi0.5TiO3:ZnO无铅铁电复合陶瓷的退极化行为

为了抑制K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3的退极化现象,提高铁电性能,以K_2CO_3、TiO_2、Bi_2O_3及ZnO为原料,通过二步固相法合成无铅铁电复合陶瓷K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3:ZnO(KBT:ZnO).通过X射线衍射、扫描电子显微镜、铁电和介电测试分析了复合陶瓷的微观结构和介电行为.结果表明:KBT中引入20%(物质的量百分数)的ZnO后,复合陶瓷中生成了第三相Zn2TiO_4,同时,KBT的极化能力及其铁电行为得到改善.阻抗测试表明复合铁电陶瓷内部只存在一种导电机制,即电子电导.特别是ZnO的引入抑制了KBT由正常铁电体向弛豫铁电体的相转变,对KBT的应用和研究有着重要的作用.     

Ca_3Co_(3.9)Cu_(0.1)O_9/Bi_2Ca_2Co_2O_y复合材料的热电性能

采用助溶剂法合成Ca_3Co_(3.9)Cu_(0.1)O_9粉体,与Bi_2O_3混合压制、烧结,制备出Ca_3Co_(3.9)Cu_(0.1)O_9/Bi_2Ca_2Co_2O_y复合材料,通过改变Bi_2O_3的加入量,研究其对复合材料热电性能的影响。结果表明:Bi_2O_3的加入能够提高样品的致密度;随着Bi_2O_3加入量的增加,样品的电阻率明显降低,Seebeck系数变化不大,功率因子显著增大;在973 K的温度下,Ca_3Co_(3.9)Cu_(0.1)O_9(Bi_2O_3)0.2样品具有最大功率因子,达到3.27×10-4Wm-1K-2。     

La_(0.7)Sr_(0.15)Ca_(0.15)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_(3-δ)合成工艺对其电性能的影响

分别采用反向共沉淀法和柠檬酸法合成La_(0.7)Sr_(0.15)Ca_(0.15)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_(3-δ)(LSCCF)粉料,利用XRD、SEM和四极探针技术对其特性进行了研究。结果表明,柠檬酸法和反向共沉淀法合成制备的LSCCF粉料平均粒度分别为16.5和19.7nm,反向共沉淀法制备的晶粒尺寸较大,不利于后续粉料的烧结。电导率随温度升高而升高,到655℃,柠檬酸法制备的LSCCF电导率达到最大值776S/cm。模压法组装了(NiO-SDC|SDC|LSCCF-SDC)单电池,650℃时,柠檬酸法制备的LSCCF阴极材料的输出功率达到最大值385mW/cm2,反向共沉淀法制备的阴极材料的输出功率达到最大值350mW/cm2。在(NiOSDC|SDC|LSCCF-SDC)单电池电性能方面,柠檬酸法要优于反向共沉淀法。     

煅烧温度对多组分SrFe_(0.5)CoO_(3-δ)氧化物结构的影响(英文)

采用柠檬酸法合成了多组分的SrFe_(0.5)CoO_(3-δ)氧化物,并分析了锻烧温度对样品结构的影响。实验结果显示不同锻烧温度后所得样品主要由钙钛矿结构的SrFe_(0.5)Co_(0.5)O_3构成,随着锻烧温度的降低,样品的杂相减少,而钙钛矿结构的SrFe_(0.5)Co_(0.5)O_3相衍射峰的强度也有所降低,锻烧温度为1200℃时所得样品由高纯钙钛矿结构的SrFe_(0.5)Co_(0.5)O_3晶相构成。随着锻烧温度的降低,无规则形态结构样品的粒子尺寸随之降低。     

MgO对K_2O-Al_2O_3-SiO_2系陶瓷微波介电性能的影响

采用传统固相反应法制备添加不同质量分数(0~4%)MgO的K_2O-Al_2O_3-SiO_2体系低介电微波陶瓷,利用SEM、XRD、Agilent4284等测试手段,讨论加入MgO对K_2O-Al_2O_3-SiO_2系的相结构、显微组织、烧结温度及介电性能的影响。结果表明:添加MgO能有效降低K_2O-Al_2O_3-SiO_2体系的烧结温度,且室温下介电常数低,介电损耗小;1 MHZ下,添加质量分数2%MgO的样品在1 150℃烧结后介电常数最小,为4.271,在1 250℃烧结后介电损耗最小,为0.004 9。     

A位离子改性对BaBi_4Ti_4O_(15)陶瓷电学性能的影响

为了探究Nd~(3+)对BaBi_4Ti_4O_(15)(BBT)陶瓷A位不同元素进行取代所造成的结构以及介电性能的影响,文中采用传统固相法制备了Ba_(1-x)Nd_xBi_4Ti_4O_(15)(BNBT,其中x=0.05,0.10)陶瓷和BaBi_(4-x)Nd_xTi_4O_(15)(BBNT,其中x=0.05,0.10)陶瓷,采用X射线衍射分析仪(XRD)表征材料的相结构,利用HP4294A自动测试系统测试不同频率下的介电常数ε′和介电损耗tanδ随温度T (室温到500℃)的变化情况。通过修正的居里-外斯定律和洛伦兹经验公式,对Nd~(3+)取代BBT陶瓷的相变过程中产生的介电弛豫现象进行分析与表征。研究结果表明:通过A位改性可以有效改善BBT陶瓷的居里温度和弛豫程度,不同的Nd~(3+)掺杂量以及改性位置对BBT陶瓷结构和电学性能的影响不同,当Nd~(3+)取代BBT陶瓷的Ba2+位时,随着掺杂量的增加,BBT陶瓷的弛豫程度和弥散强度逐渐增强;当Nd~(3+)取代BBT陶瓷的Bi3+位时,BBT陶瓷的弛豫程度逐渐减弱。     

Ta掺杂对BaCe_(0.8)In_(0.1)Y_(0.1)O_(3-δ)电解质材料性能的影响

采用柠檬酸盐燃烧法和固相反应相结合的方法制备BaCe_(0.8)In_(0.1)Y_(0.1)O_(3-δ)(BCIY)和掺杂Ta的BaCe_(0.7)Ta_(0.1)In_(0.1)Y_(0.1)O_(3-δ)(BCTIY)电解质粉体,在200 MPa压力下干压成型后在不同温度下烧结成电解质片,并使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站分别对样品的物相、微观结构和电导率进行了表征.XRD结果显示,1 000℃煅烧5 h的BCIY和BCTIY均表现出单一的钙钛矿相.收缩率和SEM结果显示,BCIY在1 250℃下就可以烧结致密,掺杂Ta的BCTIY在1 350℃下也可以烧结致密.在空气和湿润的H_2气氛下BCTIY的电导率比BCIY的略有降低.在CO_2和沸水环境下,BCTIY比BCIY明显表现出较好的化学稳定性.研究结果表明:BCTIY有望成为中低温固体氧化物燃料电池稳定的电解质材料.     

PSN-PZT陶瓷及其在加速度传感器中的应用研究

利用传统固相烧结法制备了0.02Pb(Sb_(0.5)Nb_(0.5))O_3-0.98Pb_(1-2 x)Ba_xSr_x(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3压电陶瓷(其中x=0.02,0.03,0.04,0.05).讨论了不同Ba、Sr复合掺杂量及烧结温度对陶瓷结构和电性能的影响.结果显示,当x=0.04,烧结温度为1 260℃时,压电陶瓷的性能最佳,其中d_(33)=615 p C/N,ε_(33)/ε_0=2 224,tanδ=2.11%;然后把这个配方的陶瓷片安装到传感器中,测试其电荷灵敏度、最大横向灵敏度比和最大线性误差,电荷灵敏度为2.72 p C/(m·s~(-2)),最大横向灵敏度比小于5%,最大线性误差为2.97%,符合通用振动测试类型传感器使用要求.     

固相法制备CaCu_3Ti_4O_(12)及其结构与介电性能的研究

通过固相反应合成了ABO_3型钙钛矿结构CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)巨介电常数陶瓷材料.采用X射线衍射、扫描电镜和Agilent4294A精密阻抗分析仪对不同烧结温度下样品进行了物相、显微结构及其介电-频率特性的测试分析.结果表明:在温度高于950℃时,反应充分,可完全生成CCTO,1 120℃烧结温度保温6 h的CCTO介电陶瓷,致密性好、晶粒大小均匀、结晶良好,具有优良的综合介电性能.     

溶胶-凝胶法制备Tb_3Sc_2Al_3O_(12)纳米粉体的研究

以柠檬酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备TSAG纳米粉体。通过XRD、FTIR和SEM测试手段对不同pH值和不同煅烧温度下合成的粉体进行了表征。结果表明:当温度为1000℃、pH值为3.3~3.6时,可以合成纯度较高的TSAG相,分布均匀,平均粒子尺寸为23.25nm;且随着烧结温度的升高,其粒径不断增大。     

CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备及低温介电弛豫研究

利用传统的固相反应法在不同条件下制备CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)介电陶瓷,通过粉末XRD测试对其结构进行表征,以获得纯相CCTO陶瓷的合成条件.XRD结果表明,1 100℃/12 h烧结条件下制备的CCTO陶瓷结晶性好且为纯相;介电测试表明,样品在低温下存在介电弛豫,分析表明低温介电弛豫来源于晶粒的本征效应.     

(Na_(0.5)K_(0.5))NbO_3基无铅压电陶瓷压电常数的研究

针对目前无铅压电陶瓷的压电常数d33偏小的情况,采用传统的烧结方法制备了(Na0.5K0.5)NbO3基无铅压电陶瓷(Na0.5K0.45Li0.05)Nb0.95-xSbxTa0.05O3(x=0.03,0.06,0.09,0.12),研究了在Li和Ta含量固定的情况下,Sb元素的添加量和烧结温度对陶瓷的压电常数的影响.研究结果表明,适量Sb元素的掺杂可以大幅度提高陶瓷的压电常数d33,陶瓷样品的压电常数d33随着Sb含量的增加先增大后减小.烧结温度可以影响陶瓷的密度,进而影响其压电常数.在1130℃的最佳烧结温度下,Sb含量x=0.09时,陶瓷样品表现出最佳的压电性能,压电常数d33=328 pC/N.     

(Ba,Eu)TiO_3细晶粒陶瓷制备中的影响因素

采用冷压陶瓷技术,分别在1 400℃和1 300℃制备了具有四方结构的(Ba_(1-x)Eu_x)TiO_3和(Ba_(1-x)Eu_x)Ti_(1-x/8)O_3陶瓷.应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究Eu含量、Ti空位缺陷和陶瓷化烧结温度的变化对制备(Ba,Eu)TiO_3细晶粒陶瓷的影响因素.结果表明:当x=0.05时,1 300℃制备的(Ba_(1-x)Eu_x)Ti_(1-x/8)O_3陶瓷细化到平均晶粒尺寸小于1μm,1 400℃制备的(Ba_(1-x)Eu_x)TiO_3陶瓷却畸变生长到5μm.而x=0.03时,(Ba_(1-x)Eu_x)TiO_3陶瓷仍能细化到1μm.说明较高的陶瓷化烧结温度并不是晶粒生长的主要原因,Ti空位的存在起到抑制晶粒生长的作用.x≥0.07时,(Ba_(1-x)Eu_x)TiO_3陶瓷为大于5μm的粗晶粒陶瓷,说明Eu含量的继续增加不能抑制晶粒生长.     

烧结温度对长余辉发光材料Ca_2Zn_4Ti_(15)O_(36):Pr~(3+)光性能的影响

利用溶胶-凝胶法合成发光材料Ca_2Zn_4Ti_(15)O_(36):Pr~(3+),通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和激发光谱、发射光谱对固溶体的微结构和光学性能进行了表征.XRD分析结果表明:经1 050℃烧结22 h后XRD衍射峰峰值最高,结晶度最好,样品的晶粒尺寸在100～200 nm之间.Raman结果表明:Pr的掺杂并没有使谱峰强度有所变化,反映出Pr的掺杂量对样品表面性质影响不大.激发光和发射光谱表明:烧结温度为800℃时,激发和发射峰值最强,激发峰为312 nm,发射峰为614 nm.     

(1-x)Pb(Ta0.5Sc0.5)O3-xPb(Zr0.52Ti0.48)O3(0.1≤x≤0.5)弛豫铁电陶瓷的制备工艺及其性能

利用短时研磨(粗磨,2 h)和长时研磨(细磨,48 h)两种不同的研磨工艺并结合B位复合陶瓷制备的一步法工艺流程,制备并研究了铅基钙钛矿弛豫铁电陶瓷(1-x)Pb(Ta0.5Sc0.5)O3-xPb(Zr0.52Ti0.48)O3(0.1≤x≤0.5)(PSTZT)。由细磨工艺制备的陶瓷在1 200℃下烧结2 h获得了纯钙钛矿相;细磨工艺PSTZT陶瓷表面平整、晶粒细小、致密性高,其介电与压电性能、热释电性能等全面优于粗磨工艺陶瓷。     

以高炉渣为助烧剂制备ZTA/TiC复合陶瓷及其性能研究

以3μm α-Al_2O_3为主要原料,辅以纳米Al_2O_3、ZrO_2和TiC等原料,工业废渣——高炉渣为助烧剂,热压烧结制备ZTA/TiC复合陶瓷。利用XRF、XRD、DSC、SEM、三点弯曲试验和维氏压痕等表征手段,研究了原料组成和烧结温度对复合陶瓷物相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:15%(质量分数,下同)纳米Al_2O_3及5%纳米TiC的加入有利于复合陶瓷力学性能的提升,烧结温度为1 650℃时,材料的抗弯强度和断裂韧性分别为510 MPa和6.58 MPa·m~(1/2),沿晶断裂与穿晶断裂同时存在,使复合陶瓷有较好的综合性能。添加质量分数为4%的高炉渣,1 550℃热压烧结30 min,得到的ZTA/TiC复合陶瓷相对密度为99.5%,抗弯强度和断裂韧性分别为555 MPa和5.20 MPa·m~(1/2),比相同温度下未添加高炉渣时的性能优良。烧结时高炉渣产生的液相可促进Al_2O_3棒晶生长并降低烧结温度;同时由于其析晶特性,陶瓷基体中的玻璃相减少,陶瓷强度提高。     

Bi_2O_3-P_2O_5二元系统玻璃性能

采用高温熔融的方法制备xBi_2O_3-(100-x)P_2O_5二元系统玻璃,研究了Bi_2O_3含量变化对该体系玻璃的结构、热膨胀系数、密度和化学稳定性等的影响。在二元系统中随着Bi_2O_3含量的增加,熔融温度不断升高。当Bi_2O_3摩尔分数达到30%,在1 200℃下熔制且保温2h的玻璃液均化程度高、成玻性能良好,化学稳定性达到最好。随着Bi_2O_3含量的增加,热膨胀系数呈先减小后增大的趋势,在Bi_2O_3摩尔分数为25%出现最小值。     

(Sr_(1-3x/2)La_x)TiO_3(x=0.2～0.5)陶瓷的显微组织结构及微波介电性能研究

通过固相反应法制备(Sr_(1-3x/2)La_x) TiO_3(x=0.2～0.5)复合体系微波介质陶瓷,并对其显微组织结构、晶体结构及微波介电性能进行研究。XRD结果表明(Sr_(1-3x/2)La_x) TiO_3系微波介质陶瓷为六方晶系钙钛矿结构。显微组织结构表明陶瓷的晶粒尺寸随着烧结温度的提高而增大,气孔呈现先减少后增多的趋势,并且陶瓷的晶界在高温过烧时出现晶界明显扩张的现象。介电性能结果表明陶瓷的密度、介电常数和品质因数均随烧结温度的提高先增大后减小,谐振频率温度系数和热膨胀系数则呈现与之相反的变化趋势,同时除密度在1 450℃下取得最值外其余各检测值均在1500℃下取得最值。在烧结温度为1 500℃时,(Sr_(0.55)La_(0.3)) TiO_3陶瓷具有致密的结构、清晰明显的晶界、气孔数量较少,平均晶粒尺寸为14.24μm,此时(Sr_(0.55)La_(0.3)) TiO_3陶瓷具有优良的介电性能:Q×f=8960.43GHz,ε_r=60.54,τ_f=16 ppm/℃。     

非化学计量(La_(0.6)Sr_(0.4))_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)阴极材料的制备与性能

采用溶胶凝胶法制备(La_(0.6)Sr_(0.4))_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(x=0.95,0.97,1.00,1.03,1.05)系列阴极材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和微观形貌进行表征,交流阻抗谱(EIS)测试样品的导电性能。结果表明,样品经750℃烧结3h形成斜方钙钛矿结构,A位非化学计量可明显降低阴极的极化电阻。在700℃时,x=1.05的样品界面极化电阻为0.086 3Ω·cm2,相比x=1.00的样品降低了50%,(La_(0.6)Sr_(0.4))_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)材料是一种电化学性能较为优良的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。