铋层状结构压电陶瓷的制备与性能优化

采用固相烧结工艺制备了(SrBi2Nb2O9)χ(Na0.5Bi25Nb2O/9)1-χ(SBN-NBN,χ=0.1,0.3,0.6,0.9)新型铋层状结构无铅压电陶瓷.用X射线衍射仪、扫描电镜、介电和铁电测试系统分析SBN-NBN的结构、微观形貌与性能.结果表明:随着SBN含量的增加,样品均形成了稳定的层状铋结构,Curie温度(θc)减小,铁电-顺电相变弥散减弱,当χ≤0.6时,剩余极化强度(2Pr)和矫顽场(Ec)均增大,当χ0.6时,2Pr和Ec均减小.当χ=0.6时,θc650℃,2Pr=18.93μC/cm2,Ec=86.79kV/cm,均大于两单体系的.进一步研究了SBN和NBN两个预合成粉料的共混工艺对其性能的影响.结果表明:共混工序的差异对烧结体的物相结构没有产生明显影响,但对铁电性能产生了不容忽视的影响,两预合成粉造粒前混合比造粒后混合制得样品的θc高,弥散特性弱且易于极化.     

含Sr铋基焦绿石材料的介电弛豫性能

采用传统固相反应烧结工艺制备(Bi1.5Zn0.5–xSrx)(Ti1.5Nb0.5)O7(BZTN,x=0.30,0.32,0.34,0.36,摩尔分数)铋基焦绿石陶瓷,研究该体系陶瓷的化学组成对物相结构、介电性能和弛豫特性的影响。X射线衍射分析表明:当Sr离子取代量较小时(x0.36),材料的相结构仍然保持立方焦绿石单相结构;当x=0.36时,出现微量SrTiO3杂相,但仍保持立方焦绿石主晶相结构。Sr离子的取代对介电性能产生显著影响:随着Sr离子取代量增加,样品的相对介电常数先增大后减小,介电损耗逐渐减小,并具有较大的正温度系数。观察到铋基焦绿石介电陶瓷的高温介电异常行为:系列样品在200～300℃,均出现明显的介电弛豫现象,并分析与讨论高温介电弛豫性能。     

NP0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–x BZZN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/℃。     

Sr1-xBaxNb2O6钨青铜铁电陶瓷的结构与介电性能研究

通过固相反应法合成了Sr1-xBax Nb2O6(SBN)钨青铜型铁电陶瓷,并对其结构、介电性能进行了系统的研究.结果表明在所研究的成分范围内,SBN陶瓷均形成了四方钨青铜相,但是SBN25陶瓷的主相为焦绿石相,其他3种成分的SBN陶瓷均为四方钨青铜单相.SBN陶瓷均存在一个明显的弥散介电峰,峰值温度随x的增加从室温(SBN25)升高到130℃左右(SBN60);同时峰值温度随频率往高温偏移,为典型的弛豫铁电相变.     

相界附近结构演化及淬火对BiFeO3–BaTiO3压电陶瓷结构与电学性能的影响

采用传统固相法制备了（1–x）BiFeO₃–xBaTiO₃ （BF–x BT,x=0.28, 0.29, 0.30, 0.31）压电陶瓷,研究了其在相界附近的相结构演化与介电、铁电性能和压电性能的变化关系。结果表明,所有样品均呈现出钙钛矿相结构且无任何杂相,且均位于三方–赝立方相相界附近,表现出三方、赝立方两相共存状态。随着x的增加,相结构中赝立方相相含量逐渐增加,而三方相相含量逐渐减少,当x=0.30时,样品的三方相与赝立方相含量趋于相近,表现出最佳的电性能：压电系数d33=165pC/N,剩余极化强度Pr=26.80μC/cm²,Curie温度TC=465℃。另外,淬火后样品的Raman振动模与弥散指数的显著变化表明淬火工艺能有效提高样品的长程有序度和铁电相的温度稳定性,致使BF–x BT体系陶瓷的Curie温度得到进一步提升。特别是对于BF–0.30BT陶瓷样品,由于更合适的三方–赝立方相相比例和淬火工艺,介电和铁电性能均得到增强。本工作揭示了BF–x BT陶瓷样品相结构演化与压电性能的关系,并通过淬火工艺进一步优...     

钨青铜结构化合物(1–x)Ba2NaNb5O15–xSr2KNb5O15准同型相界的组成及其铁电性能

与传统铁电材料相比，具有准同型相界(MPB)的铁电体具有增强的介电、压电和电光性能。通过传统固相烧结技术获得致密的(1–x)Ba₂Na Nb₅O₁₅–x Sr₂KNb₅O₁₅ (BNN–SKN)钨青铜结构陶瓷二元固溶体系，系统研究了BNN–SKN的结构、介电和铁电性能，探究迄今尚未确定的MPB区域。Ccm2与P4bm共存的MPB在x=0.7附近，随着SKN含量的增加，所测样品的相变温度及介电常数均在x=0.7附近取得极值，T_m=170.1℃,ε_{T R}=1 211,ε_m=3 326，给出了BNN–SKN体系的铁电性能，并讨论了该二元体系铁电性变化的影响因素。     

Ce掺杂CaBi_8Ti_7O_(27)共生铋层状铁电陶瓷的结构与电学性能

采用固相法制备了CaBi_8Ti_7O_(27–x) Ce(CBT–BIT–x Ce,x=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)共生铋层状结构陶瓷。利用X射线衍射、高分辨率透射电子显微镜、Raman光谱、介电谱、阻抗谱对其结构和电学性能进行表征。Ce主要是以Ce~(3+)的形式占据类钙钛矿层的A位,也存在少量Ce~(4+)进入B位。Ce掺杂导致陶瓷晶格畸变增加从而提升了Curie温度。在高温区域陶瓷的晶粒对电传导起主要作用,Ce掺杂使陶瓷电导活化能增加是因为氧空位浓度的减少,进而导致介电损耗tanδ减小和压电常数d_(33)的提升。CBT–BIT–0.06Ce陶瓷样品具有最佳电性能:T_c=746℃,d_(33)=22 pC/N,tanδ=0.40%。     

La~(3+)掺杂钛酸铋钠基无铅陶瓷的压电性能与介电弛豫行为

采用冷等静压成型和密闭烧结工艺,制备了具有微晶结构的稀土离子La3+掺杂0.9TNa0.5Bi0.5TiO3-0.03K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷体系.研究了该体系陶瓷的相结构,显微结构与介电、压电性能.结果表明:在掺杂范围内(0.015≤x≤0.105),La3+可完全固溶进陶瓷晶格形成单一的钙钛矿相.采用等静压成型工艺可明显改善陶瓷的显微结构,使晶粒细化,进而提高材料的压电性能.该陶瓷具有弥散相变和频率色散特征,为典型的弛豫型铁电体.随着La3+掺杂量的增加,材料的铁电-反铁电相变温度下降,Curie温度提高,相对介电常数、介电损耗和压电常数逐渐减小,弛豫特征愈明显.     

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。     

SrTiO_3-(K1/2Bi1/2)TiO_3-Bi_2O_3·3TiO_2系统铁电陶瓷材料低频介电性(1)介电常数,介质损耗以及电容器温度与频率特性

本文在较大范围内研究了SrTiO_3-(K_1/2Bi_1/2)TiO_3-Bi_2O_3·3TiO_2系统铁电陶瓷材料的介电性能,并获得介电常数高,介质损耗小,温度特性好的陶瓷介电材料.X射线衍射,扫描电镜,透射电镜以及能量色射x射线谱仪微观结构与成份分析表明:Sr-Bi-K-Ti等材料是由钙钛矿型SrTiO_3基固溶体为光晶相与含铋层状结构锶铋钛化合物为次晶相组成.     

高压电活性PNN–PZN–PBSZT陶瓷的结构及性能

采用铌铁矿预合成及固相法制备xPb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3–0.01Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3–(0.99–x)Pb_(0.82)Ba_(0.08)Sr_(0.10)Zr_(0.56)Ti_(0.44)O_3(x PNN–PZN–PBSZT)压电陶瓷。研究了不同铌酸镍NiNb_2O_6含量(x=0、0.01、0.015、0.02)对x PNN–PZN–PBSZT压电陶瓷的晶相结构以及压电和介电等性能的影响。结果表明:制备的压电陶瓷均为钙钛矿结构,处在准同型相界处,且随着x的增大,晶体结构逐渐向四方相转变。PNN的引入可以提高x PNN–PZN–PBSZT陶瓷的压电、机电和介电性能,当x=0.015时,样品的综合性能最佳,压电性能和室温介电性能达到最大,d33和εr分别达到998 pC/N和5 498,此时的机电转换因子k_p为74.61%,Curie温度TC为140℃,kp的最大值出现在x=0.02处,为76.26%。     

（1-x）Bi4Ti3O12–xK0.5Na0.5NbO3铋层状陶瓷的结构与性能

采用固相法制备（1–x）Bi4Ti3O12–xK0.5Na0.5NbO3（BIT–KNN,x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.30）铋层状压电陶瓷。用X射线衍射分析及扫描电镜等测试方法研究KNN掺量与BIT–KNN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;随着KNN掺量的增...     

Co_2O_3掺杂对Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))(Zr,Ti)O_3压电陶瓷电学性能及介电弛豫的影响

采用氧化物粉末固相烧结法制备Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))0.5(Zr_(0.3)Ti_(0.7))0.5O_3–w Co_2O_3(0.5PNN–0.5PZT–w Co)压电陶瓷。研究了Co_2O_3掺杂含量对0.5PNN–0.5ZT压电陶瓷相结构、显微组织、电学性能及介电弛豫的影响。结果表明:Co~(3+)掺杂进入主晶体结构中占据了B位。当0.2%≤w≤0.8%(质量分数)时,样品为单一稳定的钙钛矿结构,存在准同型相界;通过修正Curie–Weiss定律,较好地描述了陶瓷弥散相变的特征,弥散相变系数γ随着Co_2O_3掺杂量的增加,先增加后减小,当w=0.4%时,γ达到最大值,表明样品的介电弛豫特征更为明显。样品具有最佳的综合电学性能,压电常数d33=675 p C/N,机电耦合系数kp=60%,介电常数εr和介电损耗tanδ分别约为5 765和1.16%,说明介电弛豫行为与电学性能相关。     

纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性能和介电性能的温度依赖性(英文)

研究50nm BaTiO3陶瓷的铁电性能、介电性能的温度依赖性,其介温谱和介电损耗谱具有明显的弥散相变特征,当频率为1kHz时计算得到弥散指数γ为1.60。不同温度下的介电常数–电场强度(ε–E)曲线显示,介电异常发生在110～120℃的温度范围内,110℃时的介电可调性为20.2%,介电损耗小于0.02。压电位移曲线计算得到50nm BaTiO3陶瓷的压电系数d33为45pm/V。     

钛酸铋钠基陶瓷的冷烧结制备及介电性能

冷烧结(CSP)工艺是近年来新兴的一种高效、节能的材料方法。本工作采用CSP工艺，制备出致密度不低于97%的(1–x)BNT–x NN电介质陶瓷。研究了CSP工艺和Na Nb O₃含量对(1–x)BNT–x NN复相陶瓷的密度、相结构、显微形貌和介电性能的影响。结果表明：CSP工艺由于烧结温度低、保温时间短，可以显著降低晶粒尺寸，有效抑制Bi、Na等元素挥发，从而提高介电常数，降低介电损耗。随着Na Nb O₃含量的增加，(1–x)BNT–x NN复相陶瓷的剩余极化强度显著降低，并且介电常数的温度稳定性显著提升。当x=0.3时，0.7BNT–0.3NN陶瓷样品在25℃至400℃宽温范围内介电常数的变化率小于±6%，介电损耗小于5%，这表明CSP技术制备的(1–x)BNT–x NN陶瓷有望应用于温度稳定性陶瓷电容器。     

铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷结构和性能的影响

用常压烧结法制备铋掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷(K0.5Na0.5)1-3xBixNbO3(KNBN)。研究不同铋掺杂量对KNN陶瓷结构、形貌、致密度及电学性能的影响。结果表明:在1 120℃烧结的含铋量为1%(摩尔分数)的陶瓷表现出最好的铁电和压电性能及较好的介电性能,即压电常数最大121pC/N,P-E回线形状达到饱和,且剩余极化为12.67μC/cm2,矫顽场Ec为13.58kV/cm,介电常数为575,损耗为5.82%(频率为1kHz)。陶瓷样品在131℃从正交结构转变到四方结构,Curie温度为400℃。     

Bi(Al0.5Sc0.5)O3增强BaTiO3陶瓷弛豫铁电及储能性能EI北大核心CSCD

设计并合成了一种无铅改性BaTiO3基储能陶瓷,通过固相反应法制备了无铅单相钙钛矿BaTiO3–Bi(Al0.5Sc0.5)O3陶瓷,研究了掺杂不同含量BAS对陶瓷的结构、介电性能、铁电性能及储能特性的影响。结果表明:(1–x)BT–x BAS固溶体从四方相(x≤0.05)转变为部分立方相(x≥0.1),但仍以四方相为主且细晶化;随着其含量的增加,Curie温度(Tm)向低温方向移动并出现了介电峰宽化,表现出明显的介电色散行为;BAS的引入破坏了BT陶瓷铁电畴的长程有序,发生了铁电相到弛豫铁电相的相变;2种现象均表明BT–BAS陶瓷具有弛豫铁电体的优异特点。在所有样品中,0.85BT–0.15BAS陶瓷的介电温度稳定性最佳,弛豫因子γ为1.97;外加电场~105 k V/cm时,储能密度为0.684 J·cm–3,储能效率为95.0%,陶瓷具有最佳储能特性。     

BNBMT无铅压电陶瓷的制备及性能研究

本文采用新型溶胶-凝胶制粉技术和传统陶瓷生产工艺制备了0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07Ba1-xMgxTiO3（简称BNBMT100x）体系无铅压电陶瓷,并对BNBMT陶瓷的晶相特征及其介电和压电性能进行了讨论。XRD分析表明,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构固溶体;Mg的加入对陶瓷的介电、压电性能有显著影响;陶瓷的铁电-顺电相变峰显著降低、展宽;介电损耗在室温至200℃范围内较平缓。当x=0.04时,机电耦合系数kp和kt最大,分别为16%和19%,压电常数d33值为111pC/N。     

超细BaTiO3陶瓷晶粒尺寸对介电性能的影响

通过对粒径均匀分布的细晶粒纯BaTiO3陶瓷介电性能研究发现,陶瓷的介电常数和介电损耗随晶粒粒度发生明显变化。随晶粒的减小,相变弥散,Curie温度降低,介电常数和介电损耗减小。平均晶粒度280nm的样品具有高的室温介电常数,部分晶粒仍保持铁电相结构是导致高介电常数的原因。     

BiFeO3-SrBi2Nb2O9陶瓷的介电与铁电性能研究

用传统的固相反应法制备了单相层状钙钛矿结构的xBiFeO3-(1-x)SrBi2Nb2O9(x=0、0.05、0.1)的铁电陶瓷,并对其电学性能进行了研究。研究结果表明BiFeO3的掺入降低了SBN的烧结温度,陶瓷晶粒尺寸减小,致密度提高;介电性能得到了改善,居里温度和在居里点的介电常数提高;铁电性能恶化,耐压特性下降。