(Sr,Ca)TiO3陶瓷材料的结构与介电性能

研究(Sr,Ca)TiO₃系统陶瓷材料的组成、结构与介电性能关系.当ST/CT比值约为7:3时,主晶相(Sr_0.7Ca_0.3)TiO₃形成完全互溶钙钛矿型固溶体,具有立方顺电相结构;系统中微量钨青铜型新化合物铌酸钛钡BTN对主晶相(Sr_0.7Ca_0.3)TiO₃的介电性能起进一步的改善作用.获得具有理想介电性能(ε_(20℃1MHZ)>250,α_{c(-55～+125℃)}=-1150ppm/℃,tgδ_(20℃1MHZ)<5×10^-4,ρ_{v(20℃100VDC)}>10¹³Ω·cm)、不含Pb、Bi的Q组MLC瓷料.     

Al2O3添加剂对合成MgTiO3陶瓷相组成及介电性能的影响

研究了添加剂Al₂O₃对MgO和TiO_２合成MgTiO₃陶瓷烧结性、物相组成和微波介电性能的影响,XRD分析结果表明:没有添加Al₂O₃时,合成的MgTiO₃陶瓷中只含有MgTiO₃和MgTi₂O₅相;加入Al₂O₃后MgTiO₃陶瓷中除了MgTiO₃和MgTi₂O₅相外,还出现了MgAl₂O₄相,这是由于Al₂O3和 MgO发生固相反应．MgAl₂O₄的出现虽然阻碍材料的致密化并导致密度下降,但是可以降低反应烧结合成MgTiO₃陶瓷的相对介电常数和介电损耗．     

Fe,Ni掺杂(Zr,Sn)TiO4陶瓷的结构和介电性能

用电子陶瓷工艺制备主晶相为(Ｚｒ,Ｓｎ)TiO₄的介电陶瓷,(Ｚｒ;Ｓｎ)TiO₄的结构属正交晶系,空间群Ｐｂｃｎ．研究用Ｆｅ,Ｎｉ掺杂对(Ｚｒ,Ｓｎ)TiO₄陶瓷的介电性能的影响:铁掺杂降低了瓷料的烧结温度,同时减小了系统的Ｑ值(Ｑ＝１/ｔｇδ);但在一定的范围内,随着Ｎｉ掺杂量的增大,Ｑ值的下降被抑制,这可能是因为Ｎｉ离子阻碍了Ｆｅ离子扩散进入晶粒,使得Ｆｅ离子富集在晶界上,形成Ｆｅ－Ｎｉ尖晶石结构,减少了Ｆｅ对Ｑ值的影响．     

钙钛矿/钨青铜两相复合BSTN陶瓷的形成与性能研究

设计了特殊配方0.7BaO.0.3SrO·(1-y)TiO₂·yNb₂O₅, 通过过量组成控制,制备了钙钛矿相和钨青铜相共存的复相陶瓷.用XRD和阻抗仪测试了相结构及介电常数.结果表明,在形成以钙钛矿为主相的体系中,Nb₂O₅过量6mol％以上时开始形成钨青铜相;在形成以钨青铜为主相的体系中,BaO和SrO过量11mol％以上时开始形成钙钛矿相.两相含量相当的体系中,钙钛矿相几乎不固溶Nb₂O₅,而钨青铜相固溶一定量TiO₂.复相陶瓷的介电性能具有BST和SBN两相的特点.BSTN复相体系中钨青铜相的铁电/顺电转变温度随固溶TiO₂量增加而降低,随钙钛矿相增加而升高,其最低转变温度约在200℃,比纯SBN相下降90℃.     

烧结工艺对B2O3掺杂Ba1-xSrxTiO3梯度陶瓷介电性能的影响

研究了烧结温度及升温速率对氧化硼(B₂O₃)掺杂钛酸锶钡梯度陶瓷(Ba_1-xSr_xTiO₃,x=0-0.4,步长0.02)的致密化、晶粒尺寸及介电性能的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,在氧化硼挥发的同时致密化程度提高,从而居里峰提高且变得尖锐;随着氧化硼含量的增加,晶粒尺寸均匀长大、介电常数和介电损耗都增加;升温速率适中时,掺杂物的挥发、致密化进程及晶粒长大同步完成,梯度陶瓷介电性能才有效提高.此外,钛酸锶钡梯度陶瓷掺杂适量氧化硼明显降低烧结温度,比未掺杂相同成分的陶瓷烧结温度至少降低150℃,且介电损耗明显减小;梯度陶瓷的居里峰温度区间显著展宽,大大降低了该温区的介温系数,可望提高该系列陶瓷元器件精度及稳定性.     

(Ba_xSr_(1-x))TiO_3/Mg_2TiO_4组分梯度陶瓷的制备及介电性能

采用叠层法制备了(Bax Sr1-x)TiO3/Mg2TiO4组分梯度陶瓷。采用XRD、SEM、EDS及介电性能测试等手段分析了材料的微观结构和介电性能。结果表明:1375℃烧结3 h的样品较致密、结晶良好,由钙钛矿和尖晶石两相复合而成,且材料内存在Ba/Sr比组分梯度;与不含梯度的复合陶瓷相比,梯度陶瓷不但保持了较大的介电可调度,而且具有较好的介电性能温度稳定性;在室温(20℃)和2 kV/mm电场下,典型样品的介电可调度可达21.9%,当温度升高到60℃时,其可调度仍然保持在较大的值(9.3%)。温度稳定性的改善可归因于不同组分的(Bax Sr1-x)TiO3具有不同的铁电-顺电相转变温度,组分梯度的设计有利于该类材料应用温度范围的拓宽。     

SnO2-Sb2O3基压敏陶瓷致密化及脉冲电流耐受特性

实验研究了TiO₂、Co₃O₄、Cr₂O₃、Ni₂O₃和MnO掺杂对SnO₂-Sb₂O₃基压敏陶瓷材料微观结构和电性能的影响. 研究结果表明, TiO₂和Co₃O₄促进SnO₂陶瓷烧结致密化, 根据XRD图谱分析结果, Co₃O₄与SnO₂反应形成了Co₂SnO₄晶相, TiO₂则固溶于SnO₂晶相;Sb元素的引入能够促进SnO₂晶粒的半导化;复合添加Cr₂O₃、Ni₂O₃和MnO可以有效提高材料的电压非线性特性和脉冲电流冲击耐受能力. 获得电性能接近实用化的SnO₂压敏陶瓷样品, 其压敏电压V_1mA约为350V/mm, 非线性系数α达到50, 漏电流小于5μA, 并且在8/20μs脉冲电流冲击试验中,直径14mm的样品能够经受2kA的脉冲峰值电流.     

Zn-Al共掺对0.95MgTiO3-0.05CaTiO3介电性能的影响

采用固相反应法制备了 (Mg_0.93Ca_0.05Zn_0.02)(Ti_1-xAl_x)O₃介质陶瓷.研究了Zn-Al共掺杂对0.95MgTiO₃-0.05CaTiO₃(95MCT)陶瓷介电性能的影响.结果表明：Zn-Al共掺杂的95MCT陶瓷的主晶相为MgTiO₃和CaTiO₃两相结构,Zn-Al共掺杂可以抑制中间相MgTi₂O₅的产生,同时,有第二相CaAl₂O₄出现;Zn-Al共掺杂能有效地降低95MCT陶瓷的烧结温度至1300℃,改善介电性能,并对介电常数温度系数具有调节作用.当 Zn²⁺掺杂量为0.02mol、Al³⁺掺杂量为0.02mol时, 在1300℃烧结2.5h获得最佳性能：ε_r =20.35, tgδ=2.0×106, α_c=1.78×106.     

铁电陶瓷/铁氧体复合材料的相结构与介电性能

研究了铁电陶瓷/铁氧体混合烧结体的相结构与介电性能。在900℃制备出铁电陶瓷/铁氧体复合材料,该复合材料是介电材料相与铁氧体材料相共存的复相陶瓷。铁电陶瓷/铁氧体复合材料的介电性能在低温区域主要是介电材料相起作用,而铁氧体材料主要在高温部分对复合材料的介电性能起作用。采用两相混合分布的介电常数计算公式拟合了复相陶瓷的介温曲线,并提出修正指数因子α和β,建立修正方程。      

Ca0.3(Li1/2Sm1/2)0.7TiO3微波介质陶瓷的低温烧结研究

采用传统陶瓷制备工艺, 制备了掺杂Na₂O-CaO-B₂O₃(NCB)氧化物的Ca_0.3(Li_1/2Sm_1/2)_0.7TiO₃(CLST)陶瓷, 研究了NCB掺杂量与晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能的关系. 研究结果表明: 复合氧化物NCB掺杂量在1wt%～15wt%范围内没有杂相生成, 晶相仍呈斜方钙钛矿结构. 随着NCB添加量的增加, 陶瓷致密化温度和饱和体积密度降低, 介电常数ε_r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值也呈下降趋势, 频率温度系数τ_f向正方向增大. NCB氧化物掺杂能有效地将CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降低至900℃. 添加12.5wt% NCB的CLST陶瓷在低温900℃烧结5h仍具有良好的微波介电性能: ε_r=73.7, Qf=1583GHz, τ_f=140.1×10-6/℃, 满足高介多层微波器件的设计要求.     

Sr0.4Pb0.6TiO3基陶瓷晶界组成对热敏特性的影响

采用固相烧结工艺制备出了Ｓｒ_０．４Ｐｂ_０．６ＴｉＯ_３半导体陶瓷元件,其阻温特性具有独特的ＮＴＣＲ和ＰＴＣＲ复合效应,陶瓷室温电阻率及居里点以下的ＮＴＣＲ效应随着烧结温度的升高而提高,适当过量ＰｂＯ则能降低陶瓷室温电阻率及其ＮＴＣＲ效应．利用ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＥＤＳ分别对样品的相结构、形貌及成份分布等进行分析,结果显示晶界中的Ｓｒ,Ｔｉ含量相对较高,而Ｐｂ含量相对较低,材料的阻温特性明显受其影响．铅挥发造成的阳离子空位是该类半导体陶瓷在居里点下出现ＮＴＣＲ效应的主要原因之一,同时探讨了Ｙ^３＋离子掺杂（Ｓｒ,Ｐｂ）ＴｉＯ_３陶瓷的半导化机理和热敏特性．     

原位反应结合多孔Si3N4陶瓷的制备及其介电性能

以氮化硅(Si₃N₄)和氧化铝(Al₂O₃)为起始原料, 利用原位反应结合技术制备Si₃N₄多孔陶瓷. 研究烧结温度和保温时间对Si₃N₄多孔陶瓷的微观结构、力学性能以及介电性能的影响. 结果表明: 烧结温度在1350℃以下, 保温时间<4h时, 随着烧结温度的升高, 保温时间的延长, 样品的强度和介电常数增大; 但条件超出这个范围, 结果刚好相反; 物相分析表明多孔陶瓷主要由Si3N4和Al₂O₃以及Si₃N₄氧化生成的SiO₂(方石英)组成. 所制备的多孔Si₃N₄陶瓷的气孔率范围为25.34%～48.86%, 抗弯强度为34.77～127.85MPa, 介电常数为3.0～4.6, 介电损耗约为0.002.     

机械合金化制备PLZT(5/54/46)陶瓷

研究了机械合金化制备PLZT陶瓷.实验结果表明,采用纳米TiO₂原料,球磨5h就能得到PLZT粉体,而采用微米TiO₂原料,球磨30h也只有少量的PLZT出现.可见纳米粉体在机械合金化制备PLZT粉体过程中起了重要的作用.机械合金化制备的PLZT粉体具有很好的烧结性能,在1000℃的烧结条件下可以得到致密度达97％的PLZT陶瓷,并且所得PLZT陶瓷的压电性能和铁电性能与其它文献报道的相当.这为实现铁电陶瓷与电极低温共烧打下了基础.