BaTiO3—R2O3—MgO系介质的稀土掺杂效应

研究了BaTiO03-R2O3-MgO(R=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Dy,Ho,Y,Er,Yb)系介质的稀土掺杂效应.结果表明,大半径稀土离子在BaTiO3中形成元素均匀性分布,并促进晶粒的长大;而小半径稀土离子能产生明显的细晶效应,在晶界局部富集而偏析出现焦绿石型第二相晶粒R2Ti2O7.随着镧系收缩,稀土掺杂BaTiO3陶瓷的绝缘电阻率明显提高,而稀土离子在BaTiO3中的固溶度大致呈降低趋势.大半径稀土掺杂材料的ε-T曲线呈现单峰效应且居里点下移,而小半径稀土掺杂材料为双峰效应且居里点上升,△C/C-T稳定性显著提高达到X8R.     

烧结气氛对 Er-Mg和 Er-Mn掺杂 BaTiO3陶瓷介电性能的影响

用固相法制备了Er-Mg和Er-Mn掺杂BaTiO3陶瓷,并研究烧结气氛对其微结构和电性能的影响.XRD显示样品经不同气氛烧结后均是赝立方相,在空气中烧结Er的固溶度约3.0m01%～4.0mol%,但还原气氛会抑制Er在BaTiO3中的固溶度,导致焦绿石相Er2Ti2O7出现.SEM显示Mg能抑制Er2Ti2O7晶粒的长大,而Mn促进此第二相的晶粒生长.研究表明,烧结气氛对受主离子的固溶度的作用将改变壳芯结构中壳/芯体积比,并且Mn离子的价态随气氛变化将移动居里点,从而显著影响电容变化率温度特性.采用适当的气氛烧结能够使两种介质都满足X8R要求.     

BYPT-BT高居里温度压电陶瓷的相结构与电性能

采用固相合成法制备了BiYbO3-PbTiO3-BaTiO3(BYPT-BT)压电陶瓷材料.通过差热分析(DSC)和热失重分析(TG)确定了BYPT-BT陶瓷钙钛矿相的形成温度,研究了不同含量的BaTiO3对BYPT-BT陶瓷相结构及电性能的影响规律.结果表明,BYPT-BT陶瓷由钙钛矿相和焦绿石相Yb2Ti2O7组成,随着BaTiO3含量的增加,焦绿石相Yb2Ti2O7逐渐减少.居里温度丁T和介电损耗tanδ随着BaTiO3含量的增加逐渐减少,介电常数ε,则随之而增大.     

La2Ce2O7∶Ho3+ / Yb3+陶瓷的荧光温度传感性能研究

为研究La2Ce2O7∶Ho3+ / Yb3+陶瓷的荧光温度传感性能,采用高温固相反应法制备该材料,在 La2Ce2O7晶格中,使Ho3+和Yb3+都取代La3+的位置,其中,Ho3+离子浓度为0. 05% at. %,Yb3+离子浓度在10% ~ 18% at. %范围内。在980 nm波长的激光激发下,检测到上转换（Up?conversion, UC）绿光的强度在550 nm处达 到峰值,红光强度在666 nm处达到峰值。当Ho3+和Yb3+的掺杂浓度分别为0. 05% at. %和14% at. %时,UC发射 强度最强。研究了La2Ce2O7∶Ho3+ / Yb3+陶瓷在303 ~ 483 K温度范围内的温度传感性能,在303 K温度条件下得 到最高绝对灵敏度（Sa）为0. 002 8 K-1,在303 K 温度条件下得到最高相对灵敏度（Sr）为0. 005 4 K-1,表明 La2Ce2O7∶Ho3+ / Yb3+陶瓷可以作为潜在的远程温度传感器候选材料。     

稀土气相掺杂BaTiO3基PTC陶瓷的制备与电性能

采用稀土气相掺杂的方法制备了La,Pr,Gd改性的BaTiO3 基PTC陶瓷,通过室温电阻率和温-阻效应的测试及SEM分析,对其PTC特性进行了研究.结果表明:BaTiO3基PTC陶瓷经稀土气相掺杂后,室温电阻率明显下降,在不同粉料配方基础上制备的4组BaTiO3基PTC陶瓷,经La,Pr,Gd气相掺杂后,其室温电阻率分别下降为2.5×105、70.0、220.0、40.0、3.5×104、50.0、9.6、5.0 Ω·m以及1.3×104、98.5、2.3×104、32.4 Ω·m.而稀土液相掺杂的BaTiO3 基PTC陶瓷的室温电阻率均在104Ω·m以上.稀土气相掺杂BaTiO3 基PTC陶瓷的温-阻效应与稀土液相掺杂结果截然不同,产生了明显的NTCR效应.     

镍电极X8R陶瓷材料的研究

系统研究了Yb-Mn-CaZrO3掺杂和Yb-Ni-CaZrO3掺杂BaTiO3陶瓷的显微结构与介电性能的关系.实验表明,Mn和Ni离子可以抑制Yb与CaZrO3向BaTiO3晶粒中的扩散,并形成晶粒的"壳-芯"复相结构.SEM和DSC研究表明,掺Ni较之掺Mn更有利于提高陶瓷材料中"壳-芯"结构的稳定性.CaZrO3的引入可提高瓷料的居里温度并改善介电温度稳定性,使上述两种瓷料系统的介电温度特性均满足X8R规范要求.     

V2O5对 BaTiO3-Y2O3-MgO陶瓷性能的影响

研究了V2O5掺杂BaTiO3-Y2O3-MgO系陶瓷的显微结构和介电性能．SEM显示V2O5会促进该体系晶粒生长，降低陶瓷致密度．XRD显示V掺杂样品均为单一赝立方相，其固溶度〉1．0m01％．研究表明，V离子能有效抑制掺杂离子Y、Mg向BaTiO3晶粒内扩散，改变掺杂离子在晶粒中分布，从而形成薄壳层的壳芯晶粒，因此V能提高居里峰的强度并改善电容温度稳定性．多价V离子在还原气氛中以＋3、＋4为主，能增强瓷料的抗还原性，提高绝缘电阻率（10^13Ω·cm）、降低介电损耗（0．63％）．该体系掺杂0．1mol％V时，介电常数达到2600，满足X8R标准．     

Y2O3和ZnO共掺杂对BaTiO3陶瓷的微观结构和介电性能的影响

研究了Y2O3和ZnO共掺杂对BaTiO3陶瓷的微观结构和介电性能的影响.XRD分析表明,Y2O2和ZnO促使BaTiO3的晶体结构由四方相转变为赝立方相;在此系统中Y2O3的固溶度低于1.5mol%,而ZnO的固溶度约3.0mol%.SEM显示Y2O3比ZnO更能有效地改善微观结构,其显著的晶粒抑制作用归因于分散于晶界的第二相Y2Ti2O7对晶粒生长的钉扎作用.适量Y2O3和ZnO的协同作用有助于形成壳-芯结构,并显著改善BaTiO3陶瓷的介电温度稳定性.在BaTiO3-Y2O3-ZnO新体系中获得符合X7R的高性能抗还原介质.     

La改性 BaTiO3陶瓷的结构与电性能

采用气相扩渗和液相掺杂两种方法制备了 La改性的 BaTiO3陶瓷,并对其组成、结构、形貌以 及电性能的变化进行了研究. La的液相掺杂可使纯 BaTiO3陶瓷的电阻率从 4.0× 1012Ω· m下降 为 3.0× 106Ω· m; 而 La的气相扩渗使其电阻率下降更为明显, 变为 8.2× 104Ω· m. La掺杂 BaTiO3陶瓷的晶粒电阻随温度的变化,呈现出明显的 NTC效应,而晶界电阻则呈现 PTC效应. La 扩渗 BaTiO3陶瓷的晶粒电阻随温度的变化,呈现出明显的 PTC效应;晶界电阻随着温度的升高急 剧连续降低 ,样品总电阻的 PTC效应已不存在. XRD分析表明, La掺杂的 BaTiO3陶瓷并没有形成 新相,而扩渗的 La元素已经与陶瓷组元发生了复杂反应,生成了 La2C2O2 、 Ba5La4Ti8O27一些新的 化合物,从而导致了导电性的显著变化. SEM分析表明, La扩渗的 BaTiO3陶瓷,因形成新相,从而 使形核数量增多,形成了均匀、细小、弥散的形貌特征.     

BaTiO3-Nb2O5-Ni2O3三元系统的介电性能研究

对三元系统BaTiO3-Nb2O5-Ni2O3的微结构和介电性能进行了研究．XRD分析表明Nb2O5／Ni2O3协同掺杂的BaTiO3陶瓷为赝立方相结构；在掺杂1．0mol％Ni的BaTiO3中，Nb的固溶度〈4．0mol％．SEM观察表明，随Nb掺杂量的增加，BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸先增大后减小．BaTiO3陶瓷的室温介电常数、介质损耗，以及在低温端和高温端的电容变化率都随Nb含量的增加而先增大后减小．DSC测量表明，Nb掺杂使BaTiO3陶瓷的居里温度向高温方向移动．该系统瓷料介电性质的变化与材料的晶粒尺寸以及掺杂剂导致的相变温度的移动密切相关．本实验在BaTiO3-Nb2O5-Ni2O3系统中开发出了新型的X8R材料，这种材料很有希望用于制备大容量X8R多层陶瓷电容器．