阻抗谱研究Yb~(3+)掺杂(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3陶瓷的电学性能

采用传统的固相合成法制备了(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(1-x)Yb_xTiO_(3 )(0≤x≤0.08)陶瓷,用X射线衍射仪和扫描电子显微镜测试了陶瓷的晶体结构和表面形貌,结果表明Yb~(3+)能够固溶到陶瓷晶格中形成钙钛矿结构,但随着掺杂量的增多会有杂相产生。用高温阻抗分析仪进行介电温谱的测试结果表明,Yb~(3+)的掺杂提高了陶瓷在高温下的温度稳定性,降低了介电损耗,并且使陶瓷的居里峰型变宽、峰值减小,弥散相变特征愈明显。阻抗谱和模谱的分析表明Yb~(3+)的介电弛豫行为主要是由载流子在晶粒间的长程迁移造成,掺杂降低了陶瓷中的氧空位数量,计算结果表明弛豫激活能随着掺杂量的增多不断变大。     

CaBi_2Ta_2O_9基压电陶瓷的A位掺杂改性研究

该文采用固相反应法制备了铋层状结构Ca_(1-x)(LiCe)_(x/2)Bi_2Ta_2O_9(CBT-LC100x)高居里温度(T_C)压电陶瓷,研究了(Li_(0.5)Ce_(0.5))~(2+)复合离子掺杂对CaBi_2Ta_2O_9(CBT)基陶瓷晶体结构、介电、压电等性质的影响。结果表明,在选定(Li_(0.5)Ce_(0.5))~(2+)掺杂浓度范围内,CBT-LC100x陶瓷呈正交晶体结构。随着x增加,T_C趋于降低,从941℃降低至924℃。Ce离子的施主掺杂效应有利于电阻率及压电活性的提高,当x=0.06(x为摩尔分数)时,具有最优综合性能,T_C约为924℃,压电常数d_(33)约为8.1 pC/N, 650℃时电阻率为1.7×10~6Ω·cm。     

退火处理对0.5PZN-0.5PZT陶瓷弛豫性的影响

采用常规陶瓷工艺制备了Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_(0.5)(Zr_(0.5)Ti_(0.5))_(0.5)O_3 (0.5PZN-0.5PZT)铁电陶瓷,并在氧气氛下进行退火.运用XRD、直流电导率和介电温度谱测试氧气氛退火前后陶瓷相结构与电性能的变化,并对弛豫性与微结构的关系进行探讨.结果表明,氧气氛退火可有效补偿体系中的氧空位,降低四方相含量,材料的弛豫性显著增强.     

Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3系无铅压电陶瓷的介电压电性能

研究了(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3体系无铅压电陶瓷的介电、压电性能，通过XRD分析，发现随着x的增加，陶瓷的晶体结构由三方相逐渐转变为四方相，x=0．16～0．20范围内具有三方和四方共存相结构，为该体系的准同型相界(MPB)，材料在MPB附近具有最佳的压电性能．测试了陶瓷的介电温谱，表明该体系陶瓷为弛豫型铁电体，电滞回线表明陶瓷在升温过程中发生铁电-反铁电-顺电相变．     

B位Ta/Zr共掺对无铅BNKT-ST-Ta_xZr_y陶瓷的储能特性和电性能的影响

采用固相合成法制备了B位Ta/Zr共掺杂的0.96[Bi_(1/2)(Na_(0.84)K_(0.16))_(1/2)(Ti_(1–x–y)Ta_xZr_y)O_3]-0.04Sr TiO_3(简称BNKT-ST-Ta_xZr_y)(x=0~0.025,y=0~0.20)无铅陶瓷。研究了B位Ta/Zr共掺对BNKT-ST-Ta_xZr_y无铅三元陶瓷微观结构、电性能和储能密度的影响。结果表明:随着Ta和Zr含量的增加,陶瓷的压电常数d_(33)减小,陶瓷向先兆性压电体转变;饱和极化强度、剩余极化和矫顽场降低,陶瓷的弛豫特性增加;储能密度先增加后降低,并且储能密度在x=0.01,y=0.05时达到最大值(1.005 J/cm~3),储能效率持续增加。     

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3陶瓷的压电、铁电特性及场致应变效应

用普通陶瓷工艺制备了(1–x)Bi_(0.5)Na_(0.5)Ti O_3-x Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3(x=0.03~0.05)压电陶瓷,研究了Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3含量对Bi_(0.5)Na_(0.5)Ti O_3(BNT)压电陶瓷的介电、压电、铁电和场致应变效应的影响。研究表明,随着第二组元Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3含量的增加,该陶瓷经历了从极性态的铁电相向非极性态的非铁电相的转变。在x=0.035组分处,多相共存导致样品具有最大的压电常数d_(33)=99 p C/N,最大的应变S_(max)=0.27%,机电耦合系数k_p=20.1%,k_t=30.4%,等效压电常数d~*_(33)=386 pm/V。     

0.8Na0.5Bi0.5TiO3-0.2K0.5Bi0.5TiO3复合掺杂铌酸钾钠压电陶瓷的结构及性能

采用液相包覆法制备了(1-x)(0.5NaNbO3-0.5KNbO3)-x(0.8Na0.5Bi0.5Ti03-0.2K0.5Bi0.5TiO3)(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)(KNN-BNKT)无铅压电陶瓷.研究了BNKT掺杂量x对KNN陶瓷的结构、介电、压电性能的影响.结果表明,制备的...     

钙钛矿锰氧化物Ca_(0.5)Nd_(0.5)(Mn_(0.7)Fe_(0.3))O_3掺杂对Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3微波介电性能的影响

研究了传统固相反应法制备所得xCa_(0.5)Nd_(0.5)(Mn_(0.7)Fe_(0.3))O_3-(1–x)Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3(0.1≤x≤0.25,CNMFT_x)多晶陶瓷相组成、显微结构、烧结性能与微波介电性能之间的影响关系。X射线衍射研究表明,在研究组分范围内CNMFT_x样品均为单一正交钙钛矿结构;当烧结条件为1 400℃/4 h,x=0.1~0.2时,Fe~(3+)/Mn~(3+,4+)替代Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3中Ti~(4+)后,相对介电常数(εr为88.5~77.5)、品质因子(Q·f为7 010~9 370 GHz)和谐振频率温度系数(τf为207.4×10~(–6)/℃~149.1×10~(–6)/℃)逐渐降低,而当x=0.25时,εr(73.4)与τf值(119.6×10~(–6)/℃)仍按规律降低,虽然此时样品晶粒尺寸更为均匀,但Q·f值(5 100 GHz)降幅增加。因此,对于ABO3型钙钛矿结构的微波介质陶瓷,当具有铁磁效应离子的添加量较小时,微波介电性能的变化符合预期规律;但当置换量达到一定比例时,铁磁性增加,导电性增强,巨磁电阻效应减小,致使微波陶瓷介电损耗增加。     

Zn取代Cu对CCTO陶瓷高、低频介电性能的影响

采用传统固相法制备了CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)(CCTO,x=0,0.04,0.08,0.12)陶瓷。用X线衍射仪和扫描电子显微镜研究了Zn~(2+)掺杂含量的变化对CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷的相结构、微观形貌的影响规律,并研究了CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷的低、高频介电性能。结果表明,少量Zn~(2+)的加入影响CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷的相结构和微观形貌。在低频范围内,CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷均具有巨介电常数(>104),且CaCu_(2.92)Zn_(0.08)Ti_4O_(12)陶瓷的介电常数温度依赖性小,介电损耗最小,这加速了CCTO陶瓷在陶瓷电容器方向应用的潜力。在微波频段(5.85~8.2GHz)范围内,CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷均具有介电弛豫现象,CaCu_((3-x))Zn_xTi_4O_(12)陶瓷的介电常数实部随掺杂量的增加而减小,介电常数虚部和损耗对应的频率变化趋势与实部一致。     

Ca掺杂(Bi0.5Na0.5)TiO3-BaTiO3压电陶瓷结构与性能

采用传统电子陶瓷工艺制备了(Bi0.5Na0.5)0.93(Ba1-xCax)0.07TiO3(x=0.02,0.04,0.06,0.08或0.10)陶瓷,研究了Ca掺杂量对陶瓷的结构、介电、压电性能的影响。结果表明,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构固溶体。陶瓷的介电、压电性能受Ca掺杂量的影响显著。所有陶瓷样品均表现出弥散相变特征。x=0.04时,室温εr达到最大值1451.7,且tanδ较小,为0.042;当x=0.06时,d33和kp达到最大,分别为140.5pC/N和19.7%。     

NBT-KBT-BT系弛豫铁电体的弥散相变研究

采用传统压电陶瓷固相合成法制得纯钙钛矿相的(1.002-5x)NBT-4xKBT-(x-0.002)BT(x=0.026,0.028,0.030,0.032,0.034)(简写为BNBKT100x)系弛豫铁电体。通过X-射线衍射(XRD)分析,当x=0.030时为三方、四方两相共存,为该体系的准同型相界。系列样品的介电温谱显示在室温到500℃之间存在两个介电反常峰,分别对应于陶瓷材料的铁电-反铁电-顺电相变。同时发现该系列样品显示出弛豫铁电体特性。并用成分起伏理论解释了这种弛豫弥散相变。     

复合陶瓷BaTiO_3/Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4的常温巨介电特性研究

采用传统的固相反应法和氧化物陶瓷工艺制备了无铅磁电复合陶瓷(1–x)BaTiO3/x Ni0.5Zn0.5Fe2O4(质量配比,x=0,0.2,0.5,0.8)(BTO/NZF),研究了NZF含量对复合陶瓷的物相组成、微观形貌、致密度和介电性能的影响。结果表明:当NZF含量较低(x=0,0.2,0.5)时,NZF对复合陶瓷有介电稀释效应;当NZF含量较高(x=0.8)时,复合陶瓷晶粒尺寸、致密度及两相间接触面积增大,其NZF含量达到复合陶瓷渗流阈值,产生Maxwell-Wagner(M-W)表面极化效应,使得复合陶瓷在低频(f=40 Hz)下具有高的巨介电常数(ε′=312 238)和较低的介电损耗(tanθ=0.40)。     

K4CuNb8O23对K0.5Na0.5NbO3-Bi0.5Na0.5TiO3-LiSbO3压电陶瓷结构及性能的影响

采用固相反应法制备了0.96(0.99K0.5Na0.5.5NbO3-0.01Bi0.5Na0.5TiO3)-0.04¨SbO3-xK4CuNb8O23(0≤x≤3.00％)(简称KNN-BNT-LS-KCN)无铅压电陶瓷,研究了其晶体结构、压电、介电以及铁电性质。结果表明,KCN的加入使所制陶瓷的晶体结构从四方相转变...     

(Sr_(0.5)Ba_(0.5))_(1.9)Ca_(0.1)NaNb_(5–x)TaxO_(15)陶瓷的介电性能

通过Ta掺杂改性钨青铜陶瓷(Sr0.5Ba0.5)1.9Ca0.1NaNb5–xTaxO15(x=0～0.30),分析了Ta掺杂量对其烧结性能、微观结构及介电性能的影响。陶瓷的烧结温度随x的增大略有提高。当x<0.10时,陶瓷的tC和弛豫性变化不大;当x≥0.10时,tm(1kHz)明显降低,从270℃(x=0)降低至231℃(x=0.30)。且tm随频率增加向高温移动,弛豫性明显增强。认为Ta掺杂引起其性能变化是由于Ta—O键与Nb—O键键能的差异,导致陶瓷氧八面体中心离子位移量以及A位离子有序程度的变化所致。     

溶胶–凝胶法制备NBT-KBT系陶瓷及其电性能

采用sol-gel法制备(1–x)Na0.5Bi0.5TiO3-xK0.5Bi0.5TiO3(x=0.12~0.50)系无铅压电陶瓷。XRD分析表明,当x=0.18~0.30时陶瓷具有三方–四方相共存的晶体结构,为该陶瓷的准同型相界(MPB)。在MPB附近存在最佳的电性能:d33为150pC/N,kp为36.7%,ε3T3/ε0为1107,tanδ为1.1×10–2,Qm为168.8,Np为2949.7Hz·m。与常规固相法相比,sol-gel法有利于提高该陶瓷的电性能。分析了该陶瓷材料在1,10和100kHz下的介电温谱,发现该陶瓷是一类弛豫型铁电体材料。     

Y3+掺杂BaTiO3陶瓷的介电弛豫特性研究

采用固相法制备了Y~(3+)掺杂的BaTiO_3陶瓷(BaTi_(1-x)Y_xO_3,0.005≤x≤0.04)样品。借助XRD、LCR分析仪等手段对陶瓷的结构和介电性能进行了分析研究。结果表明:随掺杂量增加,陶瓷样品四方率减小,在x=0.03时陶瓷由四方相转变为立方相,当x≥0.01时,陶瓷样品出现了第二相。Y~(3+)能够抑制BaTiO_3陶瓷晶粒长大。结合GULP代码模拟计算和实验数据可知,x<0.01时掺杂机制为电子补偿,陶瓷发生了半导化,x≥0.01时主要为离子补偿。介电峰值随Y~(3+)掺杂量的增加而向低温移动并展宽,且峰值介电常数随掺杂量增加逐渐减小。随着Y~(3+)掺杂量增加,缺陷偶极子浓度增大,陶瓷呈现弛豫铁电体特征。     

复合离子(NaCe)取代SrBi4Ti4O15陶瓷的介电、铁电、压电特性研究

利用普通陶瓷工艺制备了A位复合离子(NaCe)取代的Sr_(1-)_x(NaCe)_x_(/2)Bi_4Ti_4O_(15)(x=0.00～0.20)压电陶瓷,研究了(NaCe)对SrBi_4Ti_4O_(15)(SBT)陶瓷的介电、铁电和压电特性的影响。研究表明,复合离子(NaCe)的取代降低了SBT陶瓷的介电损耗tanδ,降低了SBT陶瓷的矫顽电场E_c,提高了SBT陶瓷的压电系数d_(33)。纯的SBT压电陶瓷的矫顽场E_c=94 kV/cm,复合离子(NaCe)取代的SBT-NaCe(x=0.10)陶瓷的矫顽场E_c=70 kV/cm。随着复合离子(NaCe)含量的增加,SBT的压电性能先增加,然后减小。在x=0.10组分处,SBT-NaCe(x=0.10)陶瓷具有最大的压电系数d_(33)=28 pC/N,约为纯的SBT陶瓷压电系数(d_(33)约15 pC/N)的两倍,其居里温度T_C为510℃。复合离子(NaCe)取代SBT陶瓷压电性能的提高归因于复合离子(NaCe)的取代降低了SBT压电陶瓷的矫顽电场,使得SBT压电陶瓷更容易极化,从而发挥其潜在的压电性能。同时,压电性能的提高还归因于复合离子(NaCe)的取代降低了SBT压电陶瓷的介电损耗和漏电流。材料的退火实验表明:复合离子(NaCe)取代的SrBi_4Ti_4O_(15)压电陶瓷在400℃以下具有较好的压电性能温度稳定性。     

xCa_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3-(1-x)Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3系陶瓷介电性能的调控

采用烧成法制备了xCa_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3-(1-x)Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(CST-LLT)(x=0.4~0.8)系介质陶瓷,表征了其物相组成、结构特征及介电性能。所制备的材料具有钙钛矿结构特征,随着Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3组分的减少,1 170~1 260℃烧结的CST-LLT陶瓷介电常数(ε_r)变化范围在154.8~275.2,而品质因数(Q·f)在1 360~1 479GHz内先增加后逐渐减小,谐振频率温度系数(τ_f)变化范围为(-720.6~470.5)×10~(-6)/℃。当x=0.5,烧成温度为1 200℃,保温3h时,可得到理想的介电性能的介质陶瓷:ε_r=230,Q·f=1 455GHz,τ_f=24.5×10~(-6)/℃。     

Li-Zr替代对β-BZN陶瓷介电性能的研究

采用固相反应制备(Bi_(2-x)Li_x)(Zn_(2/3)Nb_(1.183 3)Zr_(0.15))O_7陶瓷,研究了Li~+替代Bi~(3+)对(Bi_(2-x)Li_x)(Zn_(2/3)Nb_(1.183 3)Zr_(0.15))O_7陶瓷样品相结构和介电性能的影响.结果表明,当替代量x≤0.1(摩尔分数)时,相结构保持单一的单斜焦绿石相,介电损耗出现明显的弛豫现象,运用缺陷偶极子模型解释了这一现象.随着Li替代量的增加,介电弛豫峰值温度向高温方向移动,与x(Li)=0.025、0.05、0.075和0.1时相对应的介电损耗峰值温度为47 ℃、112 ℃、115 ℃、120 ℃.介电弛豫峰不对称性符合A.K.Jonscher的普适弛豫定律.     

LMT-CT-LST高介电复合陶瓷的制备及性能调控

采用传统固相合成法制备0.1La(Mg_(0.5)Ti_(0.5))O_3-(0.9-x)CaTiO_3-x(Li_(0.5)Sm_(0.5))TiO_3(LMT-CT-LST,摩尔比x=0.1~0.6)系列微波介质陶瓷,并研究该系列微波介质陶瓷的物相结构、表面形貌及微波介电性能。X线衍射(XRD)研究表明,所有的LMT-CT-LST样品均为钙钛矿结构。扫描电镜(SEM)表明,随着(Li_(0.5)Sm_(0.5))TiO_3含量的增加,样品的晶粒尺寸会不断增加。当x=0.6时,有些晶粒会出现异常长大现象,这对样品的微波介电性能有很大的影响。介电性能研究结果显示,随着(Li_(0.5)Sm_(0.5))TiO_3含量从0.1增加至0.6,介电常数(εr)略微从121.56减小至117.5,而对应的品质因数(Q×f)从10 055.71GHz降低至4 042.15GHz;此外,该体系谐振频率温度系数(τf)随(Li_(0.5)Sm_(0.5))TiO_3含量的增加逐渐向负值方向移动。当x=0.6时,复合陶瓷在1 340℃烧结4h,可获得最佳的综合微波介电性能,即ε_r≈117.5,Q×f≈4 042.15GHz(f=3.415 GHz),τ_f≈10.13×10-6/℃。