Dy掺杂BaTiO3陶瓷的制备及其介电性能

采用溶胶凝胶法制备了掺杂不同量Dy2O3(掺杂摩尔分数分别为0.001,0.002,0.003,0.005,0.007)的BaTiO3陶瓷,并对其介电性能的变化进行了研究.结果表明Dy2O3掺杂使BaTiO3陶瓷的电阻率明显降低,当添加量为0.005mol时,电阻率最小,为4.19×108Ω·m.Dy2O3掺杂使BaTiO3陶瓷的介电性能在不同掺杂量和不同频率下发生了明显变化,掺杂量为0.001mol、0.002mol时,BaTiO3陶瓷的介电特性和频率特性得到明显改善,在频率为1000Hz时介电性能相对较好.Dy2O3掺杂使BaTiO3陶瓷的介电温谱有所展宽,且Curie温度有所降低,交流电导随着温度的升高而增大,并在Curie点附近达到最高.     

BaTiO_3粉体的预处理及其对陶瓷烧结与介电性能的影响

以工业生产的BaTiO3粉体为基础原料,探讨不同预处理条件及Sr、Y元素掺量对BaTiO3陶瓷显微结构及介电性能的影响。结果表明:掺杂少量的Sr、Y元素可促进BaTiO3晶体向四方相转变;用乙醇作球磨介质处理粉体并在900℃预烧,可促进陶瓷的致密烧结和晶粒细化;掺杂摩尔分数为1.0%的Sr,可使居里温度降低2℃,室温相对介电常数提高到2 400以上;掺杂Y元素可使陶瓷的居里温度升高,并显著提高陶瓷的介电常数,Y元素掺量为0.3%(摩尔分数)时,室温相对介电常数达到21 000以上。     

BiNbO4掺杂对BaTiO3基陶瓷的改性效应研究

对三元系统BaTiO3(BT)-Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)-BiNbO4的微结构和介电性能进行了研究.1%(摩尔分数) BNT掺杂使BT的居里温度由127℃大幅提高到140℃.BiNbO4掺杂显著降低了高温端的电容温度变化率,相反低温端的电容温度变化率升高.掺杂3%～4%(摩尔分数)BiNbO4的BT陶瓷满足X8R特性.烧结温度过高时,居里峰明显被抑制,居里温度向低温移动,而低温介电峰向高温移动.SEM结果表明,1%(摩尔分数)BiNbO4掺杂时,陶瓷晶粒细小且尺寸均匀.BiNbO4含量增大,陶瓷内部出现异常生长的第二相晶粒,且第二相比例随BiNbO4含量增加而增大.XRD分析表明,基质晶粒为BaTiO3,第二相包括Ba2TiO4、NaBiTi2O6及BaTiNb4O13.     

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．     

中温烧结耐高温陶瓷电容的制备及性能研究

在BaTiO3(BT)BNT-Nb2O5-Zn系统中改变Nb、Zn掺杂量,对BTBNT-Nb-Zn进行介电性能研究,以期获得中烧耐高温陶瓷电容.研究发现,Nb2 O5、ZnO对BTBNT-Nb2O5-ZnO陶瓷介电性能以及电容量温度变化曲线的影响主要体现在居里温度和居里峰的变化.它们的改性机理可用掺杂后晶粒壳与晶粒芯体积分数的变化来解释.对比不同掺杂后钛酸钡陶瓷的SEM照片可以得出:陶瓷的室温介电常数与掺杂后钛酸钡陶瓷的晶粒生长情况密切相关.     

Sm2O3掺杂BaTiO3陶瓷的结构与电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同浓度Sm2O3(分别为0.001,0.002,0.003,0.005,0.007mol)的BaTiO3陶瓷,并对其结构与电性能进行了研究.结果表明:Sm2O3掺杂BaTiO3陶瓷的晶型在室温下为四方相,而且随着Sm2O3掺杂浓度的增加,BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸变小,说明Sm2O3掺杂对BaTiO3陶瓷晶粒的生长有一定的抑制作用;Sm2O3掺杂BaTiO3陶瓷的电阻率比纯BaTiO3陶瓷明显下降,当添加量为0.001mol时,电阻率最小,.从4.3×109Ω·m下降为6.536×103Ω·m;Sm2O3掺杂BaTiO3陶瓷的晶粒电阻随着温度的变化,呈现NTC效应,而晶界电阻随着温度的变化,呈现PTC效应,且晶界电阻远远大于晶粒电阻,说明该材料的PTC效应是由晶界效应引起的.     

掺杂SnO2基导电陶瓷的制备及性能研究

以氧化锡(SnO2),五氧化二铌(Nb2O5)和三氧化二锑(Sb2O3)粉末为原料,通过无压固相烧结技术制备了SnO2基导电陶瓷,研究了Nb2O5单掺杂及Nb2O5-Sb2O3双掺杂SnO2基陶瓷的电导率和热膨胀性.采用X射线衍射仪对试样物相结构进行了表征.研究发现,当Nb2O5掺杂量为14%(摩尔分数,下同)时,SnO2基陶瓷800℃的电导率迭10.51S/cm;在此基础上,当Sb2O3添加量为2%时,500℃的电导率达1.61S/cm.SnO2-Nb2O5基陶瓷的热膨胀系数随Nb2O5掺杂量的增加而降低,Sb2O3的添加使SnO2基陶瓷的热膨胀系数增大.X射线衍射仪分析结果表明,Nb2O5能均匀分布在SnO2粉末中,形成稳定的固溶体;Sb2O3的添加不利于Nb2O5形成稳定的固溶体.     

Bi4Ti3O12掺杂对(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷结构与介电性能的影响

研究了Bi4Ti3O12掺杂对(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)陶瓷烧结特性、相结构和介电性能的影响.采用传统的固相反应法制备样品,X射线衍射技术分析相结构,SEM观察表面形貌.结果表明,Bi4Ti3O12掺杂能有效地促进烧结,提高介电常数ε,降低介电损耗tgδ,优化介电频率温度系数αε.1000℃烧结8%(摩尔分数) Bi4Ti3O12掺杂的BZN陶瓷具有较好的介电性能ε=192,tgδ= 4.21×10-4,αε=-3.37×10-4/℃.     

ZnO-Nb2O5掺杂SnO2基陶瓷研究

通过常压烧结制备SnO2基陶瓷,研究了ZnO、Nb2O5单掺杂及ZnO-Nb2O5复合掺杂对SnO2基陶瓷的烧结性能及电阻率的影响。采用SEM及XRD对试样分别进行了微观结构观察及物相分析。研究表明,掺杂ZnO能提高陶瓷的体积密度,但对于降低电阻率的影响不明显,当ZnO掺杂量在0.5%～0.75%(质量分数)时,SnO2基体积密度可达到6.67～6.73g/cm3;掺杂Nb2O5不能有效提高烧成陶瓷的体积密度,但能显著降低SnO2基陶瓷的电阻率;0.5%(质量分数)ZnO～1.5%(质量分数)Nb2O5复合掺杂在1450℃下烧成的陶瓷可得到较好的性能,其体积密度可达到6.61g/cm3,常温电阻率为867.84Ω.cm。     

SnO2-Zn2SnO4复合陶瓷的介电性质研究

通过传统陶瓷制备工艺制备了致密的SnO2-Zn2SnO4复合陶瓷,研究了不同SnO2、Zn2SnO4复合比例对陶瓷介电性质的影响及其高介电性质产生的机理。研究发现,40Hz时,该复合陶瓷的相对介电常数高达104,远高于SnO2、Zn2SnO4陶瓷,且样品的相对介电常数、导纳随组分的变化规律一致。进一步研究发现,样品的电容随着施加偏压的变化满足肖特基势垒电容公式,这表明,SnO2-Zn2SnO4复合陶瓷的高介电行为起源于晶界处的双肖特基势垒。     

Bi2O3掺杂对Mg4Nb2O9陶瓷的微结构及微波介电性能的影响

采用固相反应法制备了Mg4Nb2O9基微波介质陶瓷,研究了Bi2O3掺杂对Mg4Nb2O9陶瓷烧结行为、相结构、显微结构及微波介电性能的影响。实验结果表明:Mg4Nb2O9陶瓷烧结温度随Bi2O3掺杂量的增加而减小,添加2.0wt%Bi2O3,烧结温度从1350℃降低至1175℃;随Bi2O3添加量从0.0wt%增大到3.0wt%,最强峰(104)晶面间距d值由2.756nm增大至2.769nm;Mg4Nb2O9陶瓷的微波介电性能随Bi2O3掺杂量增加而变化;掺杂2.0wt%Bi2O3的Mg4Nb2O9陶瓷在1175℃保温2小时烧结,获得亚微米级陶瓷,且具有最佳的微波介电性能,εr为12.58,Q×f为71949.74GHz。     

氧化硼掺杂钛酸锶钡梯度陶瓷致密化及介电性

研究了氧化硼(B2O3)掺杂量及烧结温度对钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3，x=0～0．4)致密化行为及其微观组织的影响，确定了不同成分钛酸锶钡中氧化硼掺杂量．随后，采用一系列Ba1-xSrxTiO3掺杂粉体，烧结制备了钛酸锶钡梯度陶瓷，并测试了其介电性能．结果表明，钛酸锶钡掺杂适量氧化硼明显降低烧结温度，在1300℃即可烧结致密化，比未掺杂相同成分的钛酸锶钡陶瓷烧结温度至少降低100℃；烧结后各成分单层陶瓷与梯度陶瓷介电性能随温度的变化表明，梯度组成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。     

ZnAl_2O_4和La_2O_3对Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷介电性能的影响

通过传统的固相反应合成掺杂ZnAl_2O_4和La~(3+)(来自La_2O_3)的Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷粉体,干压成型后在空气气氛下常压烧结制备ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品。分别研究了La~(3+)和ZnAl_2O_4的掺杂量对复合陶瓷样品的微观形貌、相组成和介电性能的影响。结果表明:ZnAl_2O_4具有细化晶粒的作用;Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品的致密度随La~(3+)和ZnAl_2O_4含量的增加而增加;介电常数和谐振频率温度系数随ZnAl_2O_4含量的增加而减小,随La_2O_3添加量变化不大;品质因数值随ZnAl_2O_4含量的增加先增加后减小。制备出的ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷致密度达到94%以上,介电常数在40~50之间,谐振频率温度系数小于40×10~(-6)℃~(-1),品质因数大于38 000GHz,可以用于通信技术领域。     

稀土掺杂BaTiO3陶瓷的微观结构与介电性能研究

系统研究了不同半径的稀土离子La3 、Ho3 、Yb3 分别掺杂的BaTiO3陶瓷的相组成、显微结构与介电性能的关系.实验表明,随着稀土离子La3 、Ho3 、Yb3 半径递减,稀土在BaTiO3中的固溶度降低,当稀土掺杂量超出固溶度时,BaTiO3陶瓷中生成焦绿石相.小离子半径的Yb3 掺杂有利于提高居里温度,改善容量温度特性,使瓷料满足EIA X8R规范要求.SEM研究表明,焦绿石第二相会抑制陶瓷晶粒生长,形成稳定的壳-芯结构,从而获得高介电常数和平缓的电容量温度曲线.     

Na-Sn掺杂Bi2O3-ZnO-Nb2O5陶瓷的性能

研究了Na+替代Bi3+、Sn4+替代Nb5+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性、显微结构和介电性能的影响.结果表明,替代后样品的烧结温度从1000℃降低到860℃;在-30～130℃样品出现明显的介电弛豫现象;弛豫激活能在0.3eV左右.用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Sn掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7的介电弛豫现象进行了解释.     

钛酸铋钠掺杂对BaTiO3-Nb2O5-ZnO系统介电性能的影响

研究了Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)掺杂对BaTiO3(BT)-Nb2O5-ZnO三元系统介电性能与微结构的影响.BaTiO3陶瓷在低温端(-55℃)的电容量变化率随BNT含量的增大而单调降低,而高温端(150℃)的变化率持续增大,且居里温度单调递增.掺杂1.0wt%与2.5wt%BNT的BT陶瓷满足EIA XSR特性.SEM观察表明,BaTiO3陶瓷内部由细小的基质晶粒和第二相晶粒组成,且第二相比例随BNT含量的增加而增大.XRD分析表明,基质晶粒为BaTiO3,第二相晶粒为CaB2Si2O8和NaBiTi6O14.条状第二相CaB2Si2O8和NaBiTi6O14的产生改变了BT系统的内应力结构是钛酸钡陶瓷居里温度升高以及电容量温度特性改善的原因.     

CuO掺杂对钇钡铜氧陶瓷电性能的影响

采用传统固相烧结法制备的Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)陶瓷为功能相、玻璃粉为烧结助剂、CuO为掺杂剂,制备了CuO掺杂的钇钡铜氧陶瓷。通过X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪、微欧仪和高低温交变湿热试验箱对其相组成、微观结构及电性能进行研究。研究结果表明:CuO掺杂有利于减少YBCO晶体结构中存在的氧缺陷;随CuO掺杂量从0%增加到3%,陶瓷致密度逐渐增加,电阻率明显降低; CuO掺杂量大于3%后,陶瓷致密度逐渐下降,电阻率也明显升高;随CuO掺杂量增加,陶瓷的电阻温度系数逐渐由负向正偏移,电阻温度系数值逐渐减小。当CuO掺杂量为3%时,样品的综合电性能最佳:电阻率为1. 55×10~(-4)Ω·m,电阻温度系数为-1 470×10~(-6)/℃。     

粒度对纳米掺杂BaTiO3陶瓷结构和性能的影响

制备了纳米掺杂BaTiO3陶瓷,研究了纳米掺杂剂和BaTiO3的粒度对BaTiO3陶瓷的微观结构和介电性能的影响．结果表明,小粒度、高分散的纳米掺杂剂更易对BaTiO3颗粒实现均匀包裹,有效地抑制晶粒生长并形成更多的壳-芯晶粒,大比表面积使更多高活性的表面原子与BaTiO3发生原子输运形成传质,导致晶粒壳／芯比增大,从而提高其介电性能．纳米掺杂陶瓷的平均晶粒尺寸和四方率与BaTiO3粒度几乎成正比．随着BaTiO3粒度的减小,立方晶粒壳增大而四方晶粒芯减小,陶瓷由四方晶相向赝立方晶相转变,居里峰被显著压制,从而改善介电温度特性．同时,晶粒的壳与芯之间失配产生的内应力随之增加,使居里点向高温方向移动．     

Y5V型钛酸钡基介质瓷料的研究现状和展望

Y5V型BaTiO3基介电陶瓷具有介电性能高、温度稳定性好等优点,因此被广泛的应用和研究。本文从Y5V型介电陶瓷研究的现状、制备方法、掺杂改性、低烧等方面进行了综述,并对其发展方向进行了展望。     

La2O3掺杂对BST/MgO复合陶瓷显微结构和性能的影响

采用固相反应法制备了未掺杂和La2O3掺杂(0.5%、1%、2%(摩尔分数))的Ba0.55Sr0.45TiO3/MgO复合陶瓷材料,并研究了它们的显微结构和各种介电性能.研究结果表明,La2O3除一部分会进入BST晶格獭代Ba或Sr的位置外,还会有一部分与MgO等形成无定形态物质滞留在晶界,起到抑制BST晶粒生长的作用.BST/MgO复合陶瓷的居里温度随La2O3掺杂量的增大而降低,居里温度的降低导致了介电常数的减小.适量的La2O3掺杂提高了复合陶瓷的调谐性,而且La2O3掺杂明显降低了复合陶瓷的微波介电损耗.0.5%(摩尔分数)La2O3掺杂的BST/MgO复合陶瓷具有最佳的综合介电性能,其在10kHz下的调谐性为6.9%(2kV/mm),3.99GHz时的介电常数和介电损耗分别为87.5和3.35×10-3,基本可以满足铁电移相器的使用要求.