Sm掺杂Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PZT压电陶瓷的研究

本文通过一步反应合成法制备了铌镁-锆钛酸铅(Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃,PMN-PZT)压电陶瓷,研究了稀土元素钐(Sm)掺杂对PMN-PZT(x%(摩尔分数)Sm-PMN-PZT)结构与电学性能的影响规律,得到了具有高压电性、高机电耦合系数和高居里温度的压电陶瓷。当x=2.0时,压电常数d₃₃=611 pC/N,机电耦合系数k_p=0.68,介电损耗tan δ=1.65%,相对介电常数ε_r=2 650,居里温度T_C=283 ℃。测试压电陶瓷电致应变性能,在3 kV/mm下单极电致应变达到0.20%,显示出其大应变材料的特征。结果表明,Sm掺杂PMN-PZT压电陶瓷具有优异的综合电学性能,有望在换能器、传感器以及致动器等领域广泛应用。     

氧化锰对铌锑锆钛酸铅(PNSZT)压电陶瓷性能的影响

本文研究了氧化猛对铌锑锆钛酸铅压电陶瓷性能的影响，探讨了氧化锰的作用机理，为用氧化锰改性锆钛酸铅压电陶瓷提供了理论依据。     

BaTiO_3-(Bi_(1/2)Na_(1/2))TiO_3无铅正温度系数电阻陶瓷势垒高度的计算

采用还原再氧化的烧结工艺制备了0.2 mol%Y_2O_3施主掺杂的95 mol%BaTiO_3-5 mol%(Bi_(1/2)Na_(1/2))TiO_3无铅正温度系数电阻(Positive temperature coefficient of resistivity,PTCR)陶瓷。研究发现,还原气氛下烧结的样品没有明显的PTCR效应,需要进一步在空气中氧化处理。其中1200℃氧化2 h的样品PTCR性能最好,电阻突跳大于3个数量级。利用交流阻抗分析方法计算了材料的晶粒、晶界电阻,发现氧化后的陶瓷晶界电阻迅速增加,而晶粒电阻基本保持不变。最后根据Heywang-Jonker理论,计算了陶瓷晶界势垒高度、势垒宽度和受主浓度。     

Y2O3改性Al2O3陶瓷微波介电损耗研究

本文以Al2O为模型材料研究了影响材料介电损耗的因素,发现Y2O3掺杂有利于陶瓷的致密化,并能对Al2O陶瓷的微结构与晶粒尺寸起到调控作用。由于离子半径的差别,Y^3＋离子难以进入刚玉结构的间隙或发生取代置换Al^3＋抖离子形成固溶体,而是与Al2O反应生成Al5Y3O12在Y2O3掺杂改性过程中,非本征因素成为影响Y2O3陶瓷微波介电性能的主要因素,使得Al2O陶瓷微波介电损耗从8．4×10^-5增加到2．2×10^-4。     

机械合金化制备钙钛矿结构铁电陶瓷粉末的研究进展

作为一种高性能的新型陶瓷材料,铁电陶瓷已经成为国内外研究的一个热点.本文主要从机械合金化制备高性能铁电材料的相形成机理以及采用机械合金化制备各种钙钛矿结构的铁电陶瓷(钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、铌镁酸铅)粉末方面,介绍了采用机械合金化方法制备这种高性能铁电陶瓷材料的国内外有关研究进展.     

国内外压电陶瓷的新进展及新应用

主要综述了近年来国内外压电陶瓷材料的最新进展和最新应用状况,以及为使压电陶瓷材料更充分应用于生产实践中所采取的一系列改性措施,其中包括锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷、不含铅的铋层压电陶瓷、钛酸铋钠(BNT)压电陶瓷及钛酸钡(BaTiO3)压电陶瓷系统.最后,还简要介绍了压电陶瓷材料未来的发展趋势.     

添加剂对锆钛酸铅二元系压电陶瓷性能的影响

对添加剂按电价进行了分类，讨论了各类添加剂对锆钛酸铅二元系压电陶瓷性能的影响，分析了各类添加剂能对锆钛酸铅二元系压电陶瓷进行改性的原因。研究表明各种添加剂的加入量都有一个适宜的范围。     

纳米Sm2O3的表面改性研究

用钛酸酯偶联剂,通过超声处理技术对纳米Sm2O3进行表面改性,并用沉降体积分析,红外光谱分析和TEM分析等手段对改性效果进行表征。研究了超声时间、分散介质、反应温度、偶联剂的种类及用量等因素对改性效果的影响,并对改性机理进行了探讨。结果表明:(1)钛酸酯系列偶联剂适用于纳米Sm2O3的表面改性,其中NDZ 102的改性效果最好;(2)改性的最佳工艺条件为:偶联剂最佳用量为纳米Sm2O3质量的6.5%,分散介质为丙酮,温度为25°C,超声时间为30~40 min;(3)经钛酸酯偶联剂改性后的纳米Sm2O3在有机溶剂中分散性大为改善;(4)纳米Sm2O3主要是通过化学吸附与钛酸酯偶联剂NDZ 102结合的。     

添加剂对锆钛酸铅二元系压电陶瓷性能的影响

对添加剂按电价进行了分类，讨论了各类添加剂对锫钛酸铅二元系压电陶瓷性能的影响，分析了各类添加剂能对锆钛酸铅二元系压电陶瓷进行改性的原因。研究表明各种添加剂的加入量都有一个适宜的范围。     

Cr2O3掺杂Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3压电陶瓷的性质

探讨了Cr2O3掺杂对锑锰锆钛酸铅Pb（Mn1/3Sb2/3）0.05Zr0.47Ti0.48O3（简称PMSZT）压电陶瓷性能影响.通过X射线衍射,电子顺磁共振以及扫描电镜分析了PMSZT＋z Cr2O3（z=0.2%～0.8%,质量分数）陶瓷的相组成,元素价态以及显微结构.结果表明：合成温度900℃保温2 h后,可以得到钙钛矿结构.随着Cr2O3掺杂量的增大,四方相的含量减少,准同相界向三方相移动.掺杂Cr2O3的质量分数为0.6%时：相对介电常数εr=1 650,介电损耗tanδ=0.006,压电常数d33=328 pC/N,机电耦合系数Kp=0.63,机械品质因数Qm=2 300,电性能优于Cr2O3掺杂量为0.2%,0.4%,0.8%的样品,但比未掺杂时的稍差.随着Cr2O3掺杂量的增加,PMSZT陶瓷的Curie温度降低,谐振频率变化率随温度变化由正变负.     

LaCrO_3－NiMn_2O_4复合陶瓷的结构分析

将尖晶石型ＮｉＭｎ＿２Ｏ＿４及钙钛矿型ＬａＣｒＣ＿３这二者电阻个较高的半导体陶瓷热敏材料复合并经高温烧结后，其复合体电阻率大幅度降低。应用ＸＲＤ，ＸＰＳ，ＴＥＭ和ＳＥＭ对复合体结构进行较为系统的研究，结果表明：ＮｉＭｎ＿２Ｏ＿４与ＬａＣｒＯ＿３按一定比例复合后，在烧结过程中两者之间有离子迁移发生，离子迁移的结果使钙钛矿结构的ＬａＣｒＯ＿３转变为高导电相的Ｌａ［Ｃｒ＿（１－ｘ－ｙ）Ｎｉ＿ｘＭＮ＿ｙ］Ｏ＿３（０＜ｙ＜０，０＜ｘ＋ｙ＜０），它使复合体电阻率大幅度降低。     

Elimination of pyrochlore phase in high-concentration Sm3+-doped PMN-PT piezoelectric ceramics by excessive MgO

Undesirable pyrochlore phase often appears in Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃ (PMN-PT)-based ceramics with high rare-earth ion (RE³⁺) doping concentration, which greatly limits their development. In this study, 0–5 mol% Sm³⁺-doped Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-29PbTiO₃ (PMN-29PT:0-5Sm) ceramics were first synthesized using traditional precursor method. In the X-ray diffraction spectra and scanning electron microscope images of PMN-29PT:3-5Sm ceramics, the diffraction peaks of pyrochlore phase and pyrochlore grains with octahedral morphology were observed, respectively. The reason for the appearance of the pyrochlore phase is that Sm³⁺ doping causes the Nb-rich regions. To eliminate the pyrochlore phase, PMN-29PT:3-5Sm ceramics were resynthesized by an improved precursor method in which an excess of 4 mol% MgO was added to the reactants before pre-sintering. After adding an excess of 4 mol% MgO, the concentration ratio of Nb⁵⁺ and Mg²⁺ in the pyrochlore grains returned to the value in the perovskite grains, and the pyrochlore phase was transformed into the perovskite phase PMN. The dielectric, ferroelectric, and electromechanical properties were compared before and after eliminating the pyrochlore phase. The results show that the comprehensive performance of the ceramics is improved after eliminating the pyrochlore phase.     

热压Al2O3—ZrO2（6mol%Y2O3）陶瓷复合材料的组织性能研究

本文考察了全稳定ＺｒＯ２对Ａｌ２Ｏ３陶瓷的组织性能的影响。结果表明，热压Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２（６ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３）陶瓷材料的显微形貌与其它Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２陶瓷的几乎完全一样，小量ｃ－ＺｒＯ２的存在可促进Ａｌ２Ｏ３陶瓷的烧结并细化晶粒，从而提高材料的力学性能，但其增韧增强能力有限。大量ｃ－ＺｒＯ２的存在因其本身低的力学性能、缺乏相变韧化和存在残余拉应力而使材料的力学性能下降。     

Pb（Zn1／3Nb2／3）O3基陶瓷固相反应中的相变过程

用两次合成工艺,按Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(PZN)的化学计量比合成的陶瓷为一种立方焦绿石相和PbO的混合物,其中立方焦绿石相为主晶相。该焦绿石结构的分子式为Pb_2ZnNb_2O_8,Fd3m空间群,Z=6,α=10.62(?)。在PZN基陶瓷中引入钙钛矿结构的子晶(如BaTiO_3),将促进其周围的Pb_2ZnNb_2O_8与PbO结合,形成钙钛矿结构的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3。     

Effects of Sm2O3 and Gd2O3+ Nd2O3 on Electromechanical Properties of PbTiO3 Ceramics

The electromechanical properties of PbTiO₃ ceramics, modified by substitution of Sm or Gd + Nd (same average atomic radius as Sm) for Pb, were studied in the range of 6% to 14% substitution. The modified PbTiO₃ ceramics were stable, and the Curie temperature decreased linearly over this composition range. The 10% Sm composition had a large anisotropy in the coupling factor ratio, k _t / k _p , and a similar, but weaker, effect developed for 12% (1/2 Gd + 1/2 Nd). This indicates that other than average ion size may influence the electromechanical coupling factor ratio.     

铁对R_2O-CaO-gO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃微晶化的影响

就石材锯切粉在微晶玻璃中应用的主要问题—铁对析晶的影响展开研究。结果表明,少量铁(＜2mol%)的引入,可能引起析晶参数的升高,但外加铁含量超过2mol%时均可降低析晶参数,并使起始析晶至析晶峰的温度区间(Tp-Tg)变窄；外加铁量＜2mol%时,不同含铁量配方的(Tp-Tg)区间重叠显著,可以采用同一温度晶化处理；配方含铁与否对主晶相没有明显影响,但影响玻璃的析晶能力,铁含量＜2mol%时,使玻璃体析晶能力增加,接近或大于3mol%时,玻璃析晶能力降低；微粉制备微晶玻璃可以大幅度缩短晶化时间。     

中温BaO-TiO_2-Nd_2O_3系陶瓷的结构和介电性质研究

应用SEM,EDAX和XRD等技术,研究了中温烧结的BaO-TiO_2-Nd_2O_3系陶瓷的结构和介电性质。实验结果表明,该系统的主晶相是三元化合物BaNd_2Ti_5O_(14)。在这一系统中分别掺入适量的PbO和2Bi_2O_3·3TiO_2获得了优良的中温热稳定独石电容器瓷料;引入不同量的CaTiO_3可得到一系列不同α_3的热补偿独石电容器瓷料。     

溶胶-凝胶燃烧法制备Nd:Y_2O_3激光陶瓷纳米粉体

以Y_2O_3 和Nd_2O_3为原料,采用溶胶-凝胶燃烧法制备出Nd:Y_2O_3激光陶瓷纳米粉体.XRD测试结果表明粉体的最佳煅烧温度为1000 ℃,并且晶化完全.原子力显微镜观察结果表明粉体的粒度约为200 nm,分布均匀.差热-热重分析表明,柠檬酸在447 ℃分解放热, 而晶型转变温度为590 ℃,荧光光谱测试表明粉体最强的荧光发射峰位于9421.646 cm~(-1)(即波长1061.4 nm处) ,是 Nd~(3+4)F_(3/2)-~4I_(11/2)谱相导致的荧光发射.     

Sm2O3掺杂对BaO-B2O3-Al2O3-SiO2玻璃形成及结构的影响

借助魔角旋转核磁共振技术,探讨掺Sm2O3后BaO-B2O3-Al2O3-SiO2(BBAS)玻璃(BBASS玻璃)的形成、结构及热处理条件下玻璃结构的变化情况.研究表明:随着稀土掺量的增加,BBASS玻璃的形成区域先扩大后缩小.在Sm2O3外掺摩尔分数为30%时BBASS玻璃具有最大的形成区域.在BBAS玻璃结构中,随着BaO含量的增加,硼氧三角体[BO3]逐渐向[BO4]转变,原先[AlO4],[AlO5],[AlO6]共存的铝氧多面体结构逐渐转变为大量[AlO4]和少量[AlO5]共存的结构.在BBASS玻璃结构中,随着5m2O3掺入量的增加,Sm2O3对铝氧多面体结构变化的影响与BaO类似;对硼氧多面体而言,Sm3 强大的积聚作用使玻璃结构中硼氧多面体形成了巨大的网络.以上差异说明了Al3 比B3 更容易进入稳定的四面体结构.热处理对玻璃结构影响甚微.