Mn掺杂BaTi4O9陶瓷结构和介电性能

用电子陶瓷工艺制备主晶相为BaTiO9(BT4)的介电陶瓷,研究用锰掺杂的BaTi4O9陶瓷的结构和介电性能。XRD研究表明BaTiO9属正交晶系,空间群Pmmn,晶格常数为a=1.453nm,b=0.379nm,c=0.629nm,每个原胞有两个分子,钛原子位于变形的氧八面体之中。这种氧八面体的极化类似于或大于在BaTiO3和PbTiO3铁电相观察到的极化。锰掺杂极大地增强了Q值,在1MHz下测得的Q值为12500。而没有掺杂的陶瓷有高的损耗,这可能是由于在空气中烧结时形成的Ti^3 ,显然锰的作用是在缺陷平衡中作为一种补偿剂,依据反应：Mn^3 Ti^3 →Mn^2 Ti^4 ,可能有助于Ti^4 的形成,BaTi4O9陶瓷具有优良的介电性能;低介质损耗、中等介电常数和介电常数温度系数。此种陶瓷造成多层陶瓷电容器开拓了一种新的应用领域。     

BaTi_4O_9(f)/0.64BaTi_4O_9-0.36BaPr_2Ti_4O_(12)复合陶瓷的介电性研究

借助X射线衍射技术 (XRD) ,低频阻抗法 ,X射线光电子能谱 (XPS)等手段对BaTi4O9(f) /0 .6 4BaTi4O9-0 .36BaPr2 Ti4O1 2 复合陶瓷新材料的相组成、介电性能和样品中Ti元素的价态变化进行了研究 .研究结果表明 :该复合陶瓷新材料只由BaTi4O9和BaPr2 Ti4O1 2 两相组成 .加入BaTi4O9纤维后 ,复合陶瓷材料中Ti3 + 离子和Ti2 + 离子的含量降低 ,氧元素的含量提高 ,并对该材料体系的介电性有明显的改善作用 ,其中含 10 %BaTi4O9纤维的BPT10试样的性能最佳 ,其εr=6 4,tgδ =1× 10 - 4 (1MHz) .     

0.6Mg4Nb2O9-0.4SrTiO3复相陶瓷中温烧结和微波介电性能

采用传统固相反应法制备了0.6Mg4Nb2O9-0.4SrTiO3复合陶瓷.研究了LiF掺杂对其烧结特性、显微组织和微波介电性能的影响.实验结果表明:通过添加一定量的LiF,可将Mg4Nb2O9/SrTiO3陶瓷的致密化烧结温度降至1100 ℃;其中掺杂1.5wt% LiF、 1100 ℃下烧结5 h的0.6Mg4Nb2O9-0.4SrTiO3陶瓷微波介电性能为:ε=20.6,Q·f=4057 GHz; 样品的微波介电性能与杂相Sr(Ti1-xNbx)O3+δ和残留液相有关.     

BaTi4O9（f）／0.64BaTi4O9—0.36BaPr2Ti4O12复合陶瓷的介电性研究

借助X射线衍射技术（XRD）,低频阻抗法,X射线光电子能谱（XPS）等手段对BaTi4O9(f)/0.64BaTi4O9-0.36PaPr2Ti4O12复合陶瓷新材料的相组成、介电性能和样品中Ti元素的价态变化进行了研究,研究结果表明：该复合陶瓷新材料只由BaTi4O9和BaPr2Ti4O12两相组成,加入BaTi4O9纤维后,复合陶瓷材料中Ti^3 离子和Ti^2 郭子的含理降低,氧元素的含量提高,并对该材料体系的介电性有明显的改善作用,其中含10?Ti4O9纤维的BPT10试样的性能最佳,其εr=64,tgδ=α10^-4(1MHz)。     

Mg2+和Sr2+掺杂对CaCu3Ti4O12陶瓷微观结构与介电性能的影响

采用固相反应法分别制备了Mg2+及Sr2+掺杂的Ca1-xMgxCu3Ti4O12和Ca1-xSrxCu3Ti4O12(x=0、0.1、0.2)陶瓷,利用XRD和SEM分别对陶瓷的物相结构和微观形貌进行了分析,并对其介电性能进行了测试.结果表明,Mg2+的掺杂易引起CaCu3Ti4O12(CCTO)化学计量比的偏失,同时陶瓷的致密化程度受到影响,介电常数也显著降低.而Sr2+的掺杂不仅对CCTO陶瓷物相结构影响不大,而且可以促进陶瓷晶粒的长大,并有效降低了CCTO陶瓷的烧结温度.当Sr2+掺杂量为0.2、测试频率在1 k-2.5kHz时,介电常数为104左右,介电损耗在0.05-0.1之间,介电综合性能比纯CCTO陶瓷有所提高.     

掺杂对准同型相界附近PMN-PT陶瓷介电和铁电性能的影响

采用氧化物固相反应法制备了A、B位离子掺杂0．67Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0．33PbTiO3陶瓷,研究了掺杂对陶瓷的相结构、介电和铁电性能等的影响。Sm和La两种A位掺杂离子的引入,均较大幅度的降低了样品的介电常数峰温和声誉极化值,同时材料的最大介电常数也有了不同程度的降低。而随着B位离子Mn掺杂量的增加,使陶瓷样品中钙钛矿相逐渐增加,焦绿石相逐渐降低;而且部分掺杂的Mn离子会进入到晶格的B位,形成第二相;同时随着Mn离子掺杂量的增加,介电峰值逐渐增大,压电性能有所提高,弥散度依次增大。当锰掺杂量为1．5％mol时的压电陶瓷组分,其介电和压电性能各为：ε=2300,kp=0．54,Qm=900,tanδ=0．004,d33=400pC／N,适合于制作大功率压电陶瓷变压器。     

Co、Mn共掺杂铋层状Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)无铅压电陶瓷的显微结构及电性能

采用固相法制备Na0.5Bi4.5Ti4O15+x%Co2O3+y%MnCO3(NBT-CM-x)(y=0.1x)铋层状无铅压电陶瓷,研究了Co、Mn共掺杂对Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷显微结构和电性能的影响。结果表明:所有样品均为铋层状结构;Co、Mn共掺杂能促进陶瓷晶粒生长;随Co、Mn共掺杂量的增加,Curie温度TC逐渐升高(均在635℃以上);Cole-Cole图出现2个圆弧,表明存在晶粒和晶界效应;适量Co、Mn共掺杂提高了Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷的压电常数d33、剩余极化强度Pr、机械品质因数Qm和相对介电常数εr,降低了直流电导率σDC和介电损耗tanδ。当x=3.0时,NBT-CM-x陶瓷的综合性能最佳:d33=24pC/N,Pr=11.70μC/cm2,Qm=3 117,εr=198,tanδ=0.19%,kp=9.9%,kt=14.7%,表明该陶瓷材料具有良好的高温应用前景。     

Ca0.7Ti0.7La0.3Al0.3O3微波介质陶瓷微观组织结构与介电性能

采用固相反应法制备斜方晶系钙钛矿结构Ca07Ti07La0.3Al0.3O3微波介质陶瓷,研究了Al3+、Ca2、Ba2+和La3+离子掺杂对CTLA陶瓷微观组织结构和介电性能的影响.研究结果表明不同掺杂离子对于CTLA陶瓷的微观结构和介电性能有很大的影响,不同离子掺杂CTLA陶瓷的晶粒尺寸、气孔率、晶界析出相有很大的不同.Al3+、Ca2+、Ba2+和La3+离子掺杂可以有效降低CTLA陶瓷的谐振频率温度系数,但Ca2+、Ba2+离子掺杂同时也降低了CTLA陶瓷的致密度和Q×f值,Al3+、La3+离子掺杂不仅有效提高了CTLA陶瓷的致密度和Q×f值,并且有效降低了谐振频率温度系数.适量掺杂La3离子可以有效促进CTLA陶瓷的致密化,提高了CTLA陶瓷的微波介电性能.掺杂0.15mol％ La3+的CTLA陶瓷在4.7 GHz下测试介电性能为:εr=48.39,Q×f=32560 GHz,τf=23.68 ppm/C.     

纳米BaTiO3的Sn掺杂改性与性能研究

通过溶胶凝胶法制备了掺锡钛酸钡前驱体并进行了粉末和陶瓷样品制备,分析了掺杂Sn比例对BaTi1-xSnxO3粉末和陶瓷物相组成、微观形貌和铁电性能的影响.结果 表明,不同Sn掺杂比例下BaTi1-xSnxO3粉末的晶胞体积随着x值增加不断增大,当x=0.06时,BaTi0.94Sn0.06O3粉末中c/a值约等于1.009,为不同Sn掺杂比例下BaTi1-xSnxO3粉末中最大值;扫描电镜下,BaTi0.94Sn0.06O3粉末中颗粒的尺寸基本都在30μm以下,且基本呈四方结构.在x=0.06时,BaTi1-xSnxO3陶瓷中c/a值(1.021)和晶胞体积(65 166 nm3)为几组试样中最大值,表明BaTi0.94Sn0.06O3陶瓷中四方相晶型结构最显著.随着频率增加,BaTi1-xSnxO3陶瓷的剩余极化强度和矫顽场强都呈现逐渐减小特征,在相同频率下,BaTi0.94Sn0.06O3陶瓷的剩余极化强度最大、矫顽场强最小,具有最佳的铁电性能.     

掺杂Bi_2O_3对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷显微结构和介电性能的影响

采用传统高温共固相反应法制备了Ca(1-x)BixCu3Ti4O(12-x/2)(x=0,1%,2%,3%,4%,5%)陶瓷,研究了掺杂Bi2O3对CaCu3Ti4O12陶瓷的显微结构和介电性能的影响,结果表明:掺杂Bi2O3可以促进CCTO陶瓷的致密性和晶粒均匀性,掺杂Bi2O3有利于提高CCTO陶瓷的介电性能以及其稳定性,且介电性能与陶瓷晶粒的均匀性和陶瓷的致密性有着一定的联系。相对而言掺杂4%Bi2O3的介电性能最优。     

超声压电马达用陶瓷材料的研究

研究了钡锶锑锰等离子掺杂对锆钛酸铅(PZT)系压电陶瓷的介电、压电性能和体积密度的影响。实验结果表明:对于Pb0.95Ba0.03Sr0.02(Zr1-yTiy)O3+xwt%MnSb2O6(PBSZTMS),在x=1.5、Zr/Ti=52/48附近获得了优越的压电活性。对于Pb0.95Ba0.03Sr0.02(MnSb2O6)x/3(Zr54Ti46)1-xO3(PBSMSZT),综合性能较好的组成点出现在x=0.05处。对于PbaBabSrc(MnSb2O6)x/3(Zr1-yTiy)1-xO3+zwt%MnSb2O6系列配方,发现Sr2+和Ba2+的共同添加会使样品致密度降低,介电常数、介质损耗和压电常数增加;当a=1,b=0,c=0,x=0.03,y=0.48,z=0.76时,获得了综合性能较好的陶瓷材料,有望应用于大功率超声压电马达器件领域。     

Mn含量对Al掺杂PMN-PMS-PZT陶瓷介电性能的影响

采用传统的固相烧结法制备了Pb1.07[(Mn1/3Nb2/3)1/2(Mn1/3Sb2/3)1/2]0.08(Zr0.828Ti0.092)O3+x wt%Al2O3+y wt%MnO2(x=0.1,0.3,0.5,0.7;y=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12)热释电陶瓷,在对不同组分Al掺杂PMNPMS-PZT陶瓷材料介电性能对比寻优的基础上,逐步增加Mn的含量,研究不同Mn增量下,对最优Al掺杂PMNPMS-PZT热释电陶瓷相结构、晶粒生长以及介电性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)分析显示Al掺杂PMNPMS-PZT陶瓷和在最优Al掺杂基础上增加Mn的含量都不会引入新的杂相,扫描电子显微镜(SEM)分析表明当x=0.30,适当增加Mn的含量,有助于陶瓷晶体的均匀致密,但一旦添加过量则又会产生不好的影响。实验结果表明:采用530℃排塑,烧结1190℃,保温2 h,当x=0.30,y=0.08时,PMN-PMS-PZT热释电陶瓷具有较好的相结构和介电性能,其中介电常数εr约为210,介电损耗tanδ约为0.16%,压电系数d33约为66.00 pC/N。     

机械球磨时间对液相烧结Ba2Ti3Nb4O18陶瓷材料结构和性能的影响

Ba2Ti3Nb4O18是BaO-TiO2-Nb2O5体系中一种新型的介质材料,具有优良的微波介电性能.为满足低温共烧陶瓷技术(low temperature cofired ceramics,LTCC)对微波介质陶瓷材料的低温烧结要求,实现在900℃与银电极共烧,添加了质量分数为5%的ZnO-B2O3玻璃作助融剂,并研究了机械球磨时间对粉料粒径、陶瓷样品的烧结密度、显微结构和介电性能的影响.机械球磨6h的粉体粒径适中(约90nm),用该粉料制备的陶瓷样品可以在900℃致密烧结(大于理论密度的95%).且高频介电性能为(1MHz下测试):介电常数εt≈36,介电损耗tanδ≈2× 10-4,电容温度系数αc≈2.5×10-6/℃.同时微波介电性能良好:εt=33.3,品质因数和频率的乘积Qf=14274GHz.可与银电极共烧结作为LTCC介质瓷料.     

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.     

CaCu3-xMnxTi4O12陶瓷的介电性能研究

本文利用固态反应法制备了CaCu3-xMnxTi4O12(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)陶瓷,并分析探讨了MnO添加量对其介电性能的影响。研究结果表明,MnO的添加有助于CaCu3Ti4O12相生成,且在高MnO添加的情况下所得陶瓷晶粒尺寸较小。MnO的添加对CaCu3Ti4O12的介电性能有非常不好的影响,少量的添加就会导致其介电常数由10000多降至只有数百。在1000Hz前MnO的添加会使陶瓷的介电损耗大幅上升,这表明MnO添加有降低电阻的效果。     

La_2O_3-TiO_2系陶瓷物相与介电性能研究

固相法合成La2 O3 TiO3 系陶瓷介质材料 ,XRD、SEM、EDS分析其结构、形貌和成分。高精度电容测量仪测试其介电性能。La2 O3/TiO2 比 1∶2、2∶9组分可获得极低介质损耗 ,XRD分析主晶相为La2 Ti2 O7和La4 Ti9O2 4 。La2 O3/TiO2 比 1∶3组分可获得La2 / 3TiO3、La4 Ti9O2 4 复相。缺陷型钙钛矿相La2 / 3TiO3不利于介质损耗降低。EDS分析表明晶界富集Si杂质 ,有效促进了液相烧结     

凝胶注模成型制备BaNd2Ti5O14介电陶瓷的电学性能

讨论了用凝胶注模成型制备BaNd2Ti5O14介电陶瓷的过程。本实验以化学式为BaNd2Ti5O14的介电陶瓷为固相粉末,以丙烯酰胺(MBAM)为凝胶有机单体,用传统球磨的方法制备出了高固相、低粘度的陶瓷浆料(浓悬浮体);采用正交实验设计法,优化出生坯密度最大的配方。分析了凝胶注模成型与干压成型制备的BaNd2Ti5O14介电陶瓷的体积密度、结构均匀性以及电学性能不同的原因。结果表明:凝胶注模成型制备的BaNd2Ti5O14介电陶瓷具有体积密度高、结构均匀的特点。合理使用凝胶注模成型工艺可以提高陶瓷介电常数、降低介质损耗。     

Microwave Dielectric Properties of Ti-Substituted Bi2 (Zn2/3Nb4/3)O7 Pyrochlores at Cryogenic Temperatures

Monoclinic pyrochlore ceramic Bi₂Zn_{2/3− x /3}Nb_{4/3−2 x /3}Ti _x O₇ (M–BZN) with x =0–0.4 is synthesized and the structure and microwave cryogenic properties are scrutinized. The dielectric constant (ɛ') and loss tangent (tanδ) of these ceramics are measured at a frequency of 3 GHz and temperature range of 15–300 K. With an increase in x value from 0 to 0.4, the dielectric constant and dielectric loss tangent of the investigated materials increase from 70 to 114 and 0.009 to 0.061, respectively. The Ti-substituted ceramics show an increase in dielectric constant with temperature, and the loss tangent shows a peak around 200 K. The peak in the dielectric loss tangent becomes more prominent with an increase of Ti content. The temperature where the dielectric loss tangent peak appears is found to be decreasing slightly with an increase of titanium doping. The observed dielectric characteristics of the titanium-doped M–BZN ceramics are attributed to the presence of the relaxation in these materials, originating from the disorder caused by the Ti⁴⁺ substitution.     

溶胶–凝胶法制备(Na0.50+xK0.50-2xLix)Nb0.9Ta0.1O3无铅压电陶瓷及其性能

采用溶胶–凝胶法制备Li+取代(K0.5Na0.5)+及Ta5+取代Nb5+的(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷粉体,采用无压烧结工艺制备(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3(x=0,0.02,0.04)陶瓷样品。研究了前驱体煅烧温度对陶瓷粉体物相组成的影响。分析了不同Li+掺杂量对样品物相组成、微观结构、体积密度及电学性能的影响。结果表明:前驱体的最佳煅烧温度为600℃,通过透射电子显微镜分析陶瓷粉体的粒径为49 nm;不同Li+掺杂量制备的(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3陶瓷样品均为正交相钙钛矿结构;随着Li+掺杂量的增加,(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3陶瓷的体积密度先增大后减小,介电常数逐渐升高,压电常数先降低再升高,剩余极化强度逐渐升高。Li+掺杂量x为0.04时样品的压电常数(d33=94 pC/N)、相对介电常数(εr=684.33)及剩余极化强度(Pr=98.27μC/cm2)较好。