钛酸钡粉体的表面包覆与电子陶瓷改性

为实现改性杂质与钛酸钡粉体的均匀混合，达到对材料微结构、相结构和电学特性的准确控制，对水热纳米晶钛酸钡粉体进行了改性杂质的非均匀形核表面淀积包覆．文中利用包覆Y（OH），后的钛酸钡粉体在水中的毛细管浸润性得到改善、以及两种工艺方法制备的粉体在液一固分离离心过程中离心转速对液一固分离率的影响，判断Y（OH），对钛酸钡粉体的包覆效果；探讨了掺杂工艺对Y掺杂钛酸钡陶瓷半导化和室温电阻率的影响，以及用非均匀形核表面淀积包覆工艺制备的陶瓷PTCR和细晶介质陶瓷的性质．润湿性实验显示，利用表面淀积包覆工艺确实能获得良好的包覆效果．     

高储能密度钛酸钡基复合材料

 高介电常数介电材料在储能方面的特殊作用使其在电工、电子技术领域有着重要的应用。随着电子工业的发展,高储能密度介电材料受到越来越多的关注,出现了一些新型的高储能密度介电材料。高储能密度介电材料具有高的介电常数和击穿强度,其发展的关键是提高储能密度。本文对近年来高储能密度介电材料的研究发展进行了概述,主要讨论了通过对钛酸钡的改性(即掺杂改性、表面包覆改性和复合材料制备)来提高介电材料的储能密度。分析了钛酸钡/聚合物复合材料的制备方法及其介电性能的影响因素,其中,陶瓷填料和聚合物基体2相界面的相容性是复合材料介电性能的重要影响因素。同时,指出了解决BaTiO₃粒子在聚合物基体中的分散问题、填料和聚合物基体的选择以及制备过程中工艺条件的控制都是研究兼具高介电强度和高介电常数复合材料的发展方向。     

掺镍钛酸钡纳米粉体及其陶瓷的溶胶-凝胶制备

目的研究焙烧温度和烧结温度对由溶胶-凝胶法制备的掺镍钛酸钡样品微结构及介电性能的影响。方法采用溶胶-凝胶法制备了掺镍钛酸钡粉体及其陶瓷,通过FT-IR,XRD,SEM和TEM对干凝胶粉体、预烧粉体以及陶瓷进行了表征,并测定陶瓷的介电性能。结果采用溶胶-凝胶法可制备纳米级(30~80 nm)掺镍钛酸钡粉体及其细晶陶瓷(1~3μm);较高的焙烧温度有利于四方相钛酸钡的形成和晶粒的长大,但降低了陶瓷的介电常数;较高的烧结温度有利于陶瓷居里点介电常数的提高,合适的焙烧温度及烧结温度分别为800℃和1 300℃。结论溶胶-凝胶法可制得组成均匀、性能优异的介电材料,是制备多组分掺杂钛酸钡陶瓷的理想方法。     

钇掺杂工艺对Y-BT陶瓷性能的影响

采用非均匀形核表面包覆法和化学混合法分别制备了钇掺杂纳米晶钛酸钡(Y-BT)粉体.通过差示扫描量热分析、热重分析、电感耦合等离子体发射光谱分析及扫描电镜分析等方法,对制得的粉体及其陶瓷样品进行表征;同时讨论了Y掺杂量对不同方法制备的Y-BT陶瓷室温电阻率的影响.结果表明:相比于化学混合法,非均匀形核表面包覆法制备的Y-BT样品中Y组分分布和晶粒大小更均匀,化学计量比更准确;非均匀形核表面包覆法制得的Y-BT陶瓷在Y掺杂量为0.1%时即可实现半导化,能在较低的温度下达到更低的最小室温电阻率.     

SPS预烧结制备超细晶梯度硬质合金

首先采用SPS预烧结和真空预烧结制备超细晶硬质合金,再经过梯度烧结使超细晶硬质合金表面形成梯度层,研究了不同预烧结方式对合金组织的影响,分析了预烧结后合金微观组织对超细晶硬质合金的梯度形成及晶粒生长的影响.结果表明,预烧结后合金的微观组织对梯度烧结后的梯度形成和晶粒生长有较大影响,经过SPS预烧结后的硬质合金进行梯度烧结后,可以获得梯度层厚度为 53μm,平均WC晶粒尺寸为0.3μm的超细晶梯度硬质合金.     

MnO_2掺杂钛酸钡基PTC陶瓷的电子结构及其电性能研究

为提高钛酸钡基PTC陶瓷的升阻比(ρmax/ρmin),采用固相反应法制备了以Y2O3为施主杂质,不同含量的Mn O2作为受主杂质的钛酸钡基PTC陶瓷样品;应用第一性原理方法计算了样品的能带结构、电子结构和Mn掺杂的形成能;测量了样品的正电子湮没寿命谱和电性能。计算结果表明:钛酸钡材料的价带顶和导带底分别位于特殊K点中X(0,0.5,0)点和Γ(0,0,0)点,属间接带隙,禁带宽度为1.59 e V;从形成能结果来看,Mn进入钛酸钡基陶瓷结构后会取代Ti位置。实验结果显示,随着Mn O2掺杂量的增加,样品晶粒内部的自由电子密度增大,陶瓷的晶界缺陷浓度增加,室温电阻率增大。Mn O2含量为0.03%mol的样品的升阻比最大,达到1.1×105,即掺入少量的Mn O2可明显改善钛酸钡基PTC陶瓷的升阻比。     

Y掺杂工艺对Y-BT陶瓷性质的影响

本文用非均匀形核表面包覆法（表面包覆法）和化学混合法分别制备了钇掺杂纳米晶钛酸钡（Y-BT）粉体。用DSC和TG热分析方法研究了Y(OH)3表面包覆层的热分解和所形成的Y2O3的形核和晶化现象,用电感耦合等离子发射光谱分析了不同制备方法对Y-BT粉体组分分布均匀性和化学组成的化学计量偏离现象,详细讨论了材料的组成、相结构和微结构对材料室温电阻率的影响。实验表明：采用表面包覆法能够得到Y 组分分布更均匀和化学组成化学计量比更准确的陶瓷粉体,从而使其陶瓷烧结体在更低的温度下达到更低的室温电阻率。     

烧结温度对钛酸钡陶瓷性能的影响

采用溶胶凝胶法制备钛酸钡粉体,采用氢氧化钡和钛酸丁酯为溶质,甲醇和乙二醇甲醚为溶剂制备溶胶,在900℃下煅烧凝胶制备出性能优异的钛酸钡纳米粉体.采用三种烧结温度制备钛酸钡陶瓷,经研究发现,在1 200℃烧结制备的陶瓷晶粒细小均匀,材料的性能较好,此时α50为15.16%·℃-1,电阻率为55 Ω·cm.     

掺镍对钛过量钛酸钡粉体及其陶瓷的结构及介电性能的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了Ti/Ba=1.02的掺镍钛酸钡纳米晶粉体及其陶瓷。通过XRD、SEM和TEM对掺镍钛酸钡基粉体及陶瓷进行表征,并测定了陶瓷的介电性能。结果表明:Ti/Ba=1.02的掺镍钛酸钡基粉体约40 nm,主要相组成为立方相钛酸钡,并有少量的碳酸钡,经烧结后全部转化为四方相钛酸钡。掺镍明显降低了钛酸钡基陶瓷的烧结温度(约降低100℃);随着掺镍量的增大,陶瓷粒径先增大后减小,掺镍量mol比为3.0%时陶瓷εm大(5 571),并且tanδ小(0.011);与Ti/Ba=1.00的掺镍钛酸钡陶瓷相比,钛过量掺镍钛酸钡陶瓷粒径细小,ε-T谱峰值降低。     

滚压诱导超细晶纯铁表层及其耐腐蚀性能

通过一种新型表面自纳米化方法——剧烈塑性滚柱滚压(SPRB),在纯铁表面成功制备出最小晶粒尺寸约300 nm的梯度超细晶结构.利用电化学方法,结合透射电镜、X射线衍射、扫描电镜等对这种材料的表面微观组织结构及腐蚀性能进行研究,结果表明:与粗晶铁相比,超细晶纯铁最表层硬度提高1.6倍以上,表层形成较强面织构,表层微观应变为(0.313±0.017)%;超细晶纯铁在3.5%Na Cl溶液中的自腐蚀电位相对于粗晶铁的正向移动24 m V,腐蚀电流密度从粗晶铁的2.371×10-5A/cm2降低到超细晶的7.547×10-8A/cm2;超细晶纯铁在6%Fe Cl3溶液中的点蚀腐蚀速度约为粗晶铁的一半;超细晶纯铁的耐腐蚀性能与粗晶铁相比有显著的提高,表层晶粒的细化和滚压形成的强织构是超细晶纯铁耐腐蚀性能提高的原因.     

Ba_(1-x)Sr_xTiO_3·yLa_2O_3固溶体的合成、结构与性能

用化学掺杂方法合成了Ｂａ１－ｘＳｒｘＴｉＯ３和Ｂａ０９Ｓｒ０１ＴｉＯ３·ｙＬａ２Ｏ３（０≤ｘ≤１,０≤ｙ≤０３）系列固溶体超细粉末。ＸＲＤ证实,当ｘ＝１,ｙ＝０时,为四方晶系ＢａＴｉＯ３纯相,当０＜ｘ＜１,０＜ｙ≤０３时,得到一系列完全互溶固溶体,结果符合Ｖｅｇａｒｄ定律。ＳＥＭ观察粒子为球形,大小均匀,粒度０２～０３μｍ,制陶实验发现,钛酸钡经化学掺杂后,室温介电常数显著提高,当ｘ＝０１,ｙ＝００２时,ε可达３００００,比ＢａＴｉＯ３纯相的室温介电常数提高２０倍。     

玻璃—细晶BaTiO_3MLC瓷料的介电性能

研究了不同含量的玻璃加入到细晶 Ba Ti O3及多层陶瓷电容器 (简称 ML C)资料系统中 ,其介电性能的变化 .结果表明 ,加入适量的玻璃能显著地降低烧结温度 ,系统的介电系数随温度变化平坦 ,改善了系统的热稳定性 .然而 ,过量的玻璃将会引起瓷料系统损耗的增加 ,绝缘电阻的减小 .玻璃成分含量不同的瓷料组分的研究表明 ,加入玻璃的量应控制在质量分数 5 .0 %左右 ,这样既能有效的降低系统的烧结温度 ,同时又可以使瓷料系统保持相对较高的介电常数 ,从而得到最佳的介电性能 .     

Bi2O3对CBS系LTCC性能的改进分析

采用CBS(CaO-B2O3-SiO2)系微晶玻璃,从玻璃添加剂的配方着手,结合差热分析、X射线衍射仪(XRD)图谱、介电常数等测试数据,在保证玻璃/氧化铝陶瓷基板具备良好性能的基础上,实验研究了Bi2O3对降低烧结温度、提高致密性等方面的作用.设计出一套性能良好的低温共烧陶瓷(LTCC)原料配方和烧结工艺,其烧结温度为830℃、密度为3.0g/cm3、收缩率为17.6%;低频(1kHz)下介电常数ε≤9.7、介电损耗正切tanδ≤5.7×10-3,高频(10GHz)下介电常数ε≤7.3、介电损耗正切tanδ≤4.9×10-3.     

Microstructure and electrical conductivity of 10% Yb-doped SrCeO3 ceramics

As a candidate material for hydrogen separation, Yb-doped SrCeO₃ has attracted increasing attention in recent decades. In the present study, Yb-doped SrCe_0.9Yb_0.1O_3-α ceramics were prepared by the dry pressing and sintering approach, with the microstructure evolution and the micro morphology investigated. It was indicated that the ceramics sintered in air were of a pure perovskite structure, and that the sintering temperature had a significant effect on the growth of ceramic grains. The average grain size increased from 1 ​μm to 10 ​μm with an increase in sintering temperature from 1300 to 1500 ​°C. Further investigation of the thermodynamics and kinetics of grain growth revealed that the grain boundary diffusion was the main driving force of grain growth during solid phase sintering, with a grain growth index of 4 and an activation energy of approximately 61.23 ​kJ ​mol⁻¹. These results illustrate an obvious tendency of grain size growth. By electrochemical workstation with different atmospheres the effects of sintering temperature on the conductivity were characterized in the temperature range of 700–900 ​°C. The electrical conductivities σ of SrCe_0.9Yb_0.1O_3-α ceramics in different atmospheres were as follows: σ(wet hydrogen) ​> ​σ(dry hydrogen) ​> ​σ(dry air) ​> ​σ(wet air). In the test atmosphere containing water and hydrogen the conductivity of protons increased with increasing temperature because of the protons jump between lattices in the form of interstitial hydrogen ions or bare protons.     

BaPbO3与BaTiO3陶瓷的导电特性比较

从BaPbO3与BaTiO3多晶态陶瓷的缺陷结构出发,结合不同气氛下烧成试样的室温电导率,探讨两种材料的导电特性与晶体缺陷结构之间的关系,从微观本质上阐述晶体缺陷对材料电学性能的影响.结果表明:BaPbO3与BaTiO3不同的缺陷结构决定了两种材料具有不同的电学性能;BaPbO3材料中受主能级较浅,受主中心所束缚的空穴很容易跃迁至价带形成导电载流子,在氧化气氛下烧成的试样呈高导电性;BaTiO3材料中受主能级较深,氧化气氛下烧成的试样为绝缘体.     

高速压制制备高密度纯铁软磁材料

以退火纯铁粉末为原料,采用粉末退火结合高速压制技术的方法制得高密度压坯(7.70 g·cm-3),经烧结后获得高密度高性能的纯铁软磁材料.研究退火粉末的高速压制行为,以及烧结时间和烧结温度对材料磁性能和晶粒大小的影响.结果显示：退火粉末的压坯密度随压制速度的增加而增加,压坯密度最高可达到7.70 g·cm-3,相对密度可达到98.10%.烧结温度为1450益,烧结时间为4 h时,材料密度达到7.85 g·cm-3,相对密度为99.96%,最大磁导率达到13.60 mH·m-1,饱和磁感应强度为1.87 T,矫顽力为56.50 A·m-1.     

Mg-Zn-Zr表面Ca-P涂层的制备及其降解性能研究

本研究采用微弧氧化与电化学沉积相结合的方法在镁合金(Mg-Zn-Zr)表面制备Ca-P生物陶瓷涂层.利用XRD、SEM、划痕仪、显微镜以及电化学工作站等测试手段来表征所得到的生物陶瓷的成分组成、表面形貌、涂层与机体的结合力、涂层厚度以及涂层材料的耐腐蚀性能.结果表明:在沉积溶液相同的情况下,沉积时间都为30 min,直流电沉积电流大小制备的Ca-P生物陶瓷涂层成分近似相同,主要成分为Ca HPO4·2H2O和Ca HPO4;在沉积电流为20 m A时,直流电沉积制备的Ca-P陶瓷涂层的腐蚀电位达到最大值-1.49 V,腐蚀电流密度达到最小值0.24×10-6A·cm-2,其耐蚀性能也最强.     

Sintering dense nanocrystalline ceramics without final-stage grain growth

Sintering is the process whereby interparticle pores in a granular material are eliminated by atomic diffusion driven by capillary forces. It is the preferred manufacturing method for industrial ceramics. The observation of Burke and Coble that certain crystalline granular solids could gain full density and translucency by solid-state sintering was an important milestone for modern technical ceramics. But these final-stage sintering processes are always accompanied by rapid grain growth, because the capillary driving forces for sintering (involving surfaces) and grain growth (involving grain boundaries) are comparable in magnitude, both being proportional to the reciprocal grain size. This has greatly hampered efforts to produce dense materials with nanometre-scale structure (grain size less than 100 nm), leading many researchers to resort to the 'brute force' approach of high-pressure consolidation at elevated temperatures. Here we show that fully dense cubic Y2O3 (melting point, 2,439 degrees C) with a grain size of 60 nm can be prepared by a simple two-step sintering method, at temperatures of about 1,000 degrees C without applied pressure. The suppression of the final-stage grain growth is achieved by exploiting the difference in kinetics between grain-boundary diffusion and grain-boundary migration. Such a process should facilitate the cost-effective preparation of other nanocrystalline materials for practical applications.     

铁粉表面硫化处理制备高密度Fe-Cu-C合金

突破常规铁基粉末合金的制备工艺,设计出一种制备高密度Fe-Cu-C合金的新工艺.通过对铁粉表面进行硫化处理,Fe与S反应合成FeS,均匀包覆在Fe粉颗粒表面,形成一层FeS润滑薄膜,有利于降低压制摩擦力.通过X射线衍射、扫描电镜、和场发射扫描电镜分析研究材料的物相、元素分布和显微组织.研究结果表明:包覆在铁粉颗粒表面的FeS薄膜,有利于提高压坯密度,活化烧结.当S质量分数为0.5%时,硫化处理的Fe-2Cu-0.8C合金的力学性能优异,压坯密度7.31 g·cm-3,硬度78.6 HRB,抗拉强度485 MPa;当S质量分数达到0.8%时,多余的FeS占压制体积分数,导致试样的压坯密度降低,力学性能降低.     

Effect of SiO2 addition on the dielectric properties and microstructure of BaTiO3-based ceramics in reducing sintering

The effect of SiO₂ doping on the sintering behavior, microstructure, and dielectric properties of BaTiO₃-based ceramics has been investigated. Silica was added to the BaTiO₃-based powder prepared by the solid state method with 0.075mol%, 0.15mol%, and 0.3mol%, respectively. The SiO₂-doped BaTiO₃-based ceramic with high density and uniform grain size were obtained, which were sintered in reducing atmosphere. A scanning electron microscope, X-ray diffraction, and LCR meter were used to determine the microstructure as well as the dielectric properties. SiO₂ can form a liquid phase belonging to the ternary system of BaO-TiO₂-SiO₂, leading to the formation of BaTiO₃ ceramics with high density at a lower sintering temperature. The SiO₂-doped BaTiO₃-based ceramics can be sintered to a theoretical density higher than 95% at 1220℃ with a soaking time of 2 h. The dielectric constants of the sample with 0.15mol% SiO₂ addition sintered at 1220℃ is about 9000. Doping with a small amount of silica can improve the sintering and dielectric properties of BaTiO₃-based ceramics.