In_2O_3掺杂Bi_(0.5)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷的研究

以准同型相界组成Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3(BNT)为基础配方,In2O3为改性剂,研究了In2O3掺杂量对Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3无铅陶瓷晶体结构和电性能的影响。XRD分析表明,所有样品的相结构均为纯钙钛矿固溶体。陶瓷的晶粒尺寸随掺杂量的增加而增加。介电常数-温度曲线显示陶瓷具有两个介电反常峰tf和tm,在tm的介电常数εm随掺杂量的增加而下降,tf和tm都随掺杂量的增加向高温移动。当In2O3摩尔分数为0.1%时,压电性能达最大值:d33=141pC/N,kp=0.32。     

Sb2O3对富钛型钛酸锶钡基陶瓷结构及性能的影响

采用传统固相法制备Sb2O3掺杂(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3系介电陶瓷,通过扫描电镜、X线衍射仪及LCR测试系统,研究不同含量的Sb2O3及烧结工艺参数对TiO2过量的钛酸锶钡体系微观结构及介电性能的影响。结果表明,随Sb2O3掺杂量增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3陶瓷由立方钙钛矿结构单相固溶体转变为多相化合物。在TiO2过量的(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3陶瓷中,Sb3+进入钙钛矿晶格A位。Sb2O3添加量较大时,(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3基陶瓷晶粒异常长大,粒径分布不均匀,且有柱状晶粒出现。随Sb2O3掺杂量增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3基陶瓷居里温度及介电常数峰先增大后减小。提高(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3基陶瓷的烧结温度并延长保温时间有利于改善Sb2O3掺杂量较高时(Ba0.7Sr0.3)Ti1.005O3基陶瓷室温的介电性能。     

Sb2O3对钛酸锶钡基陶瓷介电性能及结构的影响

采用传统固相法制备Sb2O3掺杂(Ba0 612Sr0.38Y0.008)TiO3系电容器介质陶瓷,研究了不同质量分数的Sb2O3在各烧结温度下对体系介电性能及微观结构的影响.当Sb2O3的掺杂量为0.4%时,试样在1 320℃下保温2 h,体系的室温相对介电常数可达3 000,介电损耗仅为2×103,居里温度向负温方向移动至-24℃.研究表明:两性氧化物Sb2O3通过占据钙钛矿晶格A位,显著降低了体系相对介电常数及介质损耗,起到了良好的移峰及展宽效应;与此同时,Sb2O3改善了体系微观形貌,有效降低晶粒尺寸.     

Sb_2O_3对非化学计量钛酸锶钡陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备工艺获得Sb2O3掺杂(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3系电介质陶瓷。通过扫描电镜、X线衍射仪及LCR测试系统,研究Sb2O3含量、烧结温度及保温时间对非化学计量的钛酸锶钡体系微观结构及介电性能的影响。结果表明,随Sb2O3掺杂量增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3陶瓷由立方钙钛矿结构单相固溶体转变为多相化合物。在(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3陶瓷中,Sb3+占据钙钛矿晶格B位。随Sb2O3掺杂量的增大,(Ba0.7Sr0.3)Ti0.995O3基陶瓷的平均粒径减小,室温介电性能及居里温度显著改变。提高烧结温度并延长保温时间有利于改善高Sb2O3掺杂量下非化学计量BST基陶瓷室温介电性能。     

改性钙钛酸铅陶瓷的电导性能研究

当掺钙钛酸铅(PCT)用作为压电、热释电材料时,除介电性能外,电导性能也是重要的性能参数。采用传统固相法制备掺钙钛酸铅系陶瓷,研究了不同掺杂量的Sb2/3Mn1/3及烧结助剂NiO、Bi2O3对陶瓷相结构、介电损耗和电导性能的影响。结果表明,在1 180℃下烧结2h,得到纯钙钛矿结构的改性陶瓷,陶瓷介电损耗降低;Sb2/3Mn1/3掺杂量对PCT系陶瓷在20~40℃的电阻温度稳定性有明显影响,随Sb2/3Mn1/3含量增加电阻温度系数(TCR)增大;在Pb0.80Ca0.20(Sb2/3Mn1/3)0.05Ti0.95O3中加入NiO、Bi2O3后有效降低了陶瓷在20~40℃的电阻温度系数;掺杂元素种类和掺杂量对陶瓷在20~80℃的TCR值基本没有影响,TCR值约为-0.15μ℃-1。     

Co_2O_3掺杂对BCTZ无铅压电陶瓷的性能影响

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.92Zr0.08)O3-x%Co2O3(BCTZ-xCo,x=0¹.4)无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐细化减小,介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数kp均呈下降趋势。机械品质因数Qm显著增大,当x=0.7时,具有最佳的综合电性能,其中d33=392pC/N,kp=46.0%,Qm=435,介电损耗tanδ=0.62%,表明BCTZ-xCo陶瓷材料是一种具有应用前景的无铅压电材料。     

Nb、Ta掺杂Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的性能研究

采用固相烧结法制备了Na0.5Bi4.5Ti4-2xNbxTaxO15(NBTNT-x,0≤x≤0.06)铋层状压电陶瓷材料,研究了不同量Nb、Ta掺入对Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷结构和电性能的影响。结果表明,所有样品均为单一的铋层状结构。适量Nb,Ta掺入能细化陶瓷晶粒,提高其致密性,降低电导率σ和介电损耗tanδ;同时,居里温度TC随Nb、Ta掺入量的增加而降低,但均高于610℃;当x=0.02时,陶瓷样品电性能最佳,即压电常数d33=17pC/N,机电耦合常数kp=4.19%,kt=18.10%,品质因数Qm=3 527,剩余极化强度Pr=10.50μC/cm2。     

B位取代钛酸铋钠基压电陶瓷的结构与性能

采用传统固相反应制备出了0.80Na0.5Bi0.5TiO3-0.20K0.5Bi0.5TiO3(NKBT)基无铅压电陶瓷材料,研究了高化合价离子(Sb5+, Nb5+,W6+) B位掺杂对NKBT基无铅压电陶瓷结构与性能的影响.结果表明,掺杂等量Sb3+、Nb5+和W6+后,NKBT基陶瓷的主晶相仍然为钙钛矿相结构,其中掺杂Sb5+和Nb5+时,陶瓷中分别出现少量Sb6O13和Nb2O5相.掺杂离子的相对原子质量越大,陶瓷的压电常数d33越大.W6+为最优掺杂离子.不同W6+含量的NKBT陶瓷的主晶相均为钙钛矿相,当W6+摩尔分数为8%时,出现焦绿石相Bi14W2O27.W6+的固然极限为4%.随着W6+摩尔分数的增加,材料的介电常数εr、d33及居里温度TC减小,介电损耗tan δ增加.当W6+的摩尔分数为1%时,陶瓷的性能达到最佳,其d33、εr、tan δ、TC分别为123 pC/N,1 352、0.042 9,318 ℃.     

BaSnO_3陶瓷的制备及其电性能研究

以BaCO3、SnO2为原料,微量SiO2、Bi2O3、Sb2O3作烧结助剂,Ta2O5作施主,采用传统的固相反应法,制备出相对密度达97%~99%,平均粒径约为8μm的BaSnO3半导体陶瓷。采用Na2CO3或Li2CO3与Mn(NO3)2的组合作受主掺杂可有效增强BaSnO3陶瓷的晶界效应。当x(Mn(NO3)2)为1%时,BaSnO3陶瓷电阻率达3.3×106Ω.cm,晶粒电阻率为4.3Ω.cm,视在介电常数为1.9×104(1 kHz),经电导激活能测试,估算出晶界势垒约为0.5 eV。     

SiO2对低温烧结PMSZT压电陶瓷性能的影响

探讨了低温烧结时SiO2掺杂对锑锰锆钛酸铅Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3(PMSZT)压电陶瓷性能的影响,通过X-射线衍射及扫描电镜分析Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3 w(SiO2)(w=0.05%~0.30%,质量分数)陶瓷的相组成和显微结构。结果表明,合成温度900℃时,可得到钙钛矿结构。w(SiO2)不同时PMSZT试样均为四方相和三方相共存,随着w(SiO2)的增加,三方相在准同型相界中的比例略有增加。当w(SiO2)=0.10%时,得到电性能优良的压电陶瓷,相对介电常数3Tε3/0ε=1 290,介质损耗tanδ=0.4%,压电常数d33=264 pC/N,机电耦合系数kp=0.59,机械品质因数Qm=3 113。SiO2的加入使PMSZT陶瓷的居里温度降低,谐振频率随温度的变化几乎都是正。     

Ba~(2+)取代对PSN-PZT瓷结构和压电性能的影响

研究了Ba2+A位取代对铌锑锆钛酸铅陶瓷结构及压电性能的影响,XRD分析结果表明:所有样品具有钙钛矿结构,同时Ba2+取代Pb2+使得晶胞体积增大,c/a轴比减小。当Ba2+取代量增大时,样品中三方相和四方相共存。随着Ba2+取代量的增大,陶瓷样品的密度降低,εr(2863)和d33(507pC·N–1)显著提高,居里点向室温移动。     

铅锰锑系压电陶瓷介电性研究

采用预合成及掺杂适量MnO2等工艺制备了钙钛矿结构为主的压电陶瓷材料Pb（Mn1/3Sb2/3)x(Zn1/3Nb2/3)y(Zr0.535Ti0.465)1-x-yO3,此材料具有机电耦合系数高、介质损耗小、介电常数与机械品质因数适中的特点。引入MnO3使其成为单一的钙态矿结构,并且提高了材料的介电与压电性能。     

[(Na_(0.97-x)K_xLi_(0.03))_(0.5)Bi_(0.5)]TiO_3无铅压电陶瓷的性能研究

采用传统电子陶瓷工艺,制备了多重离子A位复合的、具有钙钛矿结构的新型压电陶瓷材料[(Na0.97-xkxLi0.03)0.5Bi0.5]TiO3(其中x为0.10,0.15,0.20和0.25),研究了该陶瓷的相结构与介电铁电性能。结果表明,随着K+含量的增加,材料的晶粒尺寸明显细化,εr也随之增加,tanδ先降低后增加,其弥散性指数均介于1.7～1.9。在x为0.25时,材料为两相共存结构,其εr峰值达到2353.22,tanδ仅为0.058,d33达到80pC/N,Ec为1.71×103V/mm,表现出优异的介电和压电性能。     

掺铟对(Bi0.5Na0.5)0.93Ba0.07TiO3压电陶瓷的影响

采用直接反应烧结法制备掺铟的(Bi0.5Na0.5)0.93Ba0.07TiO3无铅压电陶瓷,研究了铟掺杂对(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(BNBT)压电陶瓷压电性能、相组成及显微组织的影响。结果表明,添加适量的氧化铟后,该陶瓷仍为纯钙钛矿相结构,其材料组成在准同型相界处三方相减少,四方相增加;适量铟掺杂可抑制晶粒长大,有利于晶粒均匀生长,增大晶粒各向异性。当掺杂氧化铟的质量分数为0.16%时,获得了高的压电参数,其压电常数d33达到205 pC/N,厚度机电耦合系数kt、厚度与径向耦合系数之比kt/kp分别达到0.5、2.77。     

氧化物掺杂ZnO-BST复合陶瓷的复阻抗分析

采用复阻抗分析方法研究了Sb2O3、MnO及Cr2O3掺杂对复合陶瓷ZnO-0.17Ba0.8Sr0.2TiO3(ZnO-0.17BST)晶粒相、晶界相电阻的影响,采用XRD、SEM测量了试样的晶相、微观形貌。结果表明:掺杂并没有改变复合陶瓷的相组成,Sb2O3掺杂,Sb2O3-MnO共掺杂和Sb2O3-MnO-Cr2O3共掺杂的三组试样,其晶粒相电阻随掺杂试剂种类的增多依次减小,晶界相电阻先减小后增加。掺杂氧化物不同,其晶粒、晶界相电阻对复合体系电阻的贡献不同。考虑到晶界相的含量,在掺杂ZnO-0.17BST复合陶瓷电导中,晶粒相起主导作用。     

Sr取代量对PMNS-PZT压电陶瓷的影响

采用铌铁矿先驱体法制备了Pb1–xSrx(Zr0.505Ti0.495)0.95(Mn1/3Nb1/3Sb1/3)0.05O3(PMNS-PZT)四元系陶瓷,考察了Sr取代量对其结构和性能的影响。结果表明:所得PMNS-PZT陶瓷材料为完全的钙钛矿结构,且随着Sr取代量的增加,经历了从四方-三方相共存再到完全三方相的相变过程,其准同型相界区间位于x为0.01～0.03。Sr取代量的变化对样品的显微组织结构影响不大。当Sr2+的取代量x为3%时,kp为0.528,Qm为1587,d33为263pC/N,0Tε33/ε为1411,tanδ为0.35%,能满足大功率超声电机的要求。     

新型无铅压电陶瓷BNKT-BiFeO_3的研究

采用传统陶瓷制备法制备了一种新型无铅压电陶瓷(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)TiO_3-xBiFeO_3(BNKT-BFx).研究了Bi基铁电体BiFeO_3对BNKT-BFx陶瓷晶体结构、显微组织和压电性能的影响.结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体,陶瓷的准同型相界位于x=0～0.05.BiFe_O3促进陶瓷致密化和晶粒生长,在准同型相界成分附近压电性能达到最大值:d_(33)=171 pC/N,k_p=0.366.     

Sb掺杂BaTiO_3的电磁及微波吸收特性研究

以BaCO3、TiO2、Sb2O3为原料,采用固相法制备了Sb掺杂BaTiO3样品,借助XRD、Raman光谱以及矢量网络分析仪等分析测试手段对所制样品的晶相、晶格常数、电磁性能及微波吸收特性进行了表征。结果表明:低掺杂Sb的样品均为单一四方相BaTiO3晶体,结晶良好;随着w(Sb2O3)的增大,晶格常数减小;与未掺杂的BaTiO3相比,Sb掺杂BaTiO3的反射损耗明显提高,且反射峰向低频方向偏移;当w(Sb2O3)为0.6%时,制得BaTiO3的反射损耗在3.7 GHz处达到最大值–28.2 dB。