48.3(0.61CaTiO_3-xNd_(2/3)TiO_3)-51.7MgTiO_3复合陶瓷的制备和性能

用传统固相法制备48.3(0.61Ca Ti O_(3-x )Nd_(2/3)TiO_3)-51.7Mg TiO_3复合陶瓷。研究在1 320℃烧结时Nd~(3+)含量和保温时间对复合陶瓷微观形貌、相组成和介电性能的影响。结果表明:复合陶瓷的气孔率随Nd~(3+)含量的增加先下降后上升,相对介电常数εr和谐振频率温度系数τf随Nd~(3+)含量的增加而降低,品质因数Q·f值随Nd~(3+)含量的增加先上升后下降,之后再上升。当x0.48时,保温7 h所得样品的气孔率较低;x≥0.48时,保温4 h的样品气孔率较低。保温时间对材料谐振频率温度系数几乎没有影响。当烧结温度为1 320℃、保温4 h和Nd~(3+)含量为0.54时,样品性能较佳:εr=45.28,τf=73.76×10–6/℃,Q·f=35 002GHz。加入Nb~(5+)并复合Zn Al_2O_4后,得到的0.96(48.3(Ca_(0.60)Nb_(0.16)TiO_(3-0.54)Nd_(2/3)TiO_3)-51.7Mg Ti O_3)-0.04Zn Al2O4复合陶瓷的εr=41.24、τf=39.44×10–6/℃。     

低温烧结CuO-V_2O_5-Bi_2O_3掺杂Zn_3Nb_2O_8陶瓷的微波介电性能

研究了CuO–V2O5–Bi2O3作为烧结助剂对Zn3Nb2O8陶瓷的烧结特性、微观结构、相结构及微波介电性能的影响。CuO–V2O5–Bi2O3复合掺杂可以将Zn3Nb2O8陶瓷的烧结温度从1150℃降到900℃。在900℃烧结4h的Zn3Nb2O8–0.25%(质量分数,下同)CuO–1.5%V2O5–1.5%Bi2O3陶瓷的密度达到了理论密度的98.1%,相对介电常数为18.8,品质因数与谐振频率之积为39442GHz。该体系的介电性能和陶瓷的致密度与烧结助剂的含量及烧结温度密切相关,陶瓷的致密度和相对介电常数随CuO–V2O5–Bi2O3烧结助剂含量的增加而增加,同样陶瓷的致密度和相对介电常数也随烧结温度的升高而提高。     

CeO_2-TiO_2-La_2O_3复合烧结助剂对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷性能影响研究

以氧化锆(3Y-ZrO_2)和氧化铝(Al_2O_3)为主要原料,以CeO_2-TiO_2-La_2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷。探讨了配方组成和烧结温度对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷体积密度、抗弯强度等性能的影响。采用激光粒度仪对氧化铝粉体和氧化锆粉体的粒度大小进行分析,同时采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对烧结样品的物相组成和显微结构进行分析。实验结果表明:本实验所采用的氧化铝和氧化锆粉体纯度较高,符合使用要求。当添加剂中TiO_2加入量为2.0%时,Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷在1450℃烧结后的综合性能最佳,其对应的体积密度和抗弯强度分别为3.73g/cm3和353.83MPa。     

MnCO_3掺杂对BMN陶瓷结构及介电性能的影响EI北大核心CSCD

采用固相烧结法,探讨了MnCO_3掺杂降低Ba(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3(BMN)烧结温度的机理,研究了MnCO_3掺杂量对BMN陶瓷微波介电性能的影响。结果表明,适量的MnCO_3掺杂可以促进烧结,有效降低BMN陶瓷的烧结温度,改善陶瓷的微波介电性能。当MnCO_3掺杂量为4%(质量分数)时,BMN陶瓷的烧结温度从纯相烧结时的1 550℃降低到1 250℃,表观密度ρ=6.36 g/cm^3,相对理论密度达到98.6%,并具有良好的微波介电特性:高相对介电常数ε_r=31.4,高品质因数与谐振频率的乘积Q·f=99 200 GHz(8 GHz),接近于零的谐振频率温度系数τ_f=3×10^(–7)/℃。     

MnCO_3掺杂对BMN陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相烧结法,探讨了MnCO_3掺杂降低Ba(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3(BMN)烧结温度的机理,研究了MnCO_3掺杂量对BMN陶瓷微波介电性能的影响。结果表明,适量的MnCO_3掺杂可以促进烧结,有效降低BMN陶瓷的烧结温度,改善陶瓷的微波介电性能。当MnCO_3掺杂量为4%(质量分数)时,BMN陶瓷的烧结温度从纯相烧结时的1 550℃降低到1 250℃,表观密度ρ=6.36 g/cm~3,相对理论密度达到98.6%,并具有良好的微波介电特性:高相对介电常数ε_r=31.4,高品质因数与谐振频率的乘积Q·f=99 200 GHz(8 GHz),接近于零的谐振频率温度系数τ_f=3×10~(–7)/℃。     

TiO_2添加量对Zn_(0.8)Mg_(0.2)ZrNb_2O_8微波介质陶瓷结构和性能的影响

采用传统固相合成工艺制备(1–x)Zn0.8Mg0.2Zr Nb2O8-x TiO_2(ZMZNT,x=0.00,0.20,0.40,0.50,0.60,0.65,0.70,0.80)微波介质陶瓷,研究了TiO_2添加量对Zn0.8Mg0.2Zr Nb2O8陶瓷烧结行为、相结构、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:随着TiO_2添加量增加,ZMZNT陶瓷的烧结温度逐步下降。当x=0~0.5时,形成了Zn0.8Mg0.2(Zr,Ti)Nb2O8固溶体;而当x=0.6~0.8时,陶瓷体系发生了复杂物相变化,微观形貌也呈现对应的变化规律。随着TiO_2添加量的增加,ZMZNT陶瓷相对介电常数εr逐渐增大,品质因数Q×f呈下降趋势,谐振频率温度系数τf呈上升趋势。当x=0.65时,0.35Zn0.8Mg0.2Zr Nb2O8-0.65 TiO_2陶瓷在1 170℃烧结4 h,可以获得较佳的微波介电性能:εr=36.7,Q×f=37 432 GHz,τf=7.12×10–6/℃。     

CaTiO3添加剂对氧化铝陶瓷烧结、显微结构及微波介电性能的影响

CaTiO3添加剂通过湿法球磨与Al2O3粉料混合,并通过无压烧结制备了氧化铝陶瓷,研究了CaTiO3添加剂对氧化铝陶瓷烧结性能、相组成、显微结构和微波介电性能的影响.CaTiO3可以使Al2O3的烧结温度降低至1450℃,但在该温度下烧结的样品由于CaTiO3的加入会产生CaAl12O19第二相.样品中存在大、小两种晶粒,根据EDS能谱分析,大晶粒主要是CaAl12O19,而小晶粒为Al2O3和CaAl12O19的混合相.添加CaTiO3有利于Al2O3陶瓷介电常数的提高,1450℃下掺杂2.5wt％ CaTiO3的氧化铝陶瓷具有较好的烧结性能和微波介电性能,相对密度可达到97.74％,εr～10.86,Q×f～ 8061 GHz.     

Preparation and Properties of （Na0.50＋xK0.50-2xLix）Nb0.9Ta0.1O3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics by Sol-Gel Method

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49nm;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=94pC/N）、相对介电常数（εr=684.33）及剩余极化强度（Pr=98.27μC/cm2）较好。     

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。     

ZnO–B2O3掺杂BaAl2Si2O8陶瓷的结构及微波介电性能

采用固相反应法制备BaAl_2Si_2O_8–x%ZnO–B_2O_3(x=0,1,2,3,4,质量分数)陶瓷。探究了不同含量的ZnO–B_2O_3(ZB)烧结助剂对BaAl_2Si_2O_8(BAS)陶瓷的烧结温度、结构及微波介电性能的影响。结果表明:ZB烧结助剂可降低BAS陶瓷的烧结温度。并且能够促进BAS晶体结构由六方相转变为单斜相,当x=1时,六方相BAS全部转变为单斜相BAS,并且ZB烧结助剂添加量在4%以内,无第二相生成。添加1%的ZB烧结助剂可促进样品晶粒长大,密度、介电常数和品质因数增大,谐振频率温度系数的绝对值减小。在x=1,烧结温度为1 350℃时,能够获得品质因数较高的单斜相BAS,其介电性能为:ε_r=6.45,Q×f=40 608 GHz,τf=–22.46×10~(–6) K~(–1)。     

纳米Al_2O_3对CaTiO_3-(La,Nd)AlO_3陶瓷的烧结温度和介电特性的影响

为了降低Ca Ti O_3-(La,Nd)Al O_3(简称CT-LNA)陶瓷的烧结温度和提高其介电性能,研究纳米Al_2O_3对Ca Ti O_3-(La,Nd)Al O_3陶瓷的烧结温度和介电性能的影响。固相法制备粉料,采用XRD和SEM分析其晶相和显微结构,用网络分析测试样品的介电参数,结果表明,纳米Al_2O_3可促进陶瓷烧结,在1320~1400℃范围内可烧结成瓷,并具有较好的微波介电性能。当纳米Al_2O_3含量为50 wt%时,陶瓷在1340℃烧结可获得优良的微波介电性能:介电常数为42.6,Q×f值高达34,000GHz,频率温度系数为+4.8 ppm/℃。     

氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具的制备及其切削性能

以α-Al2O3、Zr O_2、Ce O_2粉体为原料,在1 550℃烧结制备了含有10%(体积分数)、20%、30%的ZrO_2–CeO_2[Ce O_212%(摩尔分数),Zr O_288%]增韧Al2O3陶瓷样品。分析了样品相对密度、硬度、抗弯强度及断裂韧性。结果表明,在1 550℃烧结条件下制备的30%ZrO_2–CeO_2增韧Al2O3陶瓷样品致密度只有97.5%,而在1 600℃烧结时,致密度达到99.6%。在1 550℃烧结时,Zr O_2增韧Al2O3陶瓷材料都残留少量m-Zr O_2,而在1 600℃烧结时,样品中m-Zr O_2完全转化为t-Zr O_2,随着Zr O_2含量增加,材料致密度、硬度及断裂韧性均有所降低,弯曲强度先上升后下降。用Al2O3陶瓷刀具材料高速切削灰铸铁时,发现添加10%ZrO_2–CeO_2增韧Al2O3陶瓷样品的切削性能优于其它材料。在1 550℃烧结制备的10%、20%和30%ZrO_2–CeO_2增韧Al2O3陶瓷样品的主要磨损机理都为磨粒磨损与黏结磨损,而1 600℃烧结制备的30%ZrO_2–CeO_2增韧Al2O3陶瓷样品的主要磨损机理为磨粒磨损。     

Bi2O3及MnO2掺杂对[(Pb,Ca) La](Fe,Nb)O3介质陶瓷结构及微波性能的影响

研究了Bi2O3及MnO2掺杂量对[(Pb0.5Ca0.5)0.92La0.08](Fe0.5Nb0.5)O3陶瓷结构及介电性能的影响.结果表明Bi2O3及MnO2均是良好的烧结助剂,可降低体系的烧结温度60～100 ℃,同时提高陶瓷的密度.XRD图谱证明当MnO2的质量分数≤2%时,陶瓷为钙钛矿相及焦绿石相,表明Mn4+进入主相晶格,而Bi2O3的掺杂会使体系中出现未知第三相.随MnO2的增加,陶瓷的介电常数先增加后减小,同时使品质因数及谐振频率温度系数的单调下降.Bi2O3的掺杂则会使陶瓷介电常数及谐振频率温度系数升高,而品质因数下降.Bi2O3及MnO2的联合掺杂比单一掺杂更有效地降低了陶瓷的烧结温度,达100～140 ℃,且在低温烧结条件下有比单一掺杂时更好的微波介电性能.其中当Bi2O3和MnO2的质量比k=1,2种添加物总质量分数w=1%,烧结条件为1 050 ℃,保温4 h,陶瓷的相对介电常数εr,品质因数(Q)与谐振频率(f)的乘积Qf以及谐振频率温度系数分别为91.1, 4 870 GHz和18.5×10-6/℃.     

Zn2+掺杂对0.965MgTiO3-0.035SrTiO3微波介质陶瓷结构与性能影响研究

采用固相反应法制备了0.965 MgTiO3-0.035SrTiO3 (MST)微波介质陶瓷,选用Zn2+对MST陶瓷进行了A位离子掺杂,研究了不同Zn2+掺杂量对陶瓷烧结性能、晶相组成、显微结构及微波介电性能的影响.结果表明,Zn2的掺入促进了陶瓷的烧结,显著提高了陶瓷的致密度,且没有改变陶瓷的主晶相.在掺杂量小于0.04mol％范围内,随着Zn2+掺杂量的增加,陶瓷的介电常数增加,品质因素和频率温度系数略有降低.中间相MgTi2 O5的衍射峰强度随着Zn2+掺杂量的增加逐渐减弱直至完全消失.当Zn2掺杂量为x=0.03时,陶瓷的烧结温度由1380℃降低至1290℃,并呈现优异的微波介电性能:εr=22.51,Q×f=16689 GHz,τf=-4.52×10-6/℃.     

掺Li_2O–B_2O_3–SiO_2玻璃低温烧结MgTiO_3–CaTiO_3陶瓷及其微波介电性能

研究了Li_2O–B_2O_3–SiO_2玻璃(LBS)对MgTiO_3–CaTiO_3(MCT)介质陶瓷烧结特性、相组成和介电性能的影响,分析了MCT陶瓷与银电极的共烧行为。结果表明通过液相烧结,LBS能有效降低MCT烧结温度至890℃。X射线衍射结果显示有Li_2MgTi_3O_8、硼钛镁石以及Li_2TiSiO_5等新相生成。随着LBS添加量的增大,陶瓷致密化温度和饱和体积密度降低,介电常数εr、品质因数与谐振频率乘积Q×f也呈现下降趋势,频率温度系数τf向负值方向移动。添加质量分数为20%的LBS的0.97MgTiO3–0.03CaTiO3陶瓷在890℃烧结4h,获得最佳性能εr=16.4,Q×f=11640GHz,τf=–1.5×10–6/℃。陶瓷与银电极共烧界面结合状况良好,无明显扩散。该材料可用于制造片式多层微波器件。     

SiO_2对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结与介电性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和α-Al_2O_3粉料为原料,低温烧结玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计调控基质玻璃中SiO_2含量,以优化Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃复合氧化铝材料的烧结与介电性能。结果表明,提高SiO_2含量,玻璃/Al_2O_3材料的烧成收缩率降低,试样烧结温度升高,烧结体介电常数先增加后减小,介电损耗先减小后增加,介电性能转折点出现在SiO_2含量为60 wt%。当SiO_2含量为60 wt%时,复合材料综合性能最好,试样在875℃烧结致密,体积密度为3.10 g·cm~(-3),10 MHz频率下介电常数为8.03,介电损耗为0.0005,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。     

Ba~(1–x)Sr_xAl_2Si_2O_8系陶瓷晶体结构及微波介电性能

采用固相反应法制备Ba~(1–x)Sr_xAl_2Si_2O_8 (x=0,0.050,0.075,0.100,0.150)介质陶瓷。通过热分析、密度、X射线衍射和扫描电子显微镜等研究Sr~(2+)对Ba~(1–x)Sr_xAl_2Si_2O_8陶瓷的晶体结构及微波介电性能的影响。结果表明:Sr~(2+)可以有效促进六方相钡长石转变为单斜相钡长石,且当x≥0.075时,转变率达到100%。在x=0.050时,六方相与单斜相共存,样品密度ρ和介电常数ε_r最小。在0.050≤x≤0.100范围内,随着Sr~(2+)含量的增加,样品密度、介电常数和品质因数Q×f均增大。在0.050≤x≤0.150范围内,随着x值的增大,具有单斜钡长石相样品的谐振频率温度系数向负的方向呈线性发展。Ba_(0.9)Sr_(0.1)Al_2Si_2O_8在1 425℃烧结时微波介电性能最佳:ε_r=5.95,Q×f=26 619 GHz,τ_f=–25.1×10~(–6) K~(–1)。     

掺杂Sb2O3的SnO2基陶瓷的SPS制备及性能研究

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了掺Sb2O3的SnO2基陶瓷.研究了烧结温度及Sb2O3的含量对SnO2基陶瓷的密度、物相、结构和电学性能的影响.研究袭明:随着烧结温度的提高,SnO2基陶瓷的相对密度逐渐增大,室温电阻率璧先减小后增大的趋势;随着Sb2O3掺杂量的增加,样品的相对密度呈先增加后减小的趋势,室温电阻...     

Gd2O3对O'-Sialon/Si3N4复相陶瓷结构与性能的影响

以α-Si_3N_4粉和黑刚玉为原料、Gd_2O_3为烧结助剂,采用无压烧结工艺制备了O’-Sialon/Si_3N_4复相陶瓷材料,研究了Gd_2O_3添加量和烧结温度对样品性能、相组成和显微结构的影响,探讨了Gd_2O_3对复相陶瓷的作用机理。结果表明:复相陶瓷主晶相为α-Si_3N_4、β-Si_3N_4和O’-Sialon,添加Gd_2O_3一方面可在高温烧结过程中形成液相,促进α-Si_3N_4的"溶解–析出"过程,有利于α-Si_3N_4向β-Si_3N_4的晶型转变以及β-Si_3N_4晶粒的生长;另一方面可促进α-Si_3N_4与Al_2O_3和Si O_2的固溶反应,生成O’-Sialon相,使样品中O’-Sialon含量增加。当Gd_2O_3添加量为6%(质量分数)时,经1 600℃烧结的样品SN-G6性能最佳:气孔率为23.29%;体积密度为2.31 g·cm~(–3);抗折强度达到105.57 MPa。     

Al_2O_3对MgO陶瓷微观结构和性能的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)、电子万能试验机和Archimedes排水法研究了不同Al_2O_3添加量对MgO结构和性能的影响。结果表明:Al_2O_3的添加改善了MgO陶瓷的烧结性能;Al_2O_3与MgO反应生成起结合作用的MgAl_2O_4分布在MgO陶瓷晶粒的周围,使颗粒间结合紧密并填充孔隙,从而降低气孔率,提升致密度;当Al_2O_3添加量为20%时,在1500℃烧结2h的样品综合性能最好,此时样品的线收缩率为20.93%,体积密度为2.422 g·cm~(-3),气孔率为12.41%,抗弯强度为45.6 MPa;Al_2O_3加入提高了MgO陶瓷的抗热震性,Al_2O_3添加量为10%时,MgO陶瓷的抗热震性最好。