BaTiO_3-Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3高温无铅PTCR陶瓷的制备

作为钙钛矿结构的Bi0.5K0.5Ti O3,其居里温度(Tc)高达380℃,是极好的高温无铅PTCR(Positive temperature coefficient of resistance)陶瓷的制备材料。研究制备了Y2O3掺杂的高温无铅(1-xmol%)Ba Ti O3-xmol%Bi0.5K0.5Ti O3(简写为BT-x BKT,x=8,10)PTCR陶瓷,材料的居里温度达到190℃,电阻突跳约2个数量级。采用扫描电镜研究了陶瓷的微观形貌,并且分析了材料的微观结构对材料耐压特性的影响。     

Nb_2O_5掺杂方式对BaTiO_3基无铅PTCR陶瓷性能的影响

采用固相法制备了BaTiO3基无铅PTCR陶瓷,通过加入Na0.5Bi0.5TiO3作为移峰剂来提高居里点,同时采用不同方式引入施主掺杂剂Nb2O5来降低室温电阻率。对陶瓷的XRD物相分析、SEM微观形貌分析和PTCR性能测试,结果表明引入Nb2O5方式会对BaTiO3基陶瓷的晶胞参数、微观形貌和室温电阻率产生很大影响。随着Nb2O5摩尔浓度的增加,室温电阻率先迅速减小,然后逐渐增大,而且当Nb2O5摩尔含量为0.2mol%时,室温电阻率最小。掺入0.2mol%Nb2O5和3.0mol%Na0.5Bi0.5TiO3时,BaTiO3基陶瓷的室温电阻率为3830Ω.cm,Tc为142℃,PTC突跳幅度为3个数量级。     

溶胶-凝胶法制备BaTiO_3-Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3无铅PTCR陶瓷

新型高温无铅PTCR(Positive temperature coefficient of resistance)陶瓷是一种重要的功能材料。以BaC_4H_6O_4、Bi C_6H_9O_6、NaC_2H_3O_2、YC_6H_9O_6、C_(16)H_(36)O_4Ti为原料,通过溶胶-凝胶法制备了Y施主掺杂90mol%BaTiO_3-10mol%Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(简写为90BT-10BNT)陶瓷粉体,并且在低温下烧结成无铅PTCR陶瓷。利用XRD测试了粉体的相结构,利用SEM观察了粉体的形貌,并且测试了PTCR陶瓷的介电温度谱和电阻温度特性。研究表明,溶胶-凝胶法制备的新型90BT-10BNT无铅PTCR陶瓷的居里温度达到了195℃,但电阻突跳不高,小于1个数量级。     

在还原气氛烧结过程中施主掺杂量对(Bam-xSmx)TiO3基热敏材料PTC特性的影响

正温度系数(PTC)热敏陶瓷常用于低压集成电路的过流保护,为了适应市场对该样品低阻化的要求,人们一般采用还原再氧化的烧结工艺来制备片式PTC热敏陶瓷.本文主要研究了(Bam-xSmx) TiO3 (BST)基陶瓷在还原气氛中1300℃烧结30 min并在850℃再氧化热处理后其化学计量比和施主掺杂浓度对该样品的电性能及其PTC效应的影响.结果表明,BST基陶瓷样品的化学计量比和施主掺杂量都对该样品的电性能和PTC效应产生影响.随着施主掺杂含量的增加(0.2～0.5mol％ Sm3+)不同化学计量比样品的室温电阻率均呈现出先减小后增加的变化趋势,其中Ba过量样品的室温电阻率比Ti过量的和满足化学计量比样品的一般要高一些.m=1且施主掺杂0.3mol％ Sm3+的BST基陶瓷可以获得较好的PTC效应,它的室温电阻率(ρRT)和升阻比Lg(ρmax/ρmin)分别为383.1Ω·cm和3.1个数量级.此外,化学计量比和施主掺杂量对样品的平均晶粒尺寸有较大的影响,再氧化热处理对施主掺杂BST基PTC陶瓷的电性能以及PTC特性也有明显影响.     

不同施主掺杂对BaTiO_3-Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-CaTiO_3陶瓷电学性能的影响

以BaCO_3,Na_2CO_3,TiO_2,Bi_2O_3,Y_2O_3,Nb_2O_5,La_2O_3为原材料,在氩气气氛中采取固相反应法合成新型高温无铅(95-x)mol%BaTiO_3-xmol%Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-5mol%CaTiO_3((95-x)BT-x BNT-5CT,x=8,15)PTCR(Positive Temperature Coefficient of Resistance)陶瓷。研究不同施主(La,Y,Nb)掺杂对高温无铅(95-x)BT-x BNT-5CT材料的PTCR电学性能的影响。实验结果表明不同施主掺杂的BT-BNT-CT样品都有明显的正温度系数电阻效应,即PTC效应,其中Y和Nb掺杂的样品的整体性能最好。同时还研究了BNT含量分别为8%和15%对材料电学性能和居里温度的影响,实验结果得出,BNT的含量越高,材料的居里温度越高,但材料的半导化越困难。     

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。     

常压溶剂热法制备Bi0.5Na0.5TiO3纳米粉体的研究

以Bi(NO3)3·5H2O、Ti(OC4H9)4为原料,无水乙醇作溶剂,采用溶剂热法在常压下合成了Bi0.5Na0.5TiO3(简称为BNT)纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对BNT粉体进行了表征.并在常压溶剂热条件下研究了影响BNT晶体生长和形貌的主要因素.实验结果表明:反应温度为100 ℃,保温时间为2.5 h,NaOH浓度为12 mol·L-1,650 ℃下煅烧2 h时,能制备出单一的BNT粉体,且制得粉体的粒径尺寸约为100 nm.     

(1-x)BaTiO3-xBi0.5Na0.5TiO3陶瓷的微结构与介电性能研究

采用传统电子陶瓷制备工艺制备了（1-x）BaTiO3-xBi0．5Na0．5TiO3（x=O．2～0．6）陶瓷,研究了不同Bi0．5Na0．5TiO3（BNT）含量下陶瓷的微结构特征和介电性能。结果表明：在BNT为0.2～0.6mol时,陶瓷样品均具有单一的钙钛矿结构,陶瓷的晶粒形状和大小随BNT含量的增加发生变化,BNT含量增加时样品的晶粒趋于减小,样品结构更为致密。陶瓷样品都具有稳定的介电性能,较高的介电常数,较低的介电损耗、BT-BNT40的介电稳定性最好。居里温度随BNT含量的增加而升高、当BNT含量为0．6mol时,T=210℃。     

水热法制备Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3陶瓷及其性能

以五水硝酸铋(Bi(NO_3)_3·5H_2O)和二氧化钛(TiO_2)为原料,氢氧化钠(NaOH)为矿化剂,采用水热法合成了具有钙钛矿结构的钛酸铋钠Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(BNT)无铅压电陶瓷粉体和陶瓷。利用X射线衍射仪(XRD)对产物晶体结构进行表征,用扫描电镜(SEM)观察产物粉体的表观形貌和粒径,并测试了陶瓷的电性能。结果表明,在200℃反应4h,NaOH浓度为6 mol/L,可以水热合成出单一晶相,粒径约为200nm的BNT粉体,用此粉体在1130℃烧结的陶瓷的介电常数ε_r=385.26,压电系数d_(33)=98cP/N。     

液相共沉淀法制备BaPbO3导电陶瓷的研究

利用液相共沉淀法 ,以BaCO3和PbO为原料制备了BaPbO3陶瓷粉末。讨论了原料、焙烧温度、升温速度、保温时间对粉末性能的影响 ,并用X射线衍射及SEM对粉末的结构和形貌进行了研究。实验结果表明 :采用液相共沉淀法能明显降低BaPbO3粉末的合成温度 ,其合成温度约为 65 0℃左右 ;液相法制备的BaPbO3粉末的纯度高、粒度细 ;适当地提高升温速度可提高BaPbO3粉体的合成率和降低BaPbO3粉体的合成温度 ;液相共沉淀法制得的BaPbO3导电陶瓷的室温电阻率约为 3.4× 10 - 4 Ω·cm ,并在 75 0℃具有优良的正温度系数阻温 (PTC)特性     

Gd_2O_3掺杂对BaTiO_3陶瓷电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Gd2O3(分别为0 001、0 002、0 003、0 005、0 007mol mol)的BaTiO3陶瓷,并对其电性能进行了研究。结果表明:Gd2O3掺杂使BaTiO3陶瓷的电阻率明显下降,当添加量为0 002mol mol时,电阻率最小,为1 27×105Ω·m;晶粒电阻随着温度的变化,呈现NTC效应,而晶界电阻随着温度的变化,呈现PTC效应,而且晶界电阻远远大于晶粒电阻,说明Gd2O3掺杂BaTiO3陶瓷的PTC效应是一种晶界效应;Gd2O3掺杂使BaTiO3陶瓷的介电常数和介电损耗在低频时明显增大,在高频时又明显降低。     

温控烧结法制备高温PTCR陶瓷

本实验以固相合成的(Ba_(0.6)Pb_(0.4))TiO_3为主要原料,在较宽的温度范围内(1280—1360℃)制得了Tc>320℃、室温电阻率低达几十Ω·cm、升阻差在五个数量级以上的PTCR材料。实验结果得出:采用高温快速升温、从烧结温度快速降温至某一温度并保温一段时间的温控烧结方法(TCS),有利于提高材料的性能。     

镀银铜粉的聚合物PTC复合材料的研究

采用置换反应方法在铜粉表面镀银,用XRD、SEM表征镀银铜粉结构,柱塞式测试装置评价镀银铜粉的导电性。把镀银铜粉与高密度聚乙烯熔融复合制备PTC复合材料,然后进行电阻—温度曲线测试。结果表明,含银15%的镀银铜粉即具有良好的导电性,当镀银铜粉的填充质量为82%时,复合材料的室温电阻率仅有2.77Ω.cm,PTC强度高达8.4个数量级,NTC效应也较为显著。     

稀土氧化物对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷结构和性能的影响

综述了稀土氧化物在Na0.5Bi0.5TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷中的应用现状和发展前景,并阐述了稀土氧化物在BNT基无铅压电陶瓷中的作用机理。     

施主掺杂BT-BNT陶瓷的制备及其PTC性能研究

采用溶胶凝胶法及固相法制备了A位和B位施主掺杂的(1-x)Bj0.5Na0.5TiO3-xBaTiO3(BT-BNT)陶瓷,对其介电和阻温特征进行了研究.结果表明,当BNT含量由5mol%增至40mol%时,陶瓷的居里温度由144℃逐渐增高至185℃.A位施主掺杂陶瓷表现出V型PTC特性.B位施主掺杂样品具有典型的PTC特性.当BNT加入量为5mol%、Nb205的掺入量为0.15mol%时,陶瓷的升阻比达到316.     

制备工艺对0.95(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-0.05CaZrO_3基无铅陶瓷压电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3无铅压电陶瓷。研究了烧结温度和极化工艺对陶瓷压电性能的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的体积密度增大,在1170℃时达到最大值,同时d33和kp,在此温度也分别达到他们的最大值210pC/N和0.40。极化工艺对0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的压电性能有明显的影响,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的最佳极化温度是70℃,最佳极化电场是4kV/mm。     

Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷研究与应用的新进展

综述了钙钛矿结构的Na0.5Bi0.5TiO3(简称BNT)基无铅压电陶瓷的研究现状,并与其它无铅基压电陶瓷进行了对比.列举了近年来BNT 基压电陶瓷的新发展和热门体系,结合笔者承担的相关研究工作内容,总结和指出了BNT基无铅压电陶瓷新的研究思路和相关方向.     

Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷设计与制备研究的新进展

综述了Bi0.5Na0.5TiO3(BNW)基无铅压电陶瓷体系研究的最新进展,介绍了BNT基无铅压电陶瓷的设计方法及其制备技术.用自洽场离散变分法(self-consult charge-discrete variation-Xa,SCC-DV-Xa)等计算方法可为设计新型BNT基陶瓷提供重要的理论指导.用湿化学法,包括:溶胶-凝胶法、柠檬酸盐法、水热法等,可以合成BNT基纳米粉体,该类方法制备的BNT基粉体具有良好烧结活性,利于致密化烧结,使材料电性能得到改善.用模板晶粒生长技术可获得晶粒生长定向程度很高的BNT基压电陶瓷材料,进而提高材料在特定方向的压电性能.     

烧成制度对BaTiO3介电性能的影响

烧成制度对BaTiO3质PTC陶瓷的介电性能有重要影响,详细讨论了烧成温度、保温时间、冷却速度以及烧结气氛等因素对BaTiO3质陶瓷室温电阻和PTC效应的影响,并对其影响机制给出了合理解释。研究结果表明,陶瓷的半导化与烧成温度密切相关,适当保温对传质有很大影响,冷却速度和烧结气氛对室温电阻和PTC效应有一定影响。     

烧成温度对制备BaTiO3基PTC的影响

实验以常用电子陶瓷工艺制备BaTiO3基PTC材料时,通过观察不同烧成温度(分别为1280℃,1300℃,1320℃)的PTC材料的阻温曲线并且通过扫描电镜(SEM)观察其显微结构,发现烧成温度越高,晶粒发育的越好,并且烧成温度升高,材料出现过烧现象,材料的玻璃相和气孔率增大,从而室温电阻率增大。即烧成温度越高,室温电阻率越大。