低温烧结SrBi4Ti4O15／Ag复合材料的制备及其介电特性

摘要：采用固相烧结工艺制备了SrBi4Ti4O15(SBTi)／Ag铁电复合材料，通过X射线衍射、光学金相显微镜和扫描电子显微镜对材料的组成和微观结构进行了研究，并测量样品的介电温度谱。结果表明：复合材料是由SBTi和Ag两相组成。微量金属Ag的加入使SBTi铁电陶瓷的烧结温度从1120℃降低到950℃以下：可以适当提高铁电陶瓷从室温到200℃的介电常数，但对材料的介电损耗影响很小。同时Ag的加入压抑了介电温度曲线上的介电常数的Curie峰。     

Bi含量对SrBi4Ti4O15铁电陶瓷烧结特性的影响

利用固相烧结工艺制备了SrBi4Ti4O15(SBTi)铁电陶瓷,研究了过量Bi2O3对SBTi陶瓷烧结特性的影响,结果表明在1150℃以下烧结的Bi不过量的样品完全由SBTi相组成,当烧结温度提高到1175℃时,样品中出现了微量焦绿石结构(Sr,Bi)2Ti2O7相,当烧结温度提高到1200℃,样品中出现了(Sr,Bi)2Ti2O7和Sr2Bi4TisO18相.随着烧结温度的提高,SBTi陶瓷材料的晶粒逐渐长大,但晶粒沿a(6)-轴方向生长迅速,而沿c-轴方向晶粒的生长十分缓慢,导致材料c-轴取向度明显增强.过量Bi2O3的加入可在降低烧结温度的同时提高材料的密度,可补偿高温烧结过程中Bi的挥发,抑制焦绿石相(sr,Bi)2Ti2O7的生成及插入型层错的产生.在相同的烧结温度下,随着过量的Bi2O3量的增加,材料的c-轴取向度逐渐增大.     

CaxSr1-xBi4Ti4O15铁电陶瓷的制备及性能研究

用溶胶凝胶法制备了CaxSr1-xBi4Ti4O15（CxS1-xBT）铁电陶瓷前躯体粉体，利用差热分析、X射线衍射分析，确定了该体系的烧结温度和样品的相结构，测试了电学性能。较系统地研究了不同组分对居里温度、铁电性能的影响及相关机理，结果表明，当x=0．6时，CxS1-xBT铁电陶瓷的铁电性良好，剩余极化强度Px=8．2μC／cm^2，矫顽场强Ec=57kV／cm，居里温度为670℃，样品性能的改善与离子极化率、晶格畸变等因素有密切关系。     

退火工艺对CaBi4.3Ti4O15铁电薄膜性能影响

利用溶胶凝胶法制备了CaBi4.3Ti4O15 铁电薄膜材料,研究表明,退火工艺对CaBi4.3Ti4O15,铁电薄膜的结构、微观形貌、晶粒取向以及铁电性能影响较大,随着退火温度的提高,晶粒的取向为a轴择优取向,有利于样品的铁电性;气氛对薄膜的电学性能影响也较大,氧气气氛可以很好的抑制氧空位的产生,提高样品的铁电性.在氧气气氛下退火所得到样品的剩余极化强度(2P)和矫顽场(2Ec)分别为21.4μC/cm2和27.7kV/mm,介电常数在250±4%范围内,介电损耗在0.005～0.01之间,测试频率为1～1MHz,显示出较好的频率稳定性.     

预烧温度对CaCu3Ti4O12陶瓷结构和介电性能的影响

采用固相反应法在不同温度（950～1100℃）下预烧后烧结制备CaCu3Ti4O12（CCTO）陶瓷。对CCTO陶瓷进行物相分析，并测试了20Hz-1MHz频率范围和25～150℃温度区间的介电性能和阻抗谱，详细研究了预烧温度对CCTO陶瓷烧结性能、晶体结构和介电性能的影响。结果表明，较低的预烧温度有利于CCTO陶瓷的烧结，容易获得介电性能较好的CCTO陶瓷。950℃预烧后，于1120℃烧结的CCTO陶瓷室温1kHz频率下介电常数可达12444。     

富钛BaO-TiO2（Ti／Ba=4-4．5）系微波介质陶瓷

采用固相反应法制备了富钛BaTi4＋xO9＋2x（x=0．0-0．50）微波介质陶瓷，探讨了TiO2含量以及烧结温度对物相组成和介电性能的影响。在1300～1350℃烧结BaTi4＋xO9＋2x陶瓷即可达到约98％的相对密度。当x≤0．28时，BaTi4＋xO9＋2x陶瓷为BaTi4O9单相。随TiO2含量的增加，BaTi4＋xO9＋2x陶瓷从BaTi4O9单相逐渐转变成以BaTi4O9为主相，同时出现TiO2和Ba2Ti9O20相，并且随烧结温度提高，TiO2含量较多的试样中出现更多的Ba2Ti9O20相。随TiO2含量的增加介电常数逐渐增大，而Qf值呈下降趋势。Qf值从x=0．0时的约40000GHz逐渐降低至x=0．50时的15000GHz。     

Bi5Ti3FeO15多铁陶瓷的制备与表征

以TiO2、Fe2O3和Bi2O3为原始组分,采用固相烧结法制备了Bi5Ti3FeO15多铁陶瓷.借助XRD和SEM分析了相组成及显微结构.结果表明:经750℃×2h预合成后,粉体由Bi5Ti,FeO1,、Bi4Ti3O12和Bi2O3相组成;经成型、二次烧结后,主晶相基本为Bi5Ti3FeO1,,其衍射峰强度和位置随温度升高发生明显变化;在850℃烧结后,形成1～3μm细小晶粒.并有大量气孔存在;随着烧结温度的升高,晶粒长大、气孔减少;在1000℃烧结后,形成了典型的片状晶粒,尺寸约10μm.     

Ti3SiC2／Al2O3复合材料的SPS烧结及其性能研究

利用放电等离子烧结（SPS）方法成功制备了Ti3SiC2／Al2O3复合材料，用XRD及SEM对其组成和结构进行了表征。另外系统研究了Ti3SiC2／Al2O3复合材料的弹性模量及673K时的热传导性能。结果表明复合材料弹性模量高于理论上限模量，随着Ti3SiC2含量的增加复合材料弹性模量减小，且Ti3SiC2的加入使复合材料的热导率较Al2O3有一定的提高，673K时复合材料热导率符合“海岛-网络”模型。     

Ti3SiC2／Y-3TZP陶瓷复合材料可加工性能研究

以Ti3SiC2（10％～50％，体积分数，下同）和3Y-TZP粉为原料，采用等离子体放电烧结（SPS）方法，在外加应力50MPa，烧结温度1300℃条件下，制备了Ti3SiC2／3Y-TZP陶瓷复合材料。研究了Ti3SiC2含量对复合材料的力学性能和可加工性能的影响。实验结果表明，当Ti3SiC2含量大于30％时，复合材料表现出了良好的可加工性能。分析认为，Ti3SiC2材料的微观结构特征和多重能量吸收机制起到了重要作用。     

烧结温度对CaCu3Ti4O12陶瓷C波段介电性能的影响

采用固相反应法制备了CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷,研究了烧结温度对CCTO晶相、微观形貌、致密度以及在C波段(3.95～5.85 GHz)的介电性能的影响。结果表明,在1040℃烧结的试样除了含有CCTO,还存在部分没有反应的TiO2。随着烧结温度的升高,TiO2逐渐消失。与1040℃和1060℃烧结的试样相比,在1080℃烧结的试样晶粒尺寸较大且粒径较均匀,而在1100℃烧结的试样有明显的熔化现象。试样的密度随烧结温度的升高而增加,在1080℃时达到最大值。在1040～1080℃烧结的试样,其介电常数随着烧结温度的升高而增加,而在1100℃烧结的试样的介电常数反而有所降低。不同烧结温度下的CCTO陶瓷的介电常数和介电损耗随频率的增大变化不大。在所得的试样中,在1080℃烧结的CCTO陶瓷介电常数最高,介电损耗最低。     

Ba2+掺杂钛酸锶铋铁电陶瓷及其介电行为研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)方法,制备了Srl-xBaxBi4Ti4O15(SBBT)粉体,并利用该粉体在1060℃～1120℃之间烧结得到了不同组分的SBBT铁电陶瓷.随着Ba2+掺杂量的增加,SBBT陶瓷的烧结温度逐渐降低,晶粒尺寸逐渐增大,SrBi4Ti4O15(SBTi)的晶粒大小约为2μm～3μm,厚度为1μm;而BaBi4Ti4O15(BBTi)的晶粒大小约为8μm～10μm,厚度为2.5μm.且晶粒明显呈板状结构.Ba2+掺杂SBTi陶瓷不仅引起其晶粒尺度及形貌上的变化,而且还对其介电性能产生较大的影响.随着Ba2+掺杂量的增加,SBBT陶瓷的介电常数先增大后减小,介电损耗先减小后增大,当Ba2+掺杂量为50%时,将出现极值点.同时,频率的增加使得介电常数逐渐减小而损耗逐渐增大,在频率为1kHz,Ba2+掺杂量为50%,介电常数和介电损耗分别出现极大值(290)和极小值(0.5%).     

高性能Al/PVDF复合材料制备及介电性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,选用普通的铝粉为填充组分,采用一种简单的溶液共混的方法制备了两相复合厚膜材料,运用TEM、SEM 手段对复合物的微观形貌进行了表征,并研究了不同添加量的铝粉对复合材料的介电性能(介电常数、介电损耗和电导率)的影响.结果表明:铝粉的加入不仅提高了材料的介电常数,而且还具有很低的介电损耗,材料并未出现明显的渗流效应.     

ACu3Ti4O12(A=Ca, Sr, Ba)的介电性能

利用传统固相反应法制备理想摩尔配比的CaCu3Ti4O12(CCTO)、SrCu3Ti4O12(SCTO)和BaCu3Ti4O12(BCTO)陶瓷样品,测量它们在不同频率下的介电常数和介电损耗随温度的变化关系.结果发现,CaCu3Ti4O12的介电性能基本上属于德拜弛豫,而造成SCTO和BCTO与CCTO介电性能差异巨大的原因是结构的畸变和杂相的出现.     

原位热压合成Ti3AlC2/Al2O3复合材料的研究

以Ti,Al,TiC,TiO2粉末为原料,采用原位热压合成法制备了Ti3AlC2/Al2O3复合材料。主要考察不同Al2O3含量对复合材料性能的影响。在1400℃,30MPa压力,保温2h条件下烧结制得致密的Ti3AlC2/Al2O3块体材料。采用XRD分析了不同Al2O3含量的复合材料的相组成。用SEM观察组织结构特征。测量了维氏硬度和电导率同Al2O3含量的关系曲线。研究结果表明,Al2O3的加入可大幅度提高复合材的硬度。Ti3AlC2/25%Al2O3的维氏硬度可达8.7GPa。虽然添加Al2O3后复合材料的电导率有所下降,但Al2O3对复合材料强度和硬度的增加有显著的贡献。Ti3Al2C2/Al2O3乃不失为一种性能良好的高温结材材料。     

钛酸铜钙/钛酸钙复合陶瓷的制备和介电性能

以CaCO_3、TiO_2、CuO为原料,采用两种工艺途径制备了(1-x)CCTO-xCTO(0≤x≤1)复合陶瓷材料.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪对(1-x)CCTO-xCTO复相陶瓷的相组成、显微结构特征和介电性能进行了研究,发现不同工艺途径制备的(1-x)CCTO-xCTO复合陶瓷的显微结构略有差异,但介电性能基本相同,表明两种工艺途径制备的陶瓷中CCTO和CTO具有相似的连接情况.此外,还发现2/8CCTO-6/8CTO复合陶瓷在室温和1 kHz频率时,材料的介电常数ε接近1500,且介电损耗tgδ小于0.08.     

Al2O3/Mo复合材料的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备氧化铝颗粒增强的钼基复合材料.测定了钼基体的显微硬度;用SEM,TEM及XRD分别对混合粉体与坯体进行了微观分析;用销盘式摩擦磨损试验机测定了复合材料的滑动磨损性能.结果表明:在复合粉体及其材料中,Al2O3作为分散相具有细化晶粒的作用,随氧化铝体积分数增加,钼基体显微硬度增加,复合材料摩擦系数缓慢降低,磨损量先增加后减少,一定程度上改善了材料的磨损性能.     

Ce掺杂0.9Bi4Ti3O12 - 0.1K0.5Na0.5NbO3铋层状陶瓷结构与性能研究

采用传统固相法制备了CeO2掺杂0.9Bi4Ti3O12–0.1K0.5Na0.5NbO3(BTO-KNN) 铋层状陶瓷材料。系统研究了CeO2掺杂对BTO-KNN基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响. 结果表明：所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构;BTO-KNN基陶瓷的压电性能随着CeO2的掺杂而显著提高,损耗明显降低。当CeO2掺量为0.75 wt% 时,样品具有最佳的电性能: d33=28 pC/N,介电损耗tan δ=0.29%,机械品质因数Qm = 2897,剩余极化强度Pr = 11.83 μC/cm2,且居里温度 Tc 高达615 ℃;研究结果表明CeO2掺杂0.9Bi4Ti3O12–0.1K0.5Na0.5NbO3铋层状陶瓷是种潜在的高温陶瓷材料。