BST介电行为的格林函数理论研究

软模行为是理解铁电体性质(如介电性)的基础,利用格林函数讨论软模对介电性的影响。通过理论计算,分析不同组分的BaxSr1-xTiO(3BST)系统介电常数随频率和温度变化的规律。对于不同的组分比,介电常数随频率的变化趋势几乎相同。随着Ba含量的增大,软模频率发生变化,从而引起介电常数增大;随温度的变化,介电常数的倒数线性变化。随着Ba含量的增大,居里温度升高,介电常数也在增大。给出介电函数的一般表达式。     

NiTi SMA/铁电陶瓷复合材料的制备工艺及阻尼性能研究

采用sol-gel法在NiTi SMA冷轧薄片基体上沉积陶瓷薄膜而制备出NiTi SMA/铁电陶瓷异质复合材料。采用X射线衍射、扫描电镜及EDAX仪研究不同烧结温度下复合材料的物相组成,异质间结合结构等。用动态热机械分析仪(DMA)测试复合材料的阻尼性能并与单纯NiTi SMA的阻尼性能进行比较。试验结果表明,通过sol-gel法及控制烧结工艺,可在NiTi SMA基体上沉积陶瓷薄膜而制备NiTi SMA/铁电陶瓷异质复合材料;所制备的复合材料,在20℃以下,阻尼tgσ稳定在3.5%,且振动频率在0.33～10Hz以内,振动频率对阻尼影响较小;在20～40℃范围内,存在tgσ阻尼峰,峰值可达到5.0%。相对于单纯NiTi SMA,阻尼性能复合效应显著。     

ZnMn2O4陶瓷的固相法合成及其电性能

采用传统固相合成工艺制备ZnMn2O4陶瓷,借助XRD、SEM等分析手段确定制备ZnMn2O4陶瓷所需的最佳预烧温度和烧结温度,研究不同烧结温度对ZnMn2O4陶瓷交流阻抗谱的影响。介绍了ZnMn2O4薄膜的制备和阻变特性。结果表明:ZnMn2O4陶瓷的最佳预烧温度和烧结温度分别为750、1 100℃;在750℃预烧、1 100℃烧结温度条件下,几乎没有气孔;ZnMn2O4陶瓷模拟等效电路为(R(C(RQ))),低频区电荷扩散属于平面无限扩散过程,高频区界面阻抗近似无穷大;介电常数随烧结温度的增大而减小,介电损耗随烧结温度的增大而增大;磁控溅射可得到ZnMn2O4薄膜且具备阻变特性。     

等离子喷涂制备压电石英膜材料及性能分析

采用大气等离子喷涂技术制备SiO2膜压电材料,利用XRD和SEM研究其组织结构,同时对其介电常数ε、介电损耗tanδ、压电常数d33、机械品质因数Q等性能进行测试。结果表明:采用大气等离子喷涂工艺可制备出相结构主要由α-石英和α-方石英共同组成组织较为致密、缺陷较多的SiO2压电膜,压电常数d33和介电常数εr随膜厚度的增加而增加,介电损耗tanδ随膜厚度的增加而减小;介电常数εr、介电损耗tanδ、机械品质因数Q随频率的增加而减小,当SiO2膜厚为5mm,压电常数d33最大值为2.3 pC/N。     

Al_(91)Ni_7Y_2纳米非晶复合材料晶化的研究

利用差示扫描量热 ( DSC)、透射电镜 ( TEM)和 X射线衍射 ( XRD)技术对快速凝固Al91 Ni7Y2 合金条带急冷态和不同温度退火态的晶化行为及显微结构演化进行了研究。结果表明 :急冷态的 Al91 Ni7Y2 合金为部分 Al粒子均匀分布在非晶基底上的复合材料。从急冷态到高温平衡态有三阶段晶化过程 ,对所有的晶化温度和晶化相的测量表明 ,DSC曲线上第一个峰的初始和峰值温度分别为 2 4 0℃和 2 67℃ (在加热速率为 1 0℃ /min条件下 ) ,这一相对高的温度表明此复合材料有高的热稳定性。     

氮化石墨烯对高温高频压电陶瓷材料性能的影响

在PbTiO_3高温高频压电陶瓷材料中添加不同含量的氮化石墨烯,并进行物相组成、显微形貌和压电性能的测试与分析。结果表明:氮化石墨烯的添加,有利于提高机电耦合系数、机械品质因数、压电常数d33和居里温度,降低介电常数;随氮化石墨烯含量的增加,材料的机电耦合系数、机械品质因数、压电常数d33和居里温度均先增大后减小,介电常数先减小后增大;PbTiO_3压电陶瓷的氮化石墨烯质量分数优选为2.5%,其机电耦合系数、机械品质因数、压电常数d33和居里温度分别较未添加氮化石墨烯材料提高58%、36%、55%、11%,介电常数则减小22%。     

TATB颗粒填充高聚物材料的热膨胀特性

用热膨胀仪分析了TATB颗粒填充高聚物材料(以下简称TATB基复合材料)的热膨胀特性，研究了TATB粒子尺寸、高聚物的动态力学性能与TATB基复合材料的热膨胀间的关系。结果表明，在室温到70℃间，复合材料的平均线膨胀系数(CTE)随填料TATB粒子平均粒径减小而变大；复合材料体系热膨胀性质的变化与高聚物基体的tanδ峰出现的位置有对应关系，在36℃处出现了tanδ的峰的共聚物F—23所对应复合体系的热膨胀曲线也出现了拐点。     

BaxSr1-xTiO3-Mg2TiO4复合陶瓷的相结构与介电性能

采用常规电子陶瓷工艺方法制备不同Ba/Sr比的Ba_xSr_(1-x)TiO_3-Mg_2TiO_4复合陶瓷,利用XRD、SEM、EDS及介电性能测试手段研究Ba/Sr比对复合陶瓷相结构及介电性能的影响。结果表明:制备的复合陶瓷由Ba_xSr_(1-x)TiO_3和Mg_2TiO_4两相组成,没有其他杂相出现;随着Ba/Sr比的减小,材料居里转变温度Tc向低温移动,室温介电常数、介电损耗和介电常数可调度均减小,而材料的优化因子却增大。组成为30%Ba_(0.45)Sr_(0.55)TiO_3-70%Mg_2TiO_4的复合陶瓷综合介电性能最优,在25℃、10k Hz条件下测得该陶瓷的介电常数为76.5,介电损耗为0.000 7,材料的介电可调度为10.2%(电场强度为2 kV/mm),适用于制作微波可调谐器件。     

粉煤灰/Al-Mg合金基复合材料的实验研究

粉煤灰颗粒表面在收集、贮存过程中由于物理、化学吸附,使颗粒间相互聚集,分散性差。作为复合材料增强相时,颗粒的分散性直接影响复合材料的性能。先采用酸溶法对粉煤灰进行硫酸表面处理,再通过粉末冶金法制备改性粉煤灰/铝基复合材料。复合材料的密度随粉煤灰颗粒含量的增加逐渐减小,硬度随粉煤灰含量的增加先增加后降低,密度、硬度都随成型温度的升高而增大。SEM、XRD分析表明,经硫酸处理后的粉煤灰,其表面的极性降低,粉煤灰颗粒的分散性和活性提高,且硫酸只溶解在粉煤灰中的玻璃相,而晶体相不被溶解。650℃成型温度下粉煤灰在基体中分散均匀、硬度大、密度大,故650℃为较理想的成型温度。但复合材料中也存在缺陷,有少量气孔产生。     

BST-BZN复相陶瓷的烧结行为和介电性能

用草酸盐共沉淀工艺制备高反应活性Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)粉体,添加10%(质量分数)的Bi2O3·ZnNb2O6(BZN)为烧结助剂,采用传统陶瓷制备工艺制备BST-BZN复相陶瓷。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别研究BST-BZN的微观形貌和晶相组成,并测试BST-BZN复相陶瓷的介电性能参数。结果表明,添加BZN使BST的烧结温度由1350℃降低到1050℃,BST晶粒粒径约为1μm,烧结过程BZN与BST发生固溶反应,BST的XRD衍射峰向低角度偏移。BST-BZN具有良好的介电常数温度稳定性,但是由于少量Bi3+对Ba2+/Sr2+的取代、晶粒的细化、晶界相比例增多等原因导致BST-BZN可调率降低,1kV/mm的偏场作用下其可调率只有0.15%。     

BST-BSL体系的烧结行为和介电性能

采用草酸盐共沉淀工艺制备高反应活性Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)粉体,添加适量的B2O3-SiO2-Li2O(BSL)为烧结助剂,采用传统陶瓷制备工艺制备BST-BSL复相陶瓷。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别研究BST-BSL的微观形貌和相组成,并测试BST-BSL的介电性能参数。结果表明:添加的少量B2O3-Li2O-SiO2在烧结过程中与BST主晶相发生复杂的化学反应,使BST的烧结温度由1 350℃降低到1 000℃以下;B2O3-Li2O-SiO2的添加大幅改善BST的介电常数温度稳定性,引入的非铁电第二相对BST铁电性的‘稀释作用’使BST-BSL的可调率降低,但由于烧结助剂的添加量少,使BST-BSL在1 kV/mm外加偏场下的可调率仍在5%以上。     

快速退火工艺对钛酸铋薄膜电学性能影响的研究

采用快速退火工艺处理的钛酸铋铁电薄膜,矫顽场Ec=9kV/cm,在室温下剩余极化强度 Pr=8μC/cm2;退火提高了钛酸铋薄膜的介电常数和材料的绝缘性,0.1M Hz附近薄膜材料的介电损耗tgδ<0.1.     

CNTs-La2O3复合材料电磁特性与吸波性能研究

采用超声共混法制备CNTS/La2O3复合粉末,测试复合粉末在2~18 GHz波段的电磁参数,研究不同La2O3含量的CNTS/La2O3吸波材料的电磁特性。结果表明,随着La2O3含量的增加,CNTs/La2O3的复介电常数的实部和虚部逐渐增加,介电损耗增大,衰减常数逐渐增大,但是特征阻抗降低。根据电磁波传输线理论计算CNTS/La2O3吸波材料的反射率曲线,当厚为2.0 mm,未掺杂La2O3,质量分数为6%CNTs的反射率峰值为-18.1 dB。La2O3的质量分数为15%时,CNTs/La2O3具有最佳的吸波性能,反射率峰值为-31.6 dB,小于-5 dB和-10 dB的频带宽为2.98 GHz和6.3 GHz。     

纤维含量对Cf/SiC复合材料力学性能和断裂机理的影响

为实现碳化硅复合材料减重和增韧的双重目的,以Al2O3和Y2O3为烧结助剂,利用真空热压烧结工艺制备了短切碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:烧结过程中,烧结助剂Al2O3、Y2O3之间发生化学反应,促进液相烧结,形成晶界间的次晶相YAG(3 Y2O3.5Al2O3),有利于提高复合材料的断裂韧性;在较高烧结温度下,碳纤维、烧结助剂与基体间发生反应,形成较强结合界面;纤维拔出、裂纹偏转和晶粒桥联是碳化硅陶瓷的主要增韧机制。     

超细(Ba,Sr)TiO_3基陶瓷电容器的掺杂改性研究

为了得到性能优良的超细电容器陶瓷,采用改进的溶胶￣凝胶法制备高纯、超细Ba0.7Sr0.3TiO3粉体,所得粉体平均粒径为50～100nm。同时掺杂MgO,ZnO,MnO,Bi2O3,Y2O3等物质,利用(Ba,Sr)TiO3混合粉体研究超细晶(Ba,Sr)TiO3(BST)功能陶瓷的制备,并分析微量元素的掺杂和烧结温度对BST陶瓷介电性能和表面显微结构的影响,得到了介电常数为2203,介质损耗为0.004的BST陶瓷。     

UHMWPE层合板透波性能研究

对采用不同工艺制作的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料以及玻璃钢复合材料的介电参数进行测试。结果显示,UHMWPE模压层合板具有很低的介电常数和损耗角正切。利用介电参数测试得到的数据对UHMWPE层合板透波性能进行计算和分析,并制作一块33 mm厚的层合板试样进行透波性测试。结果表明,UHMWPE层合板具有优异的透波性能。鉴于UHMWPE复合材料在防弹和透波方面所具有的优异性能,对其在防弹天线罩上的应用进行探讨。     

原位铝基复合材料重熔稀释的研究

将反应烧结所获得的Ａｌ２Ｏ３－Ａｌ３Ｔｉ／Ａｌ和Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ／Ａｌ原位复合材料初坯进一步用于重熔稀释，获得了致密的、颗粒弥散分布且颗粒含量适中的铝基复合材料铸坯，并对影响该铸坯组织的因素进行了分析讨论。结果表明：原位铝基复合材料的重熔稀释是可行的；Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ／Ａｌ原位复合材料的重熔稀释性能优于Ａｌ２Ｏ３－Ａｌ３Ｔｉ／Ａｌ原位复合材料