Al2O3对镁镧钛陶瓷介电性能及显微结构的影响

制备了具有不同Al2O3含量的镁镧钛陶瓷,并通过XRD和SEM及材料介电性能测试结果的分析研究了Al2O3对镁镧钛陶瓷材料的介电性能、晶相组成和显微结构的影响。结果发现,材料的相对介电常数εr随Al2O3含量的增加而降低,其品质因数Q（Q＝1／tgδ）则相对保持了较高数值,最高可达14430（10GHz),不含Al2O3的镁镧钛陶瓷的晶相为MgTiO3和La0.66TiO2.99,加入Al2O3后,出现新晶相MgAl2O4和Mg4Al2Ti9O25,同时晶粒的平均尺寸有显著的减小。     

CrO3对Fe2O3+Al铝热反应系统反应过程的影响

用铝热-重力分离法制备了不含铁铝尖晶石（FeAl2O4）的陶瓷内衬复合钢管，并通过热力学计算分析了有关反应的优先顺序，结果表明，在Fe2O3-Al系统中强氧化剂CrO3与Al的反应并不是一步完成而是分步反应，FeAl2O4优先于Cr2O3与Al反应，因而加入CrO3添加剂可有效地去除陶瓷层中的尖晶石相，从而提高复合钢管的耐蚀性能。     

半化学法制备0.80Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.20PbTiO3陶瓷的反应机理

采用半化学法制备了纯钙钛矿相的0．80Pb（Mg1/3Nb2/3）O3－0．20PbTiO3（简称为0．80PMN－0．20PT）陶瓷。反应前驱体是以硝酸镁的饱和溶液代替传统氧化物混合法中的氧化镁，与PbO、Nb2O5和TiO2混合球磨得到的。该前驱体的TG－DTG－DSC和XRD分析表明，半化学法的反应机理不同于传统氧化物混合法和二次合成法的反应机理。在煅烧过程中，硝酸镁与氧化铅反应生成铅的活化中间体Pb6O5（NO3）2，由此活化的PbO或Pb3O4可与Nb2O5生成不稳定的、缺B位的焦绿石相Pb3Nb2O8，再与MgO反应生成钙钛矿相PMN－PT。     

烧结助剂对Si3N4/BN层状复合陶瓷结构与性能的影响

研究了MgO—Y2O3—Al2O3体系(相应的层状复合陶瓷试样记为A)、Y2O3—Al2O33体系(相应的层状复合陶瓷试样记为B)及La2O3—Y2O3—Al2O3体系(相应的层状复合陶瓷试样记为C)烧结助剂对Si3N4／BN层状复合陶瓷结构与性能的影响．研究表明：在相同的烧结工艺下，试样A、B、C的抗弯强度分别为700、630、610MPa，断裂功分别为2100、1600、3100J／m^2．试样A、B以脆性断裂为主，裂纹偏转现象不明显，而试样C的载荷-位移曲线显示了明显的“伪塑性”特征，裂纹的偏转与扩展现象明显．试样A中Si3N4晶粒大小不均且长径比较小，而试样C中长柱状Si3N4晶粒发育完善，有较大的长径比．     

高温自蔓延燃烧合成的β-Si3N4粉体的烧结

研究了MgO，Al2O3和Y2O3作为烧结助剂对高温自蔓延工艺合成(SHS)的β-Si3N4粉料烧结过程的影响．结果发现，MgO是较为有效的烧结助剂，当其加入量为10wt％时，试样在1600℃下热压烧结能基本实现致密化．对试样的XRD分析表明，除了加入的A1203与β-Si3N4反应生成β-Sialon外，其他烧结助剂都不与β-Si3N4反应，只存在于玻璃相中．添加MgO的试样具有较高的力学性能．最后，对材料的显微形貌进行了SEM观察．     

层片状LaPO4陶瓷的力学性能与显微结构

利用无压、热压、放电等离子三种烧结方法制备了高密度、层片状的LaPO4陶瓷，测定、表征了三种烧结路线合成LaPO4陶瓷的致密化程度、织构行为及基本力学性能。同时，基于Al2O3和LaPO4相之间可形成弱结合界面，无压烧结制备了可用硬质合金钢钻头钻孔的40wt%Al2O3／LaPO4可加工复合材料。     

Y2O3和纳米AlN协同作用对氮化铝陶瓷烧结性能及热传导的影响

在微米氮化铝粉体中添加含量为4%的Y2O3和不同含量的纳米AlN粉体制备氮化铝陶瓷,研究了Y2O3和纳米AlN协同作用对微米氮化铝陶瓷烧结性能和热传导性能的影响。结果表明,Y2O3优先与纳米AlN粉体表面的Al2O3反应生成活性较高的第二相Al5Y3O12,相比于Y2O3与微米AlN粉体表面Al2O3反应生成的Al5Y3O12,具有更低的熔化温度及更好的流动性;同时,纳米AlN粉体的高比表面能也促进氮化铝陶瓷的致密化进程。二者的协同作用有效地促进氮化铝陶瓷的致密烧结,改善第二相的微观分布,从而能在较低的烧结温度下获得具有较高热导率的氮化铝陶瓷。当Y2O3和纳米AlN粉体的添加量(质量分数)分别为4%和1.5%时,在1800℃烧结得到的氮化铝陶瓷密度为3.26 g·cm-3,第二相以连续相的形式分布于氮化铝晶界处,热导率为151.75 W/(m.K)。     

半化学法制备0.80Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.20PbTiO3 陶瓷的研究

研究了制备纯钙钛矿相0．80Pb(Mg1／3Nb2／3)O3-0．20PbTiO3(缩写为PMNT)陶瓷的半化学法新工艺．详细讨论了除Nb2O5外，其它反应物以其非氧化物形态分别代替PbO、MgO和TiO2，以及PbTiO3或同成分的0．80PMN-0．20PT等钙钛矿相子晶对PMNT预烧粉体中钙钛矿相含量的影响；探讨了烧结温度对半化学法制备的PMNT陶瓷介电性能的影响，并对PMNT陶瓷的相组成、显微组织及介电性能进行了表征和测定．结果表明：提高镁组分的反应活性对提高预烧粉体中钙钛矿相含量的效果较好，同时以钛酸四丁酯取代TiO2的效果最好；半化学法工艺简单，能在850。C／2h预烧条件下制得几乎纯钙钛矿相的PMNT粉体，经过较低的烧结温度(950℃／2h)可制得致密的、介电性能优异的PMNT陶瓷．     

固相反应法制备MgAl2O4纳米粉体及其烧结行为研究

在800℃下煅烧Al(OH)3和MgSO4混合粉末,冷却后经过水洗得到了结晶良好的MgAl2O4纳米粉体.采用DSC/TG、XRD、TEM和SEM等分析手段研究了混合粉末中Mg/Al原子比对颗粒尺寸及团聚状况的影响,以及MgAl2O4纳米粉体的烧结性能.所制备的MgAl2O4纳米粉体平均颗粒尺寸为12 nm,尺寸分布窄,团聚少.MgAl2O4的生成归因于γ-Al2O3和MgSO4的固相反应.MgAl2O4纳米粉体显示了良好的烧结活性,在1450℃烧结1 h即能获得相对密度为95%的MgAl2O4陶瓷.     

添加La2O3对Mg2TiO4陶瓷的显微结构与微波介电性能的影响

采用传统烧结工艺，制备了具有不同La2O3含量的镁钛镧陶瓷，并研究了La2O3组份对材料晶相构成、晶粒、晶界的演变、介电常数和品质因数的影响。结果表明，不含La2O3的钛酸镁陶瓷主晶相为Mg2TiO4，其平均晶粒尺寸＞60μm；引入La2O3后，出现新晶相La0.66TiO2.99，材料的晶粒尺寸明显下降；随La2O3含量的增加，材料的介电常数线性增加，材料的品质因数Q在10GHz出现最大值（16558）。     

Al2O3添加剂对合成MgTiO3陶瓷相组成及介电性能的影响

研究了添加剂Al₂O₃对MgO和TiO_２合成MgTiO₃陶瓷烧结性、物相组成和微波介电性能的影响,XRD分析结果表明:没有添加Al₂O₃时,合成的MgTiO₃陶瓷中只含有MgTiO₃和MgTi₂O₅相;加入Al₂O₃后MgTiO₃陶瓷中除了MgTiO₃和MgTi₂O₅相外,还出现了MgAl₂O₄相,这是由于Al₂O3和 MgO发生固相反应．MgAl₂O₄的出现虽然阻碍材料的致密化并导致密度下降,但是可以降低反应烧结合成MgTiO₃陶瓷的相对介电常数和介电损耗．     

Sintering Behavior and Microwave Dielectric Properties of MgTiO3 Ceramics Doped with B2O3 by Sol-Gel Method

The B2O3-doped MgTiO3 powders and ceramics have been prepared by sol-gel method using Mg(NO3)2·6H2O, Ti(C4H9O)4 and H3BO3 as the starting materials. The sintering behavior and microwave dielectric properties of ceramics prepared from powders with different particle sizes were investigated. The gels were calcined at 650, 700, 750, 800, 850 and 900 C and the derived particle sizes of powders were 20-30 nm, 30-40 nm, 40-60 nm, 60-90 nm, 90-120 nm and 120-150 nm, respectively. The nanoparticles with the size of 30-60 nm benefited the sintering process with high surface energy whereas nanoparticles with the size of 20-30 nm damaged the microwave dielectric properties due to the pores in the ceramics. The addition of B2O3 used as a liquid sintering aid reduced the sintering temperature of MgTiO3 ceramic, which was supposed to enter the MgTiO3 lattice and resulted in the formation of (MgTi)2(BO3)O phase. The B2O3-doped MgTiO3 ceramic sintered at 1100 C and prepared from the nanoparticles of 40-60 nm had compact structure and exhibited good microwave dielectric properties: εr=17.63, Q × f=33,768 GHz and τ f= 48×10 6 C 1.     

SnO2掺杂对BMN陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相烧结法制备Ba(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3+x(x=0~8)%SnO_2(BMSN,x为质量分数)微波介质陶瓷,并研究SnO_2掺杂对Ba(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3(BMN)微波介质陶瓷结构及介电性能的影响。XRD分析表明,陶瓷体系中存在两种相,主晶相Ba(Mg_(1/3)-Nb_(2/3))O_3和附加相Ba_5Nb_4O_(15)。随着x的增大,BMSN陶瓷体系的相结构逐渐由钙钛矿六方结构转变为立方结构,同时有序相逐渐由1∶2有序结构转变为1∶1有序结构。研究表明:添加适量的SnO_2可以促进液相烧结,当SnO_2掺杂质量分数为6%时,BMN陶瓷致密化烧结温度由纯相时的1 550℃以上降低至1 200℃,表观密度ρ=6.39g/cm3,相对理论密度为99.1%,此时BMSN陶瓷体系拥有优良的微波介电性能——高相对介电常数(ε_r=33.6),接近于零的谐振频率温度系数(τ_f=0.15×10~(-6)℃~(-1)),高品质因数与谐振频率的乘积(Q·f=112 300GHz(8GHz))。     

B2O3对BaO-Sm2O3-TiO2微波介质陶瓷性能的影响

为了满足微波器件小型化的需要,开发高介电常数的低温烧结微波介质材料成为一种趋势.采用复合掺杂低熔点氧化物来降低BaO-Sm2O3-TiO2系(BST)微波介质陶瓷的烧结温度,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析其物相组成和显微结构,用阻抗分析仪测量了陶瓷材料的介电性能.结果表明:在Ba4(Sm1-0.15Bi0.15)28/3Ti18O54的基质陶瓷材料中,复合掺杂3%的ZnO和2%的B2O3时,其烧结温度为1060℃,得到的BST微波介质陶瓷的介电性能为:εr≈64,tanδ≈1.2×10-3,τf=-8.3×10-5/℃.     

Microstructures and Dielectric Properties of Ba1-xSrxTiO3 Ceramics Doped with B2O3-Li2O Glasses for LTCC Technology Applications

Ba1-xSrxTiO3 ceramics, doped with B2O3-Li2O glasses have been fabricated via a traditional ceramic process at a low sintering temperature of 900 ℃ using liquid-phase sintering aids. The microstructures and di- electric properties of B2O3-Li2O glasses doped Ba1-xSrxTiO3 ceramics have been investigated systemat- ically. The temperature dependence dielectric constant and loss reveals that B2O3-Li2O glasses doped Ba1-xSrxTiO3 ceramics have di?usion phase transformation characteristics. For 5 wt% B2O3-Li2O glasses doped Ba0.55Sr0.45TiO3 composites, the tunability is 15.4% under a dc-applied electric field of 30 kV/cm at 10 kHz; the dielectric loss can be controlled about 0.0025; and the Q value is 286. These composite ceramics sintered at low temperature with suitable dielectric constant, low dielectric loss, relatively high tunability and high Q value are promising candidates for multilayer low-temperature co-fired ceramics (LTCC) and potential microwave tunable devices applications.     

Ho掺杂对Bi4-xHoxTi3O12陶瓷结构与铁电性能的影响

以Ho为掺杂元素,采用热压烧结方法制备Bi4-xHoxTi3O12陶瓷,重点研究了Ho掺杂量对其物相组成、致密度、微观结构和铁电性能的影响.首先以Bi2O3、TiO2和Ho2O3微粉为原料,利用固相反应在900℃合成出主晶相为Bi4Ti3O12的Bi4-xHoxTi3O12(x=0～0.8)粉体;然后,将合成粉体在850℃、30 MPa条件下热压烧结,当Ho掺杂量x=0～0.4得到了物相单一、整体致密(>99%)的Bi4-xHoxTi3O12陶瓷.随Ho掺杂量的增加,Bi4-xHoxTi3O12陶瓷的剩余极化强度呈现先增大后减小的趋势,主要与氧空位浓度和不同掺杂浓度引起的掺杂位置的不同有关.在Ho掺杂量x=0.4时,其剩余极化强度最大(2Pr=13.92μC/cm2),远大于未掺杂的Bi4Ti3O12陶瓷,说明适量Ho掺杂能有效改善其铁电性能.     

BaTiO3-ZnNb2O6陶瓷介电及储能性能研究

采用固相法制备(1-x)BaTiO₃-xZnNb₂O₆ (x=0.5mol%, 1mol%, 1.5mol%, 2mol%, 3mol%, 4mol%) (简称BTZN)陶瓷, 研究了BTZN陶瓷的烧结温度、结构、介电性能和铁电性能。BTZN陶瓷烧结温度随着ZnNb₂O₆含量增加逐渐降低。XRD结果表明当ZnNb₂O₆含量达到3mol%时出现第二相Ba₂Ti₅O₁₂。介电测试结果表明随ZnNb₂O₆含量的增加, BTZN陶瓷介电常数逐渐减小, 而介电常数的频率稳定性逐渐增强。介电温谱表明所有BTZN陶瓷均符合X8R电容器标准。BTZN陶瓷的极化强度值随着ZnNb₂O₆含量的增加逐渐降低。当x=4mol%时, BTZN陶瓷获得240 kV/cm的击穿电场和1.22 J/cm ³的可释放能量密度。     

TiO2和MgO微量添加剂对Al2O3陶瓷烧结致密化的影响

通过在氧化名中添加微量氧化钛和氧化镁,利用无压烧结工艺,制备了具有明显各向异性晶粒的氧化铝块材,研究了氧化钛、氧化镁的添加量和烧结温度对材料显微结构和致密度的影响,与单纯添加氧化钛的氧化铝材料相比,氧化镁的加入细化了氧化铝的晶粒,因此,可以通过调整氧化镁的加入量,在保持氧化铝晶粒各向异性形貌的同时,调整晶粒的尺寸,最终得到比较均匀的显微结构。     

溶胶-凝胶法制备CaCu_3Ti_4O_(12)粉体及其电性能

利用溶胶-凝胶法制备CaCu3Ti4O12粉体,采用差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜等技术进行表征,并探讨CaCu3Ti4O12粉体的烧结特性及电性能。结果表明,干凝胶经750℃低温煅烧可获得粒径分布较窄、平均粒径为80～100 nm的CaCu3Ti4O12粉体。CaCu3Ti4O12陶瓷在1 000℃时实现致密烧结,比固相反应法制备的粉体烧结温度降低100～200℃,具有较宽的烧结温区。溶胶-凝胶法制备的陶瓷经1 050℃烧结2 h,获得优良的电性能,相对介电常数为20 190,介电损耗为0.022,非线性系数为4.530。     

Sm2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Sm2O3掺杂的(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BCZT)无铅压电陶瓷.借助XRD、SEM等手段对该陶瓷的显微结构与电性能进行了研究.结果表明,Sm2O3的掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度点Tc从85℃提高到95℃.当Sm2O3掺杂量为0.02wt%～0.1wt%时,样品具有典型ABO3型钙钛矿结构.Sm2O3掺杂量为0.02wt%时,所得陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为590 pC/N、0.52、43、1.3%和3372.