模板晶粒生长技术制备织构化SrBi_2Nb_2O_9陶瓷

以熔盐法合成各向异性的片状单相SrBi2Nb2O9(SBN)陶瓷粉体作为模板,采用模板晶粒生长(templated grain growth,TGG)技术制得织构化SBN陶瓷。研究结果表明:随着烧结温度的升高和模板数量的增加,其晶粒取向率升高。当模板数量(质量分数)为20%时,在1300℃烧结3h可获得晶粒取向率为0.86的织构化SBN陶瓷。同时,TGG技术制得的织构化SBN陶瓷的相对体积密度在烧结温度低于1300℃时,随烧结温度的升高而升高;在1300℃时为91.22%;在高于1300℃时开始下降。

模板晶粒生长技术制备SrBi_2Nb_2O_9织构陶瓷

以熔盐法制备的片状SrBi2Nb2O9晶体为模板剂,采用模板晶粒生长技术和流延法制备了Sr-Bi2Nb2O9织构陶瓷,研究了模板含量对SrBi2Nb2O9织构陶瓷烧结行为、织构度、显微结构的影响。结果表明:模板含量为10wt%时,1200℃保温2h烧结可获得体积密度最大的SrBi2Nb2O9织构陶瓷,模板含量继续增加,体积密度降低;织构陶瓷的晶粒尺寸随模板含量的增加而逐渐增大,且晶粒取向性生长趋于明显,当模板含量为10wt%时,织构化SrBi2Nb2O9陶瓷的晶粒取向率f达到最大值,为0.81;织构化陶瓷的压电常数d33达到13pC/N,高于固相法制备的陶瓷的压电常数。

BNBT无铅压电陶瓷晶粒定向生长

采用固相合成法制备了0.94(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.06BaTiO3(BNBT)陶瓷粉体,用传统压电陶瓷工艺制备了无铅压电陶瓷,研究了烧结工艺对其径向收缩率和相对密度的影响。结果表明:随着保温时间的增加,径向收缩率和相对密度都出现了极大值。将陶瓷粉体与分散剂均匀混合制成高固相含量的浆料,以SrTiO3(100)单晶基片做模板,通过流延法制备了晶粒定向生长模型材料,初步探讨了热处理工艺对晶粒定向生长习性的影响。结果表明,随着保温时间的增加,晶体生长层厚度增加,生长层致密度增大。

织构化(Na_(1/2)Bi_(1/2))TiO_3-BaTiO_3无铅压电陶瓷晶粒定向生长机制

以熔盐法合成的片状SrTiO3晶粒为模板,利用模板晶粒生长(TGG)技术制备晶粒沿[001]方向为取向的0.94(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.06BaTiO3(简写为BNBT6)无铅压电陶瓷,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对陶瓷试样进行表征,采用透射电子显微镜(TEM)观察SrTiO3与BNBT6基体界面的微观结构.结果表明,BNBT6陶瓷晶粒定向生长过程分为2个阶段:首先是异质外延生长阶段,即在片状模板晶粒的诱导下,BNBT6基体粉体在SrTiO3模板晶粒表面外延生长,形成与模板取向完全一致的单晶生长层的过程;其次是同质外延生长阶段,即单晶生长层生成后吞噬BNBT6基体粉体逐步生长得到各向异性的高取向BNBT6陶瓷的过程.

模板膜法制备织构化的CSBT铁电陶瓷工艺研究

探讨了在NaCl(100)衬底上制备Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15(CSBT)铁电薄膜的最佳制备工艺过程,匀胶速度为2500r/min,热解温度为350℃,退火温度为700℃,退火时间为300 s制备的CSBT铁电薄膜具有较好的钙钛矿相,相对较高的a轴取向度;以制得的CSBT薄膜为模板,采用模板晶粒生长法诱导其铁电陶瓷粉体织构化生长。结果发现:引入CSBT模板膜后,铁电陶瓷块体的a轴择优度提高,半峰宽减小,垂直于平面晶粒数量增加,有利于陶瓷铁电学性能的提高。

片状模板对电泳沉积制备织构化氧化铝的影响

本文研究不同片状氧化铝模板含量和形态对电泳沉积方法制备织构化氧化铝陶瓷的影响。结果表明,不同形态片状模板的加入都会使氧化铝的密度下降,并且模板含量增加越多,密度下降也越大。在加入量超过6%后能制备出具有一定取向的氧化铝陶瓷,但加入量进一步提高时,由于堆积密度的下降,晶粒尺寸也有所下降。不同形态的片状模板对织构化形成的影响较大,径厚比越低的模板越有利于致密化的提高,但是径厚比较大的模板更有利于织构化结构的形成。

织构化K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷的性能研究

以分析纯Na2CO3、Bi2O3和Nb2O5为原料,以NaCl为熔盐,采用二次熔盐法和拓扑化学反应法合成各向异性片状NaNbO3粉体。以该片状NaNbO3粉体为模板晶粒,以固相法合成的NaNbO3和KNbO3粉体为基料,采用流延工艺制备出较高取向度的织构化K0.5Na0.5NbO3(KNN)无铅压电陶瓷,系统研究了模板含量、烧结温度和保温时间等工艺参数对织构化KNN陶瓷显微结构和压电性能的影响规律。研究结果表明:随着模板含量的增加,陶瓷的取向度逐渐增加,当模板含量为15 wt%时,陶瓷的取向度可达0.69,当模板含量为10 wt%,1100℃下保温5 h烧结,可以获得具有一定织构度(f=0.58)的KNN陶瓷,并表现出优异的压电性能,d33=128 pC/N。

Na_(0.5)K_(0.5)NbO_3织构化陶瓷制备与表征

采用凝固法制备出各向异性的片状钛酸钡作为模板,利用模板晶粒生长(TGG)法制备出Na0.5K0.5NbO3(NKN)织构化陶瓷.研究了NKN织构化陶瓷的工艺、组织和性能.研究结果表明,钛酸钡可以作为NKN陶瓷的模板,在陶瓷烧结过程中诱导NKN晶粒的生长,模板的取向决定了NKN陶瓷晶粒取向,随着烧结温度的升高陶瓷的压电性能(d33)达到69 pC/N,在合理的烧结工艺下得到了取向比较明显的织构化陶瓷.

熔盐法制备棒状复合碱土金属铌酸盐

本文采用熔盐法制备了一系列的复合碱土金属铌酸盐样品,并通过SEM和XRD研究了原料Sr/Ba对所得产物的形貌和相组成的影响。结果表明:采用不同的Sr、Ba源,所得产物的形貌不一样,采用SrCl2和Ba(NO3)2时,在1200℃下煅烧4 h可以得到直径和长径比均一的产物。所得产物的尺寸随着Sr/Ba比增加而减小。采用SrCl2和Ba(NO3)2时,所得产物主要为Ba0.27Sr0.75Nb2O5.78和KBaSrNb5O15,采用其它原料时,除含有Ba0.27Sr0.75Nb2O5.78和KBaSrNb5O15主相外,还含有其它杂相。

织构化Sr_(0.4)Ba_(0.6)Nb_2O_6陶瓷的工艺研究

以熔盐法合成的各向异性的棒状铌酸锶钡陶瓷粉体为模板粉体,采用流延成型工艺,制备出织构化的铌酸锶钡陶瓷,研究了模板添加量及烧结温度与织构化陶瓷微观组织结构间的关系。实验结果表明:使用流延成型工艺可以制备晶粒定向排列的铌酸锶钡陶瓷,随着模板添加量的增加,陶瓷的织构化程度变大。在本实验的条件下,在1375℃烧结3h,模板加入量为30%时,铌酸锶钡陶瓷的织构化程度达到57%。

织构化SrBi_2Nb_2O_9陶瓷的制备工艺研究

以熔盐法合成各向异性的片状单相Sr-Bi2Nb2O9(SBN)陶瓷粉体作为模板,采用模板晶粒生长(TGG)技术成功得制备出织构化SrBi2Nb2O9(SBN)陶瓷。通过SEM和XRD分析了烧结制度及模板尺寸对SBN陶瓷晶粒取向率的影响。结果表明,晶粒取向率随着烧结温度、烧结时间、升温速率、模板尺寸的升高而升高。合理控制制备工艺可获得晶粒取向率为0.89的高度织构化SBN陶瓷。织构化SBN陶瓷的相对体积密度随着模板平均粒径的增加而降低。在高温阶段,片状SBN模板晶粒消耗周围的基体粉体沿着流延方向生长,从而最终得到晶粒高度定向的陶瓷。

Bi0．5Na0．5TiO3无铅压电陶瓷的结构有序化控制

以片状SrTiO3晶粒作为模板,使用模板晶粒生长法(TGG)控制制备[001]取向的有序化Bi0.5Na0.5TiO3压电陶瓷,同时研究了过量Bi2O3、烧结温度以及掺MnO对Bi0.5Na0.5TiO3有序度的影响.研究结果表明,过量Bi2O3的最佳掺入量为BNT粉料质量的1%;1 190℃是合适的烧结温度,在1 190℃下,BNT-1试样的有序度相对较高,有序度为88.2%;MnO的加入有效地提高了试样的有序度,并且降低了试样的烧结温度,同时也使得烧结温度范围变窄.在烧结温度为1 170℃下,掺质量分数为0.3%MnO的BNT-1试样的有序度为91.1%.

SrTiO_3织构陶瓷的显微组织结构和介电性能

以片状的SrTiO3(ST)粉体为模板晶粒,以固相法合成的掺杂Bi2O3的SrTiO3粉体为基体粉料,采用反应模板晶粒生长法(RTGG)结合流延成型工艺制备出SrTiO3织构陶瓷,研究了烧结工艺参数对SrTiO3织构陶瓷显微组织结构和介电性能的影响规律。研究结果表明:SrTiO3织构陶瓷的晶粒沿(100)晶面择优取向生长,陶瓷的织构度随着烧结温度的升高和保温时间的延长而增大,在1550℃下保温16 h的陶瓷试样织构度最大,达到0.56。SrTiO3织构陶瓷的介电常数随着织构度的增加而增大,并呈现出介电各向异性。

TGG法制备Sr2Nb2O7织构陶瓷及其性能研究

采用模板晶粒生长(TGG)法制备了Sr2Nb2O7织构陶瓷,研究了其晶体结构、介电和压电性能等的各向异性。结果表明,Sr2Nb2O7织构陶瓷沿<0 l 0>晶面取向,其取向度为0.78。Sr2Nb2O7织构陶瓷的居里温度为1328℃,其压电、介电性具有明显各向异性特征。Sr2Nb2O7垂直方向(SNO┴)样品的压电常数为2.8 pC/N,650℃时电阻率为5.6×10^4Ω•cm。

SrBi_2Nb_2O_9织构陶瓷各向异性的电性能

以熔盐法制备的片状SrBi2Nb2O9晶粒为模板晶粒,固相法制备的SrBi2Nb2O9为基体粉料,采用模板晶粒生长技术和流延法制备了SrBi2Nb2O9织构陶瓷。研究了SrBi2Nb2O9织构陶瓷沿a-b平面方向和c方向的介电、压电及铁电性能,发现SrBi2Nb2O9织构陶瓷的性能呈现出显著的各向异性,其a-b平面方向的介电常数ε3T3/ε0达186,tanδ仅有0.003,压电常数d33=13pC/N,剩余极化强度Pr=10.3μC/cm2,矫顽场强Ec=4.6kV/mm,均明显优于c方向的电性能。

SrBi_2Nb_2O_9织构陶瓷的电性能研究

以熔盐法制备的片状SrBi2Nb2O9晶体为模板晶体,固相法制备的SrBi2Nb2O9为基体粉料,采用模板晶粒生长技术和流延法制备了SrBi2Nb2O9织构陶瓷。研究了模板晶体含量对陶瓷的显微结构和介电、压电、铁电性能的影响。结果表明:模板含量为10%时,陶瓷的致密度和织构度最大,垂直于流延方向的介电常数随频率增加变化不大,无介电频率弛豫现象,陶瓷的介电损耗最小;与固相法相制备的陶瓷相比,适度的织构化有利于提高陶瓷的压电性能,模板晶体引入过多,反而降低陶瓷的压电和铁电性能。

铅基织构压电陶瓷研究进展

铅基织构压电陶瓷由于具有优异的机电耦合性能、高性价比、组分均匀、形状可控等优点,成为了近些年学术界和工业界所关注的热点材料,也被认为是众多压电器件更新换代的关键材料。本工作介绍了铅基织构压电陶瓷的设计原理和制备技术,分析了其相比于单晶及传统多晶陶瓷材料的特点和优势;其次,综述了铅基织构压电陶瓷制备方面的最新研究进展;最后,探讨了目前铅基织构压电陶瓷中存在的问题和未来发展所面临的挑战。

织构化钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备与性能研究

用熔盐法制备了片状Bi4Ti3O12模板,由Bi4Ti3O12片状前驱体制备了Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)模板,由模板晶粒生长法制备了织构化0.91Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-0.03K0.5Na0.5NbO3陶瓷。研究了Bi4Ti3O12以及Bi0.5Na0.5TiO3两种模板及模板含量对Bi0.5Na0.5TiO3无铅压电体系织构化的影响及织构化陶瓷的压电性能。结果表明Bi0.5Na0.5TiO3模板比Bi4Ti3O12模板更适合用于此体系的织构化,并且,在加入质量分数15%的Bi0.5Na0.5TiO3模板时Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷取向度达到87.3%。质量分数5%的BNT模板织构化的陶瓷在6×103 V/mm电场下应变达到0.226%,相较于随机取向陶瓷提高了48.7%。