微波烧结钛酸钡陶瓷的微观结构及介电性能

为了提高BaTiO_(3)陶瓷的性能,以固相法合成的高四方相钛酸钡粉体为原料,采用微波烧结法和传统烧结法制备了钛酸钡陶瓷,通过XRD、SEM、XPS、LCR分析仪对样品进行表征,并分析了微波烧结与传统烧结制备的钛酸钡陶瓷的成分偏析差别。实验结果表明,微波烧结制备的钛酸钡陶瓷颗粒尺寸均匀,界面处Ba原子偏析少,因而钛酸钡陶瓷的常温介电常数得到显著的提升。经微波1 100℃烧结2 h的钛酸钡陶瓷的颗粒尺寸为1μm,其在10 kHz下的常温介电常数为5 688,介电损耗为0.021,而经传统1 250℃烧结2 h的钛酸钡陶瓷断面未出现明显颗粒,其在10 kHz下的常温介电常数仅为3 257,介电损耗为0.021。

烧结温度和升温速率对钛酸钡陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相法制备BaTiO_(3)陶瓷,研究了烧结温度和烧结升温速率对陶瓷试样晶体结构、微观形貌、介电性能的影响。实验表明,所制陶瓷均为四方相钙钛矿晶格结构。烧结温度低会造成较多点缺陷,随烧结温度的增大,晶体均匀度和致密性有效提高,晶粒尺寸增大有助于促进畴壁运动,介电性能有所提升。烧结升温速率过慢同样会造成点缺陷浓度增多,且有液相生成,气孔较多,气孔含量高会降低介电性能的稳定性、减小介电常数、增大介电损耗;提高升温速率同样有助于提高晶粒尺寸、均匀度和致密性,当晶粒尺寸到达单畴晶粒尺寸附近时,内应力为0,90°铁电畴贡献高介电常数;但过快的升温速率会出现“过烧现象”,致使介电性能下降。当以5℃/min的烧结升温速率升温至1 275℃时,介电常数最大,介电损耗最小,其值分别为ε=2 374,tanδ=0.023 18。

不同稀土元素掺杂对钛酸钡陶瓷导电性的影响

采用溶胶－凝胶法制备了１４种稀土掺杂的ＢａＴｉＯ３超细粉体（ＲＥ＝Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｌｕ），用一般陶瓷工艺将这些超细粉体分别烧成了１４种稀土掺杂的ＢａＴｉＯ３陶瓷，测得了这些陶瓷体的电阻率并对Ｅｕ和Ｙｂ掺杂的Ｂａ－ＴｉＯ３陶瓷成为绝缘体的原因进行了初步讨论。

溶胶凝胶法制备Nd_2O_3改性钛酸钡陶瓷的研究

The technological condition for the preparation of BaTiO 3 ceramics doped with Nd ￡2O￡3 by Sol￡-Gel was deter￡-mined through orthogonal experimen t￡(r)WhennBa ￡¨Ac ￡(c) ￡2??nTi ￡¨OC ￡′H￡1￡(c)￡′??n Nd ￡2O￡3??nCH￡3￡¨CH￡2￡(c)2CH 2OH∶n H2 O￡1/2￡±￡(r)￡°￡°??￡±￡(r)￡°￡°??￡°￡(r)￡°￡°￡3??￡*￡(r)￡3￡°??￡3￡*￡(r)￡°￡′￡?pH ￡1/2￡3￡(r)￡μ￡?T￡1/225℃,the light-yellow-transparen t-stable solution and thorough tran sparent gel was generat￡-ed￡?the transforming time of solutio n to gel was ￡2￡μh￡(r)The crystal structur e and particle size of BaTiO3 ceramics doped with Nd 2O3 were studied by SEM and X-ray respectively￡?the type of the crystal was tetragonal￡?the particle size was about ￡2￡′￡(r)7nm￡(r)The dielectric constant ￡¨|?￡(c)and dielectric loss￡¨tan|?￡(c)of BaTiO3 ceramics doped with Nd 2O3 were determined between 10 4 ?10 6 Hz,and the results showed that the di electric constant was increased obviously,the dielectric loss was d ecreased clear and the resistivity(ρ V ￡(c)was also decreased noticeably￡(r)

磷掺杂钛酸钡陶瓷烧结过程及介电性能的研究

本文研究了掺杂微量元素磷对钛酸钡陶瓷烧结过程、结构及介电性能的影响。在湿化学法合成的高纯钛酸钡超细粉中，加入0．4atm％的二异丙基亚磷酸酯（P2O5的质量分数为0．14％），不加粘合剂直接压片成型，于1150－1350℃条件下无压烧结。用SEM，TMA，XRD及低频阻抗分析仪，测试样品的烧结性能、微观形貌、晶体结构和介电性能。结果表明：由于磷的加入，晶粒边界形成BaO-TiO2-P2O5三元系液相烧结，在较长的温度下即形成致密的陶瓷，1200℃保温2h的样品致密度达到理论密度的96％：1150～1200℃烧成的陶瓷，其室温介电常数高达6100－5500；居里温度随烧结温度的降低略有下降。因此，微量磷元素的掺杂有助于改善钛酸钡陶瓷的烧结过程和提高介电性能。

PTCR钛酸钡陶瓷的溶胶-凝胶法制备

通过溶胶-凝胶法制得了PTCR纳米晶粉体，经XRD分析测得粉晶晶体结构和晶粒尺寸。参考PTCR素坯的有关热分析数据对传统陶瓷烧结工艺进行了改进，获得了具有室温电阻率～20Ω·cm，电阻温度系数～15％·℃-1和耐电压强度～110V·mm-1的PTCR钛酸钡陶瓷材料。

锆元素不同掺杂方式对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

研究了锆元素不同掺杂方式对钛酸钡陶瓷介电性能的影响。采用固相法制备出掺杂比例为1mol%的ZrO2-BaO和ZrO2两种掺杂方式的钛酸钡陶瓷样品,对其进行多方面的表征。实验结果表明,ZrO2-BaO掺杂与ZrO2掺杂的钛酸钡晶格常数、介电性能会发生不同的变化,这是由锆元素不同掺杂情况对钛酸钡的作用机制不同所引起的。

氧化钆对钛酸钡陶瓷结构和介电性能的影响

采用固相法制备得到了掺杂 1% (mol) Gd2 O3的钛酸钡陶瓷 ,并通过 X射线衍射分析和扫描电镜对其结构进行了表征。对其介电常数、介电损耗和室温电阻率进行了测定 ,结果表明 Gd2 O3掺杂 Ba Ti O3陶瓷的介电常数明显增加 ,介电损耗也有所升高 。

高性能钛酸钡陶瓷制备工艺研究进展

钛酸钡因具有高介电常数、压电铁电性及正温度系数等优异性能而成为重要的陶瓷材料。烧结工艺对钛酸钡陶瓷的致密化与显微结构具有重要影响;钛酸钡陶瓷存在介电常数随温度的变化率较大、介电损耗高、击穿场强低、本身存在薄层时吸收强度弱和带宽窄等缺点,常常通过掺杂改性来提高钛酸钡陶瓷的性能,而不同掺杂材料对钛酸钡陶瓷的影响各异。综述了近年来高性能钛酸钡陶瓷烧结工艺和掺杂工艺的研究进展,总结了各自的主要特点,并列举了钛酸钡陶瓷的主要应用场合。钛酸钡陶瓷应用前景广阔,进一步研究更优良的钛酸钡陶瓷烧结工艺及掺杂工艺意义重大。

球磨工艺对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

研究了固相法合成BaTiO3粉体时,在滚筒磨和搅拌磨中球磨BaCO3和TiO2粉体过程中,浆料的粒度、凝聚程度与球磨时间、筒容积的关系,分析了粉体均匀性对BaTiO3陶瓷介电性能的影响。研究结果表明:TiO2粉体在球磨过程中,粒度大小没有显著变化,导致粉体凝聚的主要原因是BaCO3粉体;应先球磨BaCO3粉体10小时后再加入TiO2粉体继续球磨2小时所得的物料颗粒要比钡钛一起球磨所得的颗粒均匀,合成BaTiO3均匀性好;采用搅拌磨时,制备的BaTiO3陶瓷介电性能优于滚筒磨。

微波烧结钛酸钡陶瓷与常规烧结钛酸钡陶瓷界面偏析研究

采用常规 9X -4 -1 3型马弗炉和TE10 3型单模腔微波炉烧结钛酸钡陶瓷 ,并用透射电镜 (TEM )和能谱 (EDAX)相结合的分析方法分别对其晶界元素分布进行研究 .结果表明 ,杂质离子在常规烧结和微波烧结钛酸钡陶瓷晶界上的行为特性有差别 ,Nb5+ ,Cr3+ 在前者晶界上有明显偏析现象 ,而在后者基本上不存在偏析现象 .认为杂质离子在晶界上偏析与晶界结构、晶界电势等因素有关 .

温度和电场对纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性的影响

100nm是介于微米晶和纳米晶之间的重要临界尺寸,研究了平均晶粒尺寸为100nm的钛酸钡(BTO)陶瓷的微结构和铁电性能,分析了测试温度和外加电场对纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性的影响。与超细纳米晶BTO陶瓷不同的是,100nm BTO陶瓷主要以四方相形式存在的;介电温谱显示,正交到四方相的相变具有典型的弥散特征,低温时介电损耗<0.02。此外,铁电性能测试表明,100nm BTO陶瓷具有良好的铁电滞后特征,随着电场的增加,能量损耗密度、剩余极化强度和矫顽场均增加;随着温度的升高,陶瓷的铁电性在逐渐减弱,高于居里温度时由铁电相转为顺电相,铁电性消失。实验结果表明,100nm BTO陶瓷的铁电性与测试温度和外加电场有着密切的关系。

钛酸钡陶瓷粉末的低温燃烧合成

以Ｂａ（ＮＯ３）２－ＴｉＯ２－Ｃ６Ｈ７Ｏ８·Ｈ２Ｏ为体系，在６００℃加热进行低温燃烧合成实验，制得粒度为 １．２～．４ μｍ的四方相 ＢａＴｉＯ３陶瓷粉体．结果表明燃烧的均匀程度对燃烧产物的相组成和微观结构有很大的影响．通过热力学分析，提出低温燃烧合成ＢａＴｉＯ３陶瓷粉末的形成机理．

纳米钛酸钡陶瓷的晶体结构

致密的平均尺寸约为30nm钛酸钡陶瓷由压力辅助烧结得到。在变温Raman光谱的基础上,用Rietveld精修方法成功地确定了纳米钛酸钡陶瓷的晶体结构。在室温下,在30nm钛酸钡陶瓷中观测到四方相和正交相的多相共存。这种现象可以用相变产生的内应力来解释。

钛酸钡陶瓷晶界结构、偏析与性能

本文根据国内外近年来BaTiO3 陶瓷晶界结构及晶界偏析的研究成果 ,总结了BaTiO3 陶瓷中存在的晶界偏析现象 ,分析了产生晶界偏析的主要因素 ,以及晶界偏析对BaTiO3 陶瓷电性能的影响 ;指出了BaTiO3 陶瓷晶界结构与晶界偏析研究中还存在的问题及今后的发展趋势。目前的研究结果表明 :Ba TiO3 陶瓷中存在大量孪晶界 ;晶界偏析相当普遍 ,晶界电势与弹性应变能是偏析的主要驱动力 ,动力学条件也是引起晶界偏析的重要因素 ;偏析对BaTiO3 陶瓷的电性能有很大的影响 ,偏析使得晶界结构和组成不同于晶粒内部 ,在晶界上形成一个n -i-n结构的晶界高阻层 ,这正是PTCR和IBLC的基础。

掺镧钛酸钡陶瓷晶界的再氧化

掺La的BaTiO3陶瓷在H2和Ar(体积比1:99)的还原气氛下烧结后,在氧分压p(O2)=260 Pa的气氛(Ar和O2的混合气体)下进行氧化,测量了吸氧量不同时的复阻抗图谱,研究了再氧化过程中晶粒和晶界的吸附氧对电阻率的影响.结果表明:在还原气氛下烧结可以扩展有效施主掺杂浓度的范围,通过晶粒的异常生长,制备出高施主掺杂量(10%,摩尔分数)的半导性BaTiO3陶瓷.再氧化过程中,随氧化温度的升高(1 017～1 380℃),晶界吸附氧的量增大,晶界处的晶界势垒包括两部分:外部晶界吸收氧原子充当表面受主态;内部晶界在氧化过程中被氧化形成正离子空位(Ti空位)充当受主态,从而提高了受主态密度,导致样品的正温度系数电阻效应增强.

固相法烧结温度对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

研究了固相法烧结温度对钛酸钡陶瓷介电性能的影响。采用固相法在不同温度下烧结钛酸钡陶瓷。结果表明,不同烧结温度对钛酸钡陶瓷晶体结构、微观形貌、介电常数、介电损耗、居里温度等都会产生不同的作用效果。钛酸钡陶瓷只有在最佳烧结温度附近才具有最好的结构和性能,烧结温度过低会使烧结过程不充分,引起过多的点缺陷;而过高的烧结温度也会由于过烧现象的存在而使晶粒与晶界间相互作用出现异常,两种情况都会导致钛酸钡陶瓷介电性能的劣化。

纳米晶钛酸钡陶瓷尺寸效应的研究

采用等离子体烧结工艺制备出晶粒尺寸为15～100 nm高密度系列纳米晶钛酸钡陶瓷;原位变温拉曼光谱研究了纳米晶钛酸钡陶瓷微区结构特性。结果表明,纳米晶钛酸钡陶瓷相变区间弥散,呈现多相共存的结构特性;即使钛酸钡陶瓷晶粒小到15 nm,仍然存在与大晶粒钛酸钡陶瓷类似的行为即随温度的降低经历从立方→四方→正交→三方的相转变。

锶锆共掺杂对钛酸钡陶瓷结构和介电性质的影响

采用固相反应法制备了(Ba0.85Sr0.15)(Ti1-xZrx)O3(x=0.10,0.15,0.20,0.25)陶瓷.通过X射线粉末衍射、介电温谱测试和电子顺磁共振技术对其进行了结构表征、介电性能评价和杂质定性检测.结果表明:(Ba0.85Sr0.15)(Ti1-xZrx)O3陶瓷显示平均立方钙钛矿结构,随着Zr掺杂量的增加,晶格常数和单胞体积线性增加;介电居里峰以-5.6℃的速率向低温线性移动,(Ba0.85Sr0.15)(Ti0.8Zr0.2)O3陶瓷的介电峰值超过8 000,并发生在室温附近,扩散系数γ=1.90,材料实现Y5V介电指标;除Sr/Zr双位替代效应导致介电峰更加扩散外,Fe和Mn杂质在Ti位的存在也是实现Y5V介电指标的主要原因之一.

钛酸钡陶瓷在交变电场中的介电损耗分析

通过溶胶凝胶法制备钛酸钡粉体并通过传统烧结工艺制成钛酸钡陶瓷,用交流阻抗测试其在交变电场中对电流的响应过程.通过用EQU软件拟合出的最佳等效电路和资料,将由弛豫现象引起的介电损耗从总损耗中分离出来,分别考察了计及漏电导和忽略漏电导的介电损耗随频率变化的趋势.