钛酸锶陶瓷烧结的研究进展

钛酸锶陶瓷电容具有高储能、低损耗、高稳定性等优点,但烧结温度高,烧成密度低。依据国内外钛酸锶陶瓷烧结的研究情况,综述了影响钛酸锶陶瓷烧结中的两大因素,即烧结工艺和烧结助剂等方面的研究进展,并对其进行了展望。

Mn对一次烧成钛酸锶陶瓷复合功能的影响

采用一次烧成工艺制备了 Mn掺杂的 Sr Ti O3电容 -压敏复合功能陶瓷 ,采用 SEM观察了 Sr Ti O3复合功能陶瓷的微观结构 ,测量了不同氧化热处理温度下 Sr Ti O3陶瓷的电学特性 ,采用 XPS研究了 Sr Ti O3复合功能陶瓷中 Mn的化学状态 ,并分析了 Mn的掺杂行为。研究结果表明 :一次烧成的 Sr Ti O3陶瓷达到较高的烧成致密度 ,Mn主要以 Mn2 + 的形式存在于晶界。氧化热处理过程中 Mn低价取代晶粒表面的 Ti4+ ,对于 Sr Ti O3陶瓷中产生复合功能特性具有重要影响。

半导体钛酸锶陶瓷烧结新工艺的研究

为了获得电阻率低的ＳｒＴｉＯ_３陶瓷，本文采用两种方法制造还原气氛进行烧结，一是通氮气＋Ｃ，另一是用石墨粉埋覆陶瓷片，烧成之后，测试这两种方法下瓷片的收缩情况，密度大小及其电阻率，实验证明石墨粉埋烧的各种性能良好，电阻率也比较低，简化了工艺设备及工艺。

电荷自补偿型稀土离子掺杂钛酸锶陶瓷的结构与储能特性研究

采用固相反应法制备了具有纯立方钙钛矿结构的电荷自补偿型稀土离子掺杂钛酸锶陶瓷,其化学式为Re_(0.02)Sr_(0.98)TiO_3(ReST,Re=Nd,Gd,Er)。SEM分析发现稀土离子掺杂能够有效地抑制晶粒生长。采用HP4292A精密阻抗分析仪、JJC9906-A介电强度测试仪及FMRL偏压测试系统测试了ReST陶瓷的介电性能,研究了不同种类稀土离子掺杂ReST陶瓷的储能特性。结果表明:电荷自补偿型ReST陶瓷的室温相对介电常数显著升高(ε_r>2000@1 kHz)并具有较好的偏压稳定特性。与此同时,ReST陶瓷还具有较低的介电损耗(tanδ<2%@1 kHz)及较高的电击穿强度(E_b>150 kV/cm),适合于中高压固态储能介质材料的应用。

脉冲光纤激光控制断裂切割超薄钛酸锶陶瓷基片

钛酸锶陶瓷是软脆难加工的材料,机械加工容易导致表面产生划痕和破裂。采用主控振荡器的功率放大器(MOPA)脉冲光纤激光控制断裂切割钛酸锶陶瓷基片,通过实验得到了激光控制切割机理。首先用激光扫描去除材料,形成应力槽;随着扫描次数的增加,切槽深度增加;热应力达到该材料的断裂阈值,使裂纹沿应力槽扩展,直至完全断裂。该过程属于自适应裂片,无需后续裂片工艺。此外还发现在激光烧蚀材料过程中出现表面平坦化现象。通过选择合适的工艺参数,可以实现0.3mm厚钛酸锶陶瓷基片的成形切割。

掺镁钛酸锶(SrTiO_3)陶瓷的导电机理研究

本文着重讨论了掺镁SrTiO3陶瓷的电导与温度和环境氧分压之间的关系．在SrTiO3中镁的含量分别选为10、20、30、40和50mol％，所有样品均在20～900℃的温度区间和3．8×10－4～2．6×10－1atm的氧分压范围被测试．结果表明，所有样品均呈现p型半导体的导电特征，样品在不同温度下的关系中的m与镁的含量和温度有关．根据X光衍射图和缺陷化学理论，实验结果得到适当的解释．

钛酸锶钡(Ba_xSr_(1-x)TiO_3)陶瓷制备及其介电性能的研究

采用乙酸钡、乙酸锶和钛酸丁酯为原料的溶胶凝胶方法制备了BaxSr1-xTiO3(x=0.6)超细粉体,将BST超细粉体压制成型,进行烧结,得到(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷。通过热分析(DSC/TG)、X射线衍射(XRD)分析(Ba0.6Sr0.4)TiO3粉体合成过程及其相结构变化。采用扫描电子显微镜(SEM)描述(Ba0.6Sr0.4)TiO3烧结体的相结构和显微组织结构变化。阻抗分析仪测量(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷的-50～100℃介电温谱。实验结果表明BaxSr1-xTiO3粉体的相结构为立方相钙钛矿结构,其合成温度及烧结温度分别为800℃及1250℃,均低于传统工艺的相应温度。(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷在-50～100℃温度范围内,其电容率随着烧结温度升高而增大,介电损耗tgδ在-50～100℃温度范围内,随温度的增加而降低。1250℃的(Ba0.6Sr0.4)TiO3陶瓷烧结体样品存在介电峰弥散化。

溶胶凝胶法制备钛酸锶钡(Ba_(1-x)Sr_x)TiO_3陶瓷及其介电性能的研究

采用硝酸钡、硝酸锶、钛酸丁酯和柠檬酸为原料的配合物溶胶凝胶方法制备了(Ba1-xSrx)TiO3(BST)陶瓷。实验结果表明,BST粉体合成温度及烧结温度分别为700及1250℃,均低于传统工艺的相应温度。Sr含量x≥0.40,(Ba1-xSrx)TiO3陶瓷的相结构为立方钙钛矿相;Sr含量x<0.40,(Ba1-xSrx)TiO3陶瓷的相结构为四方钙钛矿型。(Ba1-xSrx)TiO3(0.5≤x≤0.70)陶瓷的电容率随温度变化曲线,说明存在由铁电四方相到顺电立方相的相变。且随锶(Sr)的摩尔量x的增加,(Ba1-xSrx)TiO3陶瓷样品的相变温度向低温方向移动,相变温度Tc的移动关系为Tc=394.1-272.6x(K)。

Ni、Cu掺杂钛酸锶复合功能陶瓷的电学特性

采用一次烧成工艺制备了 Ni O、Cu O掺杂的 Sr Ti O3复合功能陶瓷 ,研究了其烧成状况、显微结构、复合功能特性及小电流区的电流 -温度关系。研究结果表明 ,掺 Ni O样品的晶粒粒度明显大于掺 Cu O样品 ;由于在烧成过程中受主杂质的行为有所不同 ,掺 Cu O样品具有较高的晶界受主态浓度。这使得在制备条件和掺杂浓度相同的条件下 ,掺 Ni O样品和掺 Cu

钛酸锶钡陶瓷晶粒生长动力学研究

采用钛酸四丁酯、硝酸钡和硝酸锶为原料的微波水热法在70℃,10 min的工艺参数下合成钛酸锶钡纳米颗粒;通过对纳米粉体造粒、成型、排胶和烧结等工艺处理制备了钛酸锶钡陶瓷;研究了陶瓷晶粒生长动力学以及烧结温度、烧结时间对陶瓷的影响。采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分别对粉体的形貌和陶瓷的表面形貌进行分析。研究表明,钛酸锶钡基陶瓷晶粒生长机制可以用TPRE模型来描述,确定了晶粒生长激活能为238.6 k J/mol,陶瓷比较适宜的烧结温度为1240℃。

钛酸锶铅基陶瓷的烧结动力学及显微结构研究

研究了钛酸锶铅基陶瓷的等温烧结动力学．结果表明，在１１３０℃等温烧结过程中，致密化与重排过程及扩散控制的溶解－沉淀过程紧密相关．烧结初期的致密化过程主要与粒子的重排有关，烧结中期的致密化机理主要为扩散控制的溶解－沉淀过程．ＳＥＭ分析表明，烧结初期坯体中局部区域有较多的液相，随着烧结时间的增长，其分布趋于均匀，此时粒子的重排对致密化有较大的贡献．烧结时间为３６０ｍｉｎ时出现了晶粒异常生长．ＨＲＥＭ分析表明，晶界有液相存在．

钛酸锶钡基陶瓷铁电可调微波介质材料的研究进展

综述了钛酸锶钡基陶瓷铁电可调微波介质材料的研究进展,着重从离子掺杂和介质材料复合两个方面概括分析了当前Ba1-xSrxTiO3(BST)基铁电陶瓷微波介质可调材料的发展状况,同时对比分析了两种方法的优缺点.

钛酸锶钡-氧化锌复合陶瓷的结构与介电性能

分别采用熔盐法和固相反应法预制的Ba0.85Sr0.15TiO3（BST）粉体,制备了BST-ZnO复合陶瓷。对陶瓷的晶相组成、微观形貌特征及介电性能进行了研究。结果表明,BST-ZnO复合陶瓷微观结构及介电性能受BST粉体性质的影响显著。以熔盐法预制BST粉体时,陶瓷的ZnO晶粒显著长大,其εr可达104量级。而以固相反应法预制BST粉体时,陶瓷的ZnO晶粒较小。当r（BST：ZnO）=0.4时产生纤维状ZnO晶粒,并在16-20℃附近出现与BST材料相似的相变特征。

钛酸锶钡陶瓷的铁电极化疲劳效应

用微分电滞回线谱分析方法研究了钛酸锶钡Ba0.95Sr0.05TiO3(BST)陶瓷圆片的铁电极化疲劳效应,发现其疲劳过程可以分成三个阶段,当反转次数在105-106次时出现老化效应,反转106-108时出现疲劳效应,反转108次以上则样品完全疲劳,铁电性几乎消失。

低介高可调性钛酸锶钡陶瓷的研究

通过陶瓷烧结工艺研究了Ba_(0.6)Sr_(0.4)(Zr_(0.2)Sn_xTi_(0.8-x))O_3材料。性能测试结果表明,该固溶体是一种优异的可调材料,当x=0.03时,在1.5 k V/mm电场下,介电常数低于2000,可调性达到27.9%,介电损耗低至0.00010(100k Hz,室温)。XRD结果显示该固溶体是典型的钙钛矿结构。

微波烧结钛酸锶钡陶瓷材料的介电性能

采用碳酸盐固相合成法制备Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)粉体,应用微波烧结技术将粉体烧结成陶瓷。对样品的介电性能进行了测试,研究分析了材料的介电性能,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能对比。结果表明:微波烧结成瓷温度和时间较传统制备工艺大大降低,分别为1 300℃和30 min,可以获得晶粒尺寸5μm以下的BST陶瓷;材料的εr变化不大,但tanδ大幅降低。

钛酸锶基陶瓷材料中微量物相鉴定

对具有优良介电性能的高频热补偿多层陶瓷电容器材料 (Sr,Ca)TiO3 系统进行了研究 ;X射线粉末衍射法研究表明当瓷料中钛酸锶烧块 (简称ST)与钛酸钙烧块 (简称CT)摩尔比为nST∶nCT ≈70∶30时 ,主晶相为具有钙钛矿型结构的 (Sr,Ca)TiO3 固溶体 ;微量次晶相为具有钨青铜结构的新化合物铌酸钛钡Ba6Ti2Nb8O30。

La、Cr掺杂对钛酸锶钡陶瓷调谐性能的影响

针对可调谐微波器件对材料高介电可调性与低介电损耗的性能需求,采用传统固相烧结法,设计并制备了具有优异调谐性能的施受主复合掺杂(Ba_(0.675) Sr_(0.325))1-0.005 La 0.005 Ti_(1-x) Cr_(x)O_(3)(x=0.3%、0.5%、0.7%、1.0%)陶瓷。引入施主杂质La取代A位元素改善介电可调性,受主杂质Cr取代B位元素降低介电损耗,并改变施主/受主掺杂比,研究了施主/受主掺杂比对钛酸锶钡(BST)陶瓷微观结构与电学性能的影响规律。实验结果表明:随着受主杂质摩尔分数的增加,晶粒尺寸先增大后减小,致密度先提升后降低,即合适的施主/受主掺杂比更有利于试样的致密化;当Cr 3+的摩尔分数为0.7%时,试样的调谐性能最佳,其介电可调性为83.6%,介电损耗为0.0041,优值因子可达到204,此时,试样的击穿场强达到14 kV/mm。研究结果可为材料在强外加电场下使用稳定性提供参考。

二氧化硅掺杂钛酸锶钡陶瓷的介电性能与电卡效应

采用传统的固相反应法制备二氧化硅(SiO2)掺杂钛酸锶钡(Ba0.65Sr0.35TiO3,BST)陶瓷(BST+x%SiO2),研究了掺杂二氧化硅对BST陶瓷的物相、微观形貌、介电性能及电卡效应的影响。结果表明:掺杂二氧化硅并未改变BST陶瓷的晶型结构,但有助于提升晶粒的均匀性和材料介电性能频率的稳定性。随着二氧化硅掺杂量增加,BST陶瓷的介电常数呈现单调递减趋势,介电弥散特性逐渐增强。二氧化硅的掺杂有利于提升BST陶瓷的电卡性能,其中BST+3%SiO2陶瓷具有最优的电卡效应,在30℃下可获得最大电卡绝热温变(ΔTmax),ΔTmax和ΔTmax/ΔE分别为1.6℃、8.00×10^-7℃·m/V,电卡效应半峰宽(Tspan)为10℃左右。

基于钛酸锶钡陶瓷的宽带频率选择表面设计

设计了一种基于钛酸锶钡陶瓷的新型宽带频率选择表面,其基本单元尺度为亚波长,按照三角晶格进行排列。通过调节单元的共振频率,实现了三个共振模式耦合而形成宽带工作的阻带。模拟结果表明,电磁波在0°入射的时候,频率选择表面的带宽为7.8 GHz。当钛酸锶钡陶瓷的相对介电常数由115降低到85时,阻带带宽可以增大到8.7 GHz。该设计具有良好的宽带特性,在电子对抗和隐身领域具有重要的军事价值。