硅酸钛钡高温压电晶体及其传感器件研究进展

压电材料作为重要的功能材料,由其制备的结构健康检测器件已被广泛应用于国民经济的诸多领域。随着现代工业技术特别是航空航天、核电能源和智能制造等的发展,各类高温工况环境对压电材料的性能提出了更高的要求,因此研制综合性能优异的高温压电材料并将其应用到具有更高服役温度的传感器件中受到了研究者的广泛关注。硅酸钛钡(Ba_(2)TiSi_(2)O_(8),BTS)晶体具有较高的电阻率、较低的介电损耗和优良的压电性能,是一种具有良好应用前景的高温压电单晶材料。本文主要介绍了BTS晶体的提拉法生长制备工艺、单晶电弹性能表征、材料相变调控以及采用该晶体为核心元件研制的声表面波传感器和高温振动传感器的研究进展,最后对新型高温压电晶体及其传感器件的研发进行了总结和展望。

掺杂钛锡酸钡基陶瓷的制备及电性能研究

采用固相合成工艺制备了Li-Al(简称LA)掺杂Ba1-x(LA)x(Ti_(0.91)Sn_(0.09))O_(3)-0.6%MnO_(2)陶瓷,研究了LA掺杂量对钛锡酸钡基陶瓷物相组成、相对密度、晶粒尺寸、介电性能和压电性能的影响。结果表明,LA掺杂钛锡酸钡基陶瓷都为ABO3型钙钛矿结构,(022)和(200)晶面的衍射峰会随着掺杂量增加而逐渐右偏移;随着掺杂量x从0增加至2.5%,LA掺杂钛锡酸钡基陶瓷的相对密度先增后减,在x=0.5%时取得最大值(93.7%)。相同频率下LA掺杂钛锡酸钡基陶瓷的介电常数从大至小顺序为:0.5%>1.0%>0>1.5%>2.0%>2.5%;LA掺杂量为0.5%时钛锡酸钡基陶瓷的介电常数最高。随着LA掺杂量从0增加至2.5%,压电系数d33、平面机电耦合系数Kp和相位角θmax都表现为先增后减趋势,在x=0.5%时取得最大值。x=0~1.0%时LA掺杂钛锡酸钡基陶瓷具有较好的压电温度稳定性和较高的退极化温度。钛锡酸钡基陶瓷中适宜LA掺杂量为0.5%。

电子陶瓷材料钛酸钡的共沉淀合成方法研究

论述了用TiCl4 和BaCl2 ·2H2 O作反应物、(NH4 ) 2 CO3 和NH3·H2 O作沉淀剂共沉淀合成钛酸钡的新方法 .研究了反应条件对产品质量的影响 .所制备的钛酸钡粉体纯度高 (>99.5 % ) ,粒径小 (<1m) ,钡钛比合适 (xBa/xTi=0 .98～ 1.0 2 ) .

钡钛醋酸盐凝胶制备BaTiO_3粉体

本文报道了用ｓｏｌ－ｇｅｌ法制备钡钛醋酸盐凝胶，并分别作高温灼烧和水热处理制备ＢａＴｉＯ３粉体。通过对产物的表征，比较了这两种处理过程，进而对水热条件下陶瓷粉体的形成机理作了探讨。由于水热条件，凝胶在反应介质中溶解，进而结晶形成晶粒，因此所形成的ＢａＴｉＯ３晶粒线度小（小于１００ｎｍ）；线度分布范围窄；晶粒形貌完整。

沉淀—络合滴定法快速测定陶瓷钛酸钡纳米粉中钡钛的含量

本文采用沉淀—络合滴定法快速测定了陶瓷钛酸钡纳米粉中钡钛的含量,测定中采用过氧化钠作共熔剂加热熔解钛酸钡,试样水溶后加浓盐酸得到澄清度良好的样品溶液;采用EDTA返滴定法测定了钛酸钡试样中的钡和钛的含量,且过程中EDTA过量3倍;获得测定结果中钡的标准偏差为0.039%、钛的标准偏差为0.049%,方法简便快速、测定成本低,取得了满意的结果.

白云鄂博原型钡铁钛石晶体化学研究的新进展

钡铁钛石是白云鄂博REE-Nb-Fe矿发现的首个新矿物。迄今,已逾半个世纪。但是,关于原型钡铁钛石的化学分子式却有不同的表述,有的甚至殊异。拙文对这些写法各异的分子式进行了梳理,结合我们和国内外对原型钡铁石及其类似矿物的晶体结构测定,运用其最初发表的化学成分,按3种方法,重新计算矿物单位分子式中的离子数并分别加以评估。在此基础上,对原型钡铁钛石的晶体化学式作了初步改进。再者,关于原型钡铁钛石的晶胞参数,国内外亦存在歧见。主要根据晶体结构初步精修,借鉴东海产钡铁钛石晶体结构精测的启示,对原型钡铁钛石的真晶胞参数作了持之有据的推论。看来,原型钡铁钛石仍有深入研究的必要。可以肯定,它的晶体化学式、晶胞参数和晶体结构需要厘正、辩正和修正。

山东金伯利岩中的钛钡铬石-钛钾铬石系列

山东金伯利岩中的副矿物钛钡铬石、钛钾铬石在我国属首次发现,它们是锶钛铁矿族一个类质同象系列的大阳离子分别以Ba和K为主的两种新矿物。本文通过化学成分、穆斯堡尔谱、反射光谱、X射线粉晶衍射等分析研究,为这两种矿物提供了有意义的矿物学资料。

化学共沉淀法制备草酸氧钛钡的研究

通过控制pH值、反应温度等因素用化学液相共沉淀法从草酸铵溶液中制备了草酸氧钛钡(BTO),经过热分解转化成高纯、超细、化学配比精确的BaTiO_3粉末,采用TG、DTA及XRD等分析,提出了可能的热解机理并证实了在pH>5时生成的草酸氧钛钡不是化学计量的单一组分,而是水合氧化钛(TiO(OH)_2·1.5H_2O)嵌入草酸钡(BaC_2O_4·0.5H_2O)中形成的混合物,其化学配比受沉淀时pH值、混合顺序等工艺参数的影响。

电子陶瓷粉BaTiO_3的液相合成技术Ⅰ．前驱体草酸氧钛钡形成机理及制备技术研究

本文在分析草酸氧钛钡形成机理的基础上，提出ＴｉＯ￣（２＋）与草酸混合，控制一定的ｐＨ值，首先生成（ＮＨ＿４）＿２［ＴｉＯ（Ｃ＿２Ｏ＿４）＿２］配合物，然后与ＢａＣｌ＿２溶液进行复分解反应制备ＢａＴｉＯ＿３的前驱体——草酸氧钛钡的新工艺。用化学分析法对前驱体Ｂａ／Ｔｉ比进行分析，采用ＸＲＤ、ＳＥＭ，ＢＩ—９０激光散射粒度仪对前驱体的晶型，颗粒大小，形貌以及粒径分布进行分析。结果表明：用该法所合成的前驱体组分确定，粒径小，分布窄，近似球形，煅烧后为高纯的ＢａＴｉＯ＿３。

高纯钛酸钡粉体的研制

本文用草酸沉淀法制备钛酸钡粉体，并据正交试验结果选择出最佳反应条件，同时对合成的ＢａＴｉＯ（Ｃ２Ｏ４）２·４Ｈ２Ｏ和ＢａＴｉＯ３进行了化学分析和物相分析．

电子陶瓷粉BaTiO_3的液相合成技术（Ⅲ）──前驱体草酸氧钛钡的热分解反应动力学研究

以Ｂｒｏｄｉｏ线性化简单图解法对前驱体草酸氧钛钡热分解过程中三段动力学参数进行了计算。结果表明，三段热分解的反应级数分别为２、２和０，活化能为９６．８、１６５．１和１７２．２ｋＪ／ｍｏｌ，频率因子为１．０３×１０^（１１）、５．６４×１０~８和２．６３×１０~６ｓ^（－１）．由热分解动力学参数优化热处理工艺制得高纯超细ＢａＴｉＯ_３粉体。

并加共沉淀法合成钴钛取代M型钡铁氧体中的协同共沉淀效应和配位效应

采用金属腐蚀状态图(E pH图)、热力学计算和并加共沉淀实验研究了化学共沉淀过程中pH值对合成钴钛取代M型钡铁氧体BaCoTiFe10O19共沉淀反应的影响。结果发现,E pH图法和热力学计算方法得到的Fe3+、Ti4+、Co2+和Ba2+离子理想完全共沉淀的最小pH值分别为9和7.9,而并加共沉淀实验表明在900℃煅烧共沉淀物2h的条件下形成单相BaCoTiFe10O19需要的实际最小pH值为8.5。这3种不同结果的产生原因可用并加共沉淀法合成钴钛取代M型钡铁氧体的共沉淀反应中同时存在阳离子的协同共沉淀效应和阴离子的配位效应解释。

电子陶瓷用钛酸钡纳米粉中钡钛的分析方法对比

本文对两种分析方法进行了实验比较,分别测定了电子陶瓷用钛酸钡纳米粉体中钡钛的含量.硫酸钡重量法与铝还原法测定钡钛的标准偏差为0.047%和0.055%;且测定钛的准确度较高.络合滴定法测定钡钛的标准偏差为0.039%和0.049%;且测定钡的准确度较高,同时具有快速简便的特点.

超细高纯草酸氧钛钡的中间试验

在小试基础上，进行了草酸氧钛钡的中间试验，研究表明：１）四氧化钛水解工序放大后由于散热面积的不足，仅靠冰水混合物作为冷却剂己不能满足生产要求，采用加入添加剂的方法使水解过程可在较高的温度下进行，且得到的水解液能稳定保存。２）共沉淀工序中加入晶种有利于产物粒度分布的均匀性，同时，也有利于产物的洗涤除杂：３）研究的产品在国内处于领先水平，产品质量指标接近（部分指标超过）国际先进水平。

均分散胶体的研究──Ⅷ．草酸钛酰钡均分散颗粒的制备、组成及应用

本文提出了制备草酸钛酰钡均分散颗粒的优选条件．对此条件下制备的均分散颗粒进行了化学分析、ＴＧＡ、ＩＲ分析并确定了其化学组成．将此种颗粒灼烧成氧化物后，基本上可保留原形貌．用ＢａＯ·ＴｉＯ２均分微颗粒与Ｙ２Ｏ３均分散颗粒烧制成ＢａＴｉＯ３均分散陶瓷，以达到控制陶瓷超微结构均匀的目的．

电子陶瓷粉BaTiO_3的液相合成技术Ⅱ前驱体草酸氧钛钡热分解机理研究

本文对液相合成ＢａＴｉＯ＿３的前驱体草酸氧钛钡采用ＩＲ、ＸＲＤ分析手段跟踪不同分解温度下其组分及晶型的变化规律，结合ＭＲ—ＧＣ、ＤＴＡ和ＴＧ等分析结果，阐述了草酸氧钛钡的热分解机理。分析结果表明前驱体在２００℃之前脱除四份结晶水成无定形，２２０～４７０℃时是无水草酸氧钛钡分解为ＢａＣＯ＿３和ＴｉＯ＿２并放出ＣＯ、ＣＯ＿２气体，７５０℃时是固相ＢａＣＯ＿３和ＴｉＯ＿２之间的反应生成立方晶型的ＢａＴｉＯ＿３，在１０００℃时已转变为单纯的四方晶型ＢａＴｉＯ＿３。

电极材料对高折射钛钡玻璃光学性能的影响

研究了不同材质的材料对钛钡玻璃光学性能的影响,探讨利用电熔工艺制备高钛钡玻璃珠的可行性。结果表明相对于Al_2O_3,SiO_2更易使钛钡玻璃颜色着色。而金属钼能显著降低钛钡玻璃的透过率,在静态试验中明显变黑。而2%含量的SnO_2对钛钡玻璃的颜色影响有限。考虑到实际侵蚀量更低,因此只要熔制工艺控制适当,能实现钛钡玻璃的电熔化。

钛钽镁酸钡的合成及其微波介电性

以Ba(Mg1/3Ta2/3)O3为基,通过不同量的Ti取代实验,探讨Ti取代对Ba(Mgx/12Ta2x/12Ti12-x/12)O3瓷(1/3＜x＜4=(简称BMTT)介电性能和结构的影响.结果表明:Ti4+与Mg2+,Ta5+离子对构成类质同相代换,形成Ba(Mgx/12Ta2x/12Ti12-3x/12)O3(1/3≤x≤4)系列新固溶体,与Ba(Mg1/3T2/3)O3具有相同的晶体结构.当体系组成蜝a(Mg1/6Ta1/3Ti1/2)O3时,在1480℃下烧结保温3h所制备的材料微波介电性能为:εr=89,Q×f=12 700GHz(6GHz下),τf=1.9×10-4/℃.

钡钛钕系介质材料的烧结和介电性能研究

研究了中温烧结的BaO-TiO2-Nd2O3系陶瓷的介电性能。实验结果表明,在这一系统中分别或联合掺入适量的PbO、Bi2O3、CuO、V2O5、2Bi2O·33TiO2和Bi2O3·2TiO2可以降低系统的烧结温度,拓宽烧成温度范围,并有助于改善介电性能,增大介电常数,从而得到了介电性能优良的高频陶瓷材料。

聚苯胺修饰草酸氧钛钡电流变性能的研究

采用原位氧化聚合法对草酸氧钛钡(BTO)粒子进行聚苯胺(PAn)修饰。发现聚苯胺的修饰极大地改善了草酸氧钛钡粒子与硅油的浸润性和所配制的电流变液的力学性能。当聚苯胺的修饰量为1.7%时,复合粒子表现出最佳的电流变效应,其静态剪切应力高达54.5kPa,是未修饰草酸氧钛钡粒子电流变液剪切应力的3.3倍。界面极化能力的增强和浸润性的改善是其ER性能显著提高的主要原因。