(Zr_(0.7)Sn_(0.3))TiO_4陶瓷介电性能与工艺参数关系的回归分析

用回归分析方法得到了(Zr0.7Sn0.3)TiO4陶瓷的介电性能ε和δ与其工艺参数(CuO、ZnO)和玻璃的添加量(分别为x1、x2、x3 wt%)及预烧和烧结温度(分别为x4×103和x5×103℃)之间的定量关系:ε＝10.9731-1.4559x1+9.9154x2+1.9776x3-3.3160x22-0.2286x23-200.1697x24-161.9102x25+375.1160x4x5;lg(tanδ)＝-38.5876-0.6452x2+0.1235x3+31.2221x4+30.3861x5+0.1100x21+0.2077x22-0.0106x23-27.4317x4x5.能对给定工艺参数下的介电性能进行预测,并能确定满足特定介电性能的工艺参数,有助于加快电子陶瓷材料的研究.

(Zr_(0.7)Sn_(0.3))TiO_4陶瓷性能预报的支持向量回归模型

将支持向量回归方法用于(Zr0.7Sn0.3)TiO4陶瓷的配方性能关系研究中,分别建立了(Zr0.7Sn0.3)TiO4陶瓷介电常数和损耗角正切的支持向量回归模型,并与逆传播人工神经网络、多元线性回归模型进行了比较.用留一法分别检验了支持向量回归、逆传播人工神经网络和多元线性回归3种不同模型的预报能力,结果表明:上述3种模型对于(Zr0.7Sn0.3)TiO4陶瓷介电常数的留一法预报的平均相对误差分别为1.083%、1.632%、1.931%,对于损耗角正切的留一法预报的平均相对误差分别为0.999%、1.746%、1.414%.因此,支持向量回归模型的预报能力较好,可望在陶瓷配方设计中的多变量、非线性问题和小样本体系中发挥较好的作用,为新型介电陶瓷的性能预报和配方优化提供一条全新可靠的途径.

Characteristics of Faigue Crack Initiation in Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.7Nd-0.25Si Alloy

The characteristics of fatigue crack initiation in Ti-5AI-4Sn-2Zr1Mo-O.7Nd-O.25Si alloy wereStudied. Two modes Of fatigue crack initiation were found. The Nd-rich phase particles displaybetter resistance to fatigue crack initiation than the matrix at lower stress.

(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4陶瓷预烧和烧结工艺研究

研究了预烧和烧结工艺对(Zr0.8Sn0.2)TiO4系统陶瓷材料介电性能的影响,发现预烧温度对介电常数ε影响不大,但预烧温度过高或过低会使介电损耗tanδ增大;在一定范围内提高烧结温度能使ε增加,但烧结温度过高或过低会使tanδ增大。XRD分析表明,在1100°C预烧,1150°C烧结的该系统主晶相是(Zr0.8Sn0.2)TiO4。该系统具有优良的介电性能(1MHz):ε≈38,tanδ≤10-4,体电阻率ρv≥1013·cm,温度系数αc=0±30×10-6/°C。

复合添加剂对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4介质材料介电性能的影响

讨论在(Zr0.8Sn0.2)TiO4主晶相系统中,不同的添加剂对介电性能的影响,固定添加1%ZnO,用单因素法,探讨这种添加剂CuO、CuO-V2O5、G1玻璃和G2玻璃的量与(Zr0.8Sn0.2)TiO4材料介电性能的关系。找出一种既能有效改善主晶相又低成本的添加剂,用X射线衍射仪对其进行物相分析。研究结果表明,当G2玻璃的添加量等于2%时,得到了介质损耗tgδ最小、烧成温度为1320℃的材料,有望用作微波陶瓷。

添加剂对(Zr,Sn)TiO_4系统高频陶瓷介电性能的影响

用一般的电子陶瓷工艺在中温 (115 0℃ )烧结条件下制备了 (Zr ,Sn)TiO4 系统多层陶瓷电容器 (MLCC)用高频陶瓷材料。通过向系统中加入CuO ,ZnO ,BaCO3 ,SrCO3 和G(玻璃 )等添加剂 ,达到了降低烧成温度并提高介电性能的效果。研究了各添加剂对系统介电性能的影响。制得的陶瓷材料具有优异的介电性能 :在 1MHz下 ,ε≈ 38,Q =1/tanδ≥ 10 4 ,ρV≥ 10 11Ω·m ,αC=(0± 30 )× 10 -6·℃ -1。

球磨工艺和复合掺杂对(Zr,Sn)TiO_4微波介质陶瓷的性能影响

为了提高(Zr,Sn)TiO4(简称ZST)陶瓷的微波介电性能,研究了球磨介质和复合掺杂1 wt%ZnO与0~0.8 wt%WO3对ZST陶瓷性能的影响。选择玛瑙球和氧化锆球作球磨介质,采用固相法制备粉料,用闭腔法测试陶瓷样品的Q·f值和频率温度系数()。研究结果表明,陶瓷罐配玛瑙球时,玛瑙球磨损明显,降低ZST陶瓷的Q·f值;聚氨酯罐分别配玛瑙球和氧化锆球时,掺杂等量WO3的ZST陶瓷样品的Q·f值有差别,前者明显小于后者;ZST陶瓷的Q·f值随WO3添加量的增加而不断提高,从正值变化到负值。当掺杂0.8 wt%WO3,采用氧化锆球球磨时间6 h,1330℃×2 h烧结的陶瓷具有良好的微波介电性能:=38.3,Q·f=45300 GHz,=-2.2 ppm/℃。

(Zr,Sn)TiO_4薄膜的制备及电性能研究进展

从对薄膜材料不断增长的性能要求出发,介绍了(Zr,Sn)TiO4薄膜的晶体结构特征,主要阐述了其已有的制备工艺及电性能的研究进展。提出(Zr,Sn)TiO4薄膜的制备方法将得到拓展和改进,指出了其今后的研究方向。

(Bi_2O_3、ZnO)对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4介电性能的影响

采用常规固相合成工艺研究了添加剂Bi2O3、ZnO等对(Zr0.8Sn0.2)TiO4的烧结性能、微观结构和微波介电性能的影响。结果表明,陶瓷的烧结温度随着Bi2O3含量的增大而降低,而陶瓷的最大烧结密度随着Bi2O3的增大而增大;当w(Bi2O3)>3%时,其烧结可降低至1175℃;各种材料配方均能烧结出致密的陶瓷。陶瓷的介电常数随着Bi2O3含量的增大而略有增大,但增加幅度较小;而材料的介电损耗则随Bi2O3含量的增大而增加,且增大幅度较大。当w(ZnO)=1%、w(Bi2O3)=3%时,可在1190℃获得致密的陶瓷,在测试频率1 MHz下,介电常数约41,介电损耗为1.5×10-4,其综合微波介电性能最佳。

高性能无铅压电材料Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_(3-x)-(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3单晶和薄膜的制备

具有三相点准同型相界附近成分的Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3无铅压电材料,具有优异的铁电、压电性能,作为一种具有潜在应用前景的无铅压电材料得到广泛关注。利用溶胶-凝胶法制备了该成分的薄膜以及尝试了利用浮区单晶炉的单晶生长工艺。利用XRD对薄膜和生长的晶体样品进行了物相鉴定;用AFM表征了薄膜的表面形貌;用TFAnalyz-er2000HS铁电测试系统测试了其电滞回线;还分析了气氛对晶体生长和紫外-可见透过光谱的影响。

MgO/SrO/La_2O_3多元添加对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4微波陶瓷结构性能影响

基于液相促进固相反应烧结机制,设计Mg O/Sr O/La_2O_3多元复合添加(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4(ZST)体系,探究复合添加剂对ZST陶瓷的物相组成、微观结构、烧结特性以及高频介电性能等参数的影响。实验结果表明:陶瓷的主晶相均为ZST相;适量添加Mg O/Sr O/La_2O_3可以有效地降低ZST陶瓷的烧结温度,获得较优的微波介电性能;但Mg O添加量的增多对材料的综合性能有小幅度的影响;Sr O的添加量过大会造成晶粒的不完全生长、瓷体不致密和气孔的增多,从而导致材料的密度、介电常数和Q×f值的下降;此外,添加剂对陶瓷的频率温度系数(τ_f)影响不大。在复合添加0.2wt%Mg O、0.6wt%Sr O、1.0wt%La_2O_3时,1300℃保温5 h的ZST陶瓷综合性能优异:ρ=5.14 g/cm^3,ε_r=40.11,Q×f=51000 GHz(f=5.61 GHz),τ_f=-2.85×10^(-6)℃^(-1)。

(Zr,Sn)TiO_4系微波介质陶瓷的研究进展

本文从晶体结构、固溶体性质、组成改性、制备、性能等方面对(Zr,Sn)TiO4系微波陶瓷的发展现状进行了详细介绍,并指出了研究和应用前景。

Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4微波介质陶瓷材料的掺杂改性

以Zr0 .8Sn0 .2 TiO4 作为主配方 ,以ZnO ,La2 O3,Fe2 O3和NiO作为改性剂 ,采用传统陶瓷制备工艺 ,对其进行了掺杂改性的初步探索。在优选的配方和工艺条件下 ,得到Zr0 .8Sn0 .2 TiO4 添加0 .5wt%ZnO(即质量分数为 0 .5 %的ZnO)的相对介电常数εr≈ 33.2 31,品质因数Q≈ 5 5 2 8(7GHz) ;添加 0 .5wt %ZnO ,0 .5wt%Fe2 O3和 0 .2wt%NiO ,其εr≈ 33.73,Q≈ 5 2 5 4(7GHz) ;添加 1wt%ZnO和 0 .5wt %La2 O3,材料的εr≈ 37.996 ,Q≈ 4 72 3(7GHz)。

(Zr,Sn)TiO_4系微波介质陶瓷的掺杂改性研究现状

(Zr,Sn)TiO4系微波介质陶瓷因具有适中的介电常数εr,较高的品质因数Q和近零的谐振频率温度系数τf,被广泛的用于制造谐振器、滤波器等微波元器件。本文综述了不同添加剂对(Zr,Sn)TiO4的掺杂改性机理,并指出了其研究方向。

微乳液法制备Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4微波介质陶瓷粉体

以水/环己烷/OP-10/正戊醇四元油包水微乳体系中的微乳液滴为纳米微反应器,通过微反应器中增溶的硫酸锆+四氯化钛+硫酸锡和沉淀剂发生反应,制备超细Zr0.8Sn0.2TiO4粉体。采用XRD分析、TGA-DTA分析、SEM形貌观察等方法进行表征。结果表明,微乳体系中的硫酸锆+四氯化钛+硫酸锡溶液浓度、水与表面活性剂的摩尔比对粉体的特性有较大影响。

降温速率对Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4陶瓷微波特性的影响

以Zr0.8Sn0.2TiO4(ZST)作为主配方,以w(WO3)=0.25%和w(ZnO)=1%作为改性剂,采用传统的固相法工艺,在烧结环节对其进行降温速率的研究。通过对样品的线性收缩率的测量知1 340℃是最佳的烧结温度。在1 340～1 000℃的降温过程中研究了不同的降温速率对ZST微波性能的影响。对不同降温速率的样品进行了密度测量。结果表明,降温速率为10℃/h时,样品的密度5.05g/cm3最大。通过X线衍射(XRD)分析仪及矢量网络分析仪对其样品晶体结构和微波介电性能进行了分析。实验结果表明,少量的WO3和ZnO加入可使ZST的烧结温度降低到1 340℃;降温速率的减缓会改变晶格尺寸,使晶格体积缩小。微波性能测试最佳结果为在1 340℃烧结、10℃/h降温速率处介电常数为36.88,品质因数与频率之积Q×f值为35 000GHz(7.8GHz)。

0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3-0.5Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3纳米线的定向排列及其压电性能

通过静电纺丝制备了定向排列的0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3-0.5Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3(BCZT)纳米线,并利用纳米线制备了纳米发电机。研究了定向排列纳米线对纳米发电机输出性能的影响。X射线粉末衍射谱和拉曼光谱显示:制备的纳米线具有良好的四方相钙钛矿结构。扫描电子显微镜照片显示,利用平行电极收集器可以实现大部分纳米线的定向排列。测试了纳米发电机的压电性能,结果显示:基于定向排列纳米线的纳米发电机平均输出电流为89.69 n A,而基于无序排列纳米线的纳米发电机平均输出电流为52.36 n A。相比而言,发电机的电流输出性能提升了71.3%。利用发电机制备的自供电式可穿戴肢体动作传感器响应非常好,能在不需要外部电源的情况下很好地区分不同肢体部位的弯曲动作。

均相法制备SnO_2-ZrO_2/ZST陶瓷及其Q值的研究

以ZrOCl2·8H2O和SnO2为原料,用均相共沉淀法制备纳米ZrO2包裹SnO2粉体(SnO2-ZrO2),再以SnO2-ZrO2粉体、SnO2、TiO2和ZrO2为原料,用固相法制备(Zr0.8Sn0.2)TiO4(ZST)陶瓷。TEM观察证明:SnO2-ZrO2粉体是纳米ZrO2包覆微米SnO2粉体。用该粉体制备的ZST陶瓷研究表明:SnO2-ZrO2粉体能降低ZST陶瓷烧结温度和改善介电性能。XRD和SEM分析表明,ZST陶瓷的主晶相是单相(Zr0.8Sn0.2)TiO4;用SnO2-ZrO2(Sn4+/Zr4+摩尔比为13.07∶1)取代SnO2的陶瓷显微结构呈现出发育良好的晶粒,分布均匀,气孔少。在烧结温度为1270℃时,得到了Q值为4390(10 GHz),εr为36.8,τf为-3.1×10-6/℃的微波介质陶瓷。

复合添加La_2O_3/MgO对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4陶瓷性能的影响

讨论了复合添加La2O3/MgO对(Zr0.8Sn0.2)TiO4介质陶瓷烧结机制和微波介电性能的影响。结果表明,La2O3/MgO对(Zr0.8Sn0.2)TiO4的烧结有一定的促进作用,但La2O3/MgO添加量的增大会造成晶格缺陷和残留气孔的增多,从而导致材料的密度和Q×f降低。在1320℃保温12h、La2O3/MgO添加量为0.9wt%时,(Zr0.8Sn0.2)TiO4介电性能最好,其εr=37.14,Q×f=36600,τf=7.77×10-6/℃。

沉淀法制备SnO_2-ZnO/ZST陶瓷及其Q值的研究

以Zn(NO_3)_2·6H_2O和SnO_2粉体为原料,采用沉淀法制备纳米ZnO包裹SnO_2粉体(SnO_2-ZnO),用TEM观察和表征了纳米ZnO包覆微米SnO_2粉体。再以SnO_2-ZnO粉体、SnO_2、TiO_2和ZrO_2为原料,采用固相法制备SnO_2-ZnO/ZST陶瓷。ZST陶瓷研究表明:SnO_2-ZnO粉体能降低ZST陶瓷烧结温度和改善介电性能。当SnO_2-ZnO中ZnO加入量为(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4陶瓷的0.8wt.%和烧结温度为1260℃时,得到了Q值为4200.8(10 GHz),ε_r为38.2,体积密度为5.25 g/cm^3的微波陶瓷。