Ba1-x(Na0.5Bi0.5)xZr0.1Ti0.9O3陶瓷的制备及性能研究

采用固相法制备Ba1-x(Na0.5Bi0.5)xZr0.1Ti0.9O3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷,并研究Bi、Na共同掺杂对Ba Zr0.1Ti0.9O3陶瓷结构、相组成、介电和铁电性能的影响。研究表明,Bi、Na共掺杂可以降低Ba Zr0.1Ti0.9O3陶瓷的烧结温度,并且在现有的掺杂水平下,所得陶瓷均为单一钙钛矿结构。陶瓷的相对介电常数在x=0.05时,由未掺杂的800增至最大值1700左右。陶瓷的介电损耗随Bi、Na掺杂量的增加,呈增加趋势。铁电性研究表明,随Bi、Na掺杂量的增加,存在漏电流增大的趋势,使得铁电性恶化,当含量超过0.1后呈现非铁电性。由以上可知,掺杂少量的Bi、Na,可以在一定程度上提高Ba Zr0.1Ti0.9O3陶瓷的介电性。

CuO/CeO_2共掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3无铅压电陶瓷性能研究

采用固相反应法制备了CuO、CeO2共掺杂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了CuO的掺杂量对所制陶瓷晶体结构、压电及介电性能的影响。结果表明:CuO的加入,进一步降低了预先经0.05%(质量分数)CeO2掺杂的BCZT陶瓷的烧结温度;在1 250℃烧结时,仍可获得纯钙钛矿结构的BCZT陶瓷。当CuO掺杂量为质量分数0.2%时,所制BCZT陶瓷具有最佳的压电性能:d33=370 pC/N,tC约为93℃,tanδ=0.0147。

Ba_(0.95)Ce_(0.9)Y_(0.1)O_(3-α)固体氧化物的离子导电性及其燃料电池性能

以Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α氧化物陶瓷为固体电解质 ,以多孔性Pt为电极材料 ,分别组成氢、氧浓差电池和氢_空气燃料电池 ,测定了 6 0 0～ 10 0 0℃范围内的浓差电池电动势 ,燃料电池的放电性能和电极极化性能 .结果表明 ,Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α在氢气氛中几乎是一个纯质子导体 ,在氧气氛中是氧离子与电子空穴的混合导体 ,氧离子迁移数在 0 .3～ 0 .5之间 ,在氢_空气燃料电池条件下显示出混合离子 (质子 +氧离子 )导电性 ,总离子迁移数大于 0 .9.该燃料电池性能良好 ,Pt电极极化性能很小 ,最大输出电流密度为 6 80mA·cm- 2 (10 0 0℃ ) ,最大输出功率密度为 16 0mW·cm- 2 (10 0 0℃ ) .

Ba_(0.98)Ce_(0.9)Y_(0.1)O_(3-α)固体电解质的离子导电性

用高温固相反应法制备了非化学计量性固体电解质Ba0 .98Ce0 .9Y0 .1O3 -α,分别用氢浓差电池及氧浓差电池方法研究了在 60 0～ 10 0 0℃范围Ba0 .98Ce0 .9Y0 .1O3 -α的离子导电特性。结果表明 ,Ba0 .98Ce0 .9Y0 .1O3 -α固体电解质在氢气气氛中几乎为纯质子导体 。

高压电常数(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1-x)Sn_x)O_3陶瓷结构与性能研究

采用传统固相法制备了（Ba0.85Ca0.15）（Ti0.9Zr0.1-xSnx）O3 （CBTZS-x）无铅压电陶瓷, 研究了不同Sn含量（x=0~0.1）对CBTZS-x陶瓷相结构、介电以及压电性能的影响。实验结果表明： 所有样品均为纯钙钛矿结构; 随着Sn含量增加, 室温下样品逐渐由三方和四方相共存结构转变为四方相结构, 且三方-四方相转变温度TR-T和居里温度TC均逐渐减小, 当x=0.04时, TR-T更接近于室温, 此时表现出优异的压电性能; 样品的剩余极化强度Pr和矫顽场Ec随着x增加均呈现出减小的趋势, 而相对介电常数εr则逐渐增大。当x=0.04时, CBTZS-x材料的综合性能最佳： d33=665 pC/N, kp=55.6%, εr=4520, Pr=12.5 μC/cm2, Ec=1.6 kV/cm, 表明该陶瓷材料具有很好的应用前景。

预烧温度对(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Hf0.1)O3压电陶瓷电性能的影响

采用固相法分别在1100~1250℃的预烧温度下制备了(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Hf_(0.1))O_3(BCHT)无铅压电陶瓷,通过对所制备陶微观结构和电性能的测试,发现:所有样品均具有纯的钙钛矿结构;随预烧温度的增加,室温下样品逐渐由四方相向三方相转变,预烧温度在1150~1250℃时两相共存;样品的压电常数d33、剩余极化强度Pr均随预烧温度的升高呈现先减小后增加的趋势,相对介电常数ε_r、弥散系数γ呈现先增加后减小的趋势,而矫顽场Ec则逐渐降低。样品的综合性能在预烧温度1250℃处达到最佳值:d_(33)=525 pC/N,Pr=10.2μC/cm^2,E_c=1.30 kV/cm,ε_r=17699,γ=1.65,表明该材料具有良好的应用前景。

Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09))_(0.99)Al_(0.01)O_3陶瓷的介电弛豫特性

采用固相反应法制备了Ba1-xBix(Ti0.91Zr0.09)0.99Al0.01O3陶瓷,借助XRD、Agilent4284A、ZT-I电滞回线测量仪,研究了Bi3+和Al3+共掺杂后对陶瓷的相结构和介电特性的影响。研究结果表明,掺杂后Ba(Ti0.91Zr0.09)0.99Al0.01O3陶瓷的体积密度在x=0.03时,可达5.859 g/cm3,XRD结果显示,在x≤0.01时,衍射峰具有单一的四方BaTiO3结构,观察介电温谱(-30℃≤T≤130℃,10-1kHz≤f≤103kHz,其中f为频率)可发现陶瓷从正常铁电体转变成弛豫铁电体,电滞回线显示矫顽场(Ec)和剩余极化强度(Pr)小,即Ec=0.93 kV/cm,Pr=2.63μC/cm2。

Ba0.95Ce0.9Y0.1O3—α固体氧化物燃料电池性能

以Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α为固体电解质，Pt为电极，组成氢－空气燃料电池，测定了该电池600－1000℃下电流－电压特性、电极极化特性和电解质中各电荷载流子（质子、氧离子、电子空穴）迁移数及其电导率。实验表明，该电池放电性能良好，能稳定地输出电能，1000℃时的最大输出电流密度为680mA·cm^-2。正、负Pt电极极化特性很小，放电时的电压耗损主要由电解质电阻产生。在氢－空气燃料电池条件下，Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α显示混合离子（质子＋氧离子）导电性。随着温度升高，质子迁移数减小而氧离子迁移数增大，当温度为780℃时，质子和氧离子迁移数相同（0．46），在低于780℃时，质子电导占优势，而在高于780℃时，氧离子电导占优势。

高温质子导体Ba(Ce_(0.8)Zr_(0.2))_(0.9)Y_(0.1)O_(3-δ)的合成与性能

采用低温燃烧法合成掺Zr的新型高温质子导体Ba(Ce0.8Zr0.2)0.9Y0.1O3-δ陶瓷粉体。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及激光粒度仪分别对粉体的晶型、微观形貌和粒度分布进行分析。通过控制柠檬酸用量与金属离子摩尔总量的比,直接制备出具有斜方晶钙钛矿结构的纯Ba(Ce0.8Zr0.2)0.9Y0.1O3-δ超细粉体,且粉体粒度分布均匀,平均粒径为5.55μm。粉体烧结性能实验结果表明,粉体在1 200℃发生烧结,在1 300℃下烧结致密,相对密度达到94.32%。

Nd、Ce掺杂BaTiO_3基陶瓷的研制及介电性能研究

本文采用固相法,分别用CeO2和Nd2O3掺杂钛酸钡基陶瓷,对其实验前后进行对比和物相分析,探讨了掺杂比例对其介电性能影响的规律.当w(CeO2)为0.4%时相对介电常数最大(79899),当w(CeO2)为1%时介质损耗最小(0.0223);当Nd摩尔含量为3‰时相对介电常数最大(31309),当Nd摩尔含量为1.5‰时介质损耗最小(0.0457).同时用X衍射法分析了粉体预烧前后的晶相变化和最佳掺杂比例时粉体的晶相变化.在适当条件预烧处理有助于介温谱的变化,介温特性得到改善.本文对所用的掺杂方法的可行性进行了分析.

Ba_(0.9)La_(0.1)Ce_(0.7)Zr_(0.2)Nd_(0.1)O_(3-α)陶瓷的化学稳定性和离子导电性

用高温固相反应法制备了Ba0.9La0.1Ce0.7Zr0.2Nd0.1O3-α陶瓷。粉末X-射线衍射(XRD)结果表明,该材料为单一钙钛矿型BaCeO3斜方晶结构,在高温下、CO2或水蒸气气氛中具有较高的稳定性。在500～900℃温度范围内,分别用交流阻抗谱技术和气体浓差电池方法研究了材料在不同气体气氛中的离子导电特性,并与Ba0.9Ca0.1Ce0.9Nd0.1O3-α材料的导电特性进行了比较。结果表明,在500～900℃温度范围内,干燥和湿润的氢气、氮气、空气和氧气气氛中,材料的电导率均随着温度升高和氧分压增加而增加,且材料在湿润气氛中的电导率稍高于相应的干燥气氛中的电导率(氢气气氛中则相反)。在湿润氢气中,材料的质子迁移数为1,是一个纯的质子导体;在干燥空气中,材料的氧离子迁移数为0.087～0.155,是一个氧离子与电子空穴的混合导体;在湿润空气中,材料的质子迁移数为0.001～0.004,氧离子迁移数为0.160～0.198,是一个质子、氧离子和电子空穴的混合导体。材料在干燥和湿润空气中的氧离子电导率均高于相同条件下Ba0.9Ca0.1Ce0.9Nd0.1O3-α材料的氧离子电导率。

Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09))_(1-3x/2)Mo_xO_3铁电陶瓷的相变弥散

采用固相反应法制备了MoO3施主掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷,借助Agilent4284A、ZT—I电滞回线和d33测量仪,研究了MoO3含量对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷介电性能的影响。结果表明:掺杂MoO3能降低Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷的烧结温度。当x(MoO3)为0.05时,ρv达到最佳值5.682g·cm–3;tanδ最小为0.0157;εr为2510,相变温度向高温方向移动。在所研究的组分范围内,样品表现出扩散相变铁电体的特征,但未观察到典型的介电弛豫行为。

液相烧结对Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09))O_3陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备了添加1wt%CuO-BaO混合物的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3铁电陶瓷,借助XRD、SEM、Agilent4284测试仪,讨论了加入CuO-BaO混合物对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3铁电陶瓷的烧结温度、相结构、显微组织及介电性能的影响。结果表明:添加1wt%CuO-BaO混合物,能有效降低Ba(Ti0.91Zr0.09)O3的烧结温度,室温介电常数高,介电损耗小。在1MHZ下εr=3 150,tgδ=0.06,并且伴有介电弛豫现象。

CuO掺杂对Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09))O_3陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备了CuO掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷,借助XRD、SEM、Agilent4284A测试仪,研究了CuO掺杂对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷的结构及介电性能的影响。结果表明,CuO具有细化陶瓷晶粒的作用。随着CuO掺杂量的增加,Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷的斜方-四方相变峰出现介电弛豫现象,相变点处的介电常数增加,并且居里峰出现相变弥散现象。当w(CuO)=0.38%时,斜方-四方相变峰的弛豫程度最大。

Ba_(1-x)Bi_x(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷的介电弛豫特征

采用固相反应法制备了Ba1-xBix(Ti0.9Zr0.1)O3(x=0.01,0.02,0.03,0.04)陶瓷,X射线衍射分析表明所有样品均是四方晶体结构,3%mol的Bi3+能够完全溶入钙钛矿晶格中。不同频率下Ba1-xBix(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的介电温谱显示所有样品均表现出弥散相变的特征,在x≥0.02的三组样品又表现出弛豫铁电体的特征。通过纳米极性微区和畴壁探讨了弛豫现象产生的机理。

MoO_3掺杂Ba_(0.98)Bi_(0.02)(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷的介电性能研究

采用固相反应法制备了Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)1-xMoxO3(x=0,0.01,0.03,0.05)陶瓷,研究了MoO3掺杂对Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的相结构、表面形貌和介电性能的影响。X射线衍射分析表明所有样品均是四方晶体结构,x=0.03时Mo6+能够完全溶入Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷晶格中。所有陶瓷样品均表现出弛豫铁电体的特征。掺杂MoO3后,陶瓷晶粒尺寸减小,介电常数提高,介质损耗、剩余极化强度、矫顽场强均减小。当x=0.01时,陶瓷介电性能最佳:εmax=7129(10 kHz),tanδ=0.011 6。

烧结温度对Zn-Nb共掺Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷微结构与介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Y5V型Zn、Nb共掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷,通过XRD、SEM等分析检测手段对样品进行表征。研究了烧结温度对陶瓷相组成、微观结构、介电性能及介电弛豫的影响。结果表明:样品为单一的四方相钙钛矿结构,随着烧结温度的增加,陶瓷晶粒尺寸与介电常数增大,弥散相变系数(γ)先增加后减小。当陶瓷的烧结温度为1 280℃时,陶瓷的平均晶粒尺寸约为3μm、密度(6.0346g/cm^3)与γ(1.909 2)达到最大值,室温相对介电常数(ε_r)和介电损耗(tanδ)分别为14 849和0.37%。

Ba(Sn_(0.1)Ti_(0.9))O_3粉体的熔盐法制备与性质

采用熔盐法研究了Ba(Sn0.1Ti0.9)O3铁电体粉体的制备工艺和粉体性质。探讨了在熔盐催化下,合成温度对Ba(Sn0.1Ti0.9)O3反应完全程度及粉体形态的影响。结果表明,当反应温度达到900℃时,在熔盐环境下即可合成单相固体Ba(Sn0.1Ti0.9)O3,随着反应温度提高,粉体尺寸变化不大,但当温度超过950℃时出现晶粒异常长大趋势。烧结陶瓷的形貌和介电性质显示陶瓷粉体烧结活性好且介电性质优良。

烧结保温时间对Ba(Zr0．1Ti0.9)O3-Zn-Nb陶瓷微观结构与介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Y5V型Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3-Zn-No陶瓷,通过XRD、SEM等分析检测手段对样品进行表征。研究了烧结保温时间对Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3-Zn-No陶瓷相组成、微观结构、介电性能及介电弛豫的影响。结果表明:样品均为单一钙钛矿结构,且随着烧结保温时间的增加,陶瓷晶粒尺寸与介电常数增大,弥散相变系数(y)先增加后减小。

Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3/CoFe_2O_4叠层复合陶瓷的制备与磁电耦合效应研究

以CoFe2O4压磁体、掺CuO和CeO2助烧剂的压电体Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3为基本叠层材料,采用界面固相熔融渗透法制备了掺助烧剂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3-CoFe2O4叠层复合陶瓷。叠层复合陶瓷的压电压磁相叠层界面结合良好。随着压磁相与压电相厚度比比率的增加,叠层复合陶瓷的饱和磁致伸缩系数–λ从67×10-6增加到134×10-6、压电系数d33从340 pC/N逐渐减小到205 pC/N;磁电耦合系数先增大后减小,在厚度比为2、外磁场为100 mT时得到最大值3200 mV/(cm.mT)。