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。

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_(0.98)Bi_(0.02)(Ti_(0.9)Zr_(0.1))_(1-x)Cu_xO_3陶瓷的介电性能、弛豫行为与结晶化学特性

采用固相合成法,Bi3+作施主掺杂A位,Cu2+作受主掺杂B位,制备了Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)1-xCuxO3(x=0,0.01,0.02,0.03)陶瓷样品。借助XRD、LCR等研究了该陶瓷的结构与介电性能。结果表明:当x=0.03时,陶瓷样品出现第二相。通过GULP模拟,缺陷偶极子的稳定性从低到高依次为:[2BiBa.+VBa″]、[2BiBa.+CuTi/Zr″]、[CuTi/Zr″+VO..],结合实验可知:介电弛豫程度与晶体中缺陷偶极子的存在形式相关,其中x=0.01时,晶体中以[2BiBa.+CuTi/Zr″]为主。随Cu2+掺杂量的增加,介电常数增加,介电常数与B位键价和呈反比变化、与八面体BO6的体积呈正比变化。

Ba_(0.98)Bi_(0.02)(Ti_(0.9)Zr_(0.1))_(1-x)Co_xO_3陶瓷的介电性能及弛豫特性研究

采用固相反应法通过施受主共掺的方式制备Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)1-xCoxO3(x=0.005,0.01,0.015,0.02)陶瓷,通过XRD和LCR表征样品的相结构和介电性能。结果表明:在所掺杂溶度范围内,陶瓷样品未出现第二相;x=0.02时样品仅表现出弥散相变铁电体的特征,晶体中缺陷偶极子以[Bi·Ba-Co'Ti/Zr]为主,晶体中缺陷偶极子的存在形式与介电弛豫程度相关;样品结晶化学特性说明B位离子键价与其介电常数存在反比例关系。

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)。

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。

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。

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_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3-(Ba_(0.85)Ca_(0.15))TiO_3无铅压电陶瓷的结构与性能

采用流延叠层成型工艺制备了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-5%(Ba0.85Ca0.15)TiO3(BCZT-5%BCT)无铅压电陶瓷,研究了BCZT-5%BCT陶瓷的微观组织结构对电性能的影响规律,研究表明,BCZT-5%BCT陶瓷的晶粒尺寸对其压电、介电与铁电性能影响显著,在1 500℃下烧结时,BCZT-5%BCT陶瓷的晶粒尺寸随烧结保温时间的增加呈现先增大后减小的趋势,烧结保温时间为8h的样品中晶粒尺寸最大,此时BCZT-5%BCT陶瓷的压电与铁电性能最优,即压电常数(d33)约为218pC/N,剩余极化强度2Pr约为30.48μC/cm2,介电常数(εr)约为1 617,介电损耗(tanδ)约为0.037,居里温度(TC)约为90.6℃。

PLD法制备Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3薄膜及其性能研究

本文采用传统的高温固相反应法制备Ba_(0.85)Ca_(0.15)Ti_(0.9)Zr_(0.1)O_3(BCTZ)陶瓷靶材,并利用脉冲激光沉积(PLD)法,在生长有SrRuO_3底电极的SrTiO_3(100)衬底上沉积BCTZ(BCTZ/SRO/STO)薄膜。通过对其生长工艺的探索,在沉积温度780℃,氧压13 Pa,靶间距48 mm,脉冲激光频率2 Hz,激光能量200 m J的条件下可获得高择优取向、高结晶度的BCTZ薄膜。在此工艺条件下,制备不同膜厚的BCTZ薄膜。进一步利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪、铁电测试仪等手段对薄膜的微观结构、厚度和铁电性能进行表征分析。结果表明,所制备薄膜的表面粗糙度随着薄膜厚度的增加而变大。薄膜的铁电性呈现出与薄膜厚度的强相关性,即随着薄膜厚度的增加,BCTZ薄膜的剩余极化值(2Pr)逐渐增大,矫顽场强度(Ec)逐渐减小。

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。

(Ba0．85Ca0．15)(Ti0．90Zr0.06Sn0．04)O3-Fe2O3无铅压电陶瓷的性能研究

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-xmol%Fe2O3(简写为BCTZS-xFe)无铅压电陶瓷。研究了不同掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电、铁电及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,少量掺杂能使晶粒长大,提高电性能。在x=0.025时,具有最佳的综合电性能,压电常数d33=515 pC/N,机电耦合系数kp=48.2%,机械品质因数Qm=182,2Pr=18.2μC/cm2,2Ec=4.3 kV/cm,介电常数εr=5175。

水热法制备Ba(Ti_(0.9)Sn_(0.1))O_3纳米粉体

以二水合氯化钡、四氯化钛、五水合氯化锡为原料,于碱性环境240℃水热合成12 h得到了平均粒径为(80±10)nm、比表面积为10.8 m2/g的单分散Ba(Ti0.9Sn0.1)O3纳米粉体。与SEM、激光粒度测试仪和BET三种方法分析得到的粉末平均粒径相吻合,表明所得粉末呈单分散状态。研究了反应物初始浓度、矿化剂氢氧化钾过量浓度及反应温度对合成Ba(Ti0.9Sn0.1)O3粉体的影响。

掺杂SrCO3对Ba4(Sm0．2Nd0．8)9．33Ti18O54微波介质陶瓷性能的影响

研究SrCO3掺杂对Ba4(Sm0.2Nd0.8)9.33Ti18O54(BSNT)材料相组成、微观结构和介电性能的影响。采用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征BSNT掺杂SrCO3后陶瓷的相组成和微观结构。结果表明:SrCO3掺杂量低于4%时,SrCO3与BSNT陶瓷共熔而不产生第二相。同时发现随着SrCO3掺杂量的增加,介电常数εr和谐振频率温度系数τf近似线性增加。在BSNT陶瓷中掺杂SrCO3可以得到τf近乎于0。掺杂4%的SrCO3在1 360℃下烧结3 h,可得到介电性能最佳的BSNT陶瓷(εr=83.4,Qf=8.47 THz(4.67 GHz),τf=-2.1×10-6℃-1)。

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.

Yb掺杂对Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷微观形貌及介电性能的影响

采用溶胶-凝胶一步法制备了Yb掺杂锆钛酸钡基陶瓷,陶瓷样品的容温变化率均符合Y5V标准,通过XRD、SEM等分析检测手段对陶瓷样品进行表征。探讨了Yb掺杂量对锆钛酸钡基陶瓷微观形貌、介电常数、容温变化率及介电损耗的影响。研究表明:随着Yb掺杂量的增大,陶瓷的晶粒尺寸有增大趋势,室温介电常数呈现出先增大后减小的变化趋势;当Yb掺杂量为0.06mol%时,陶瓷的晶粒尺寸较小,陶瓷较为致密,其室温介电常数达到最大值18221,介电损耗较小为0.0061。

Sr(Cu_(0.5)W_(0.5))O_3掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3压电陶瓷性能研究

采用固相合成法制备了Sr(Cu0.5W0.5)O3(SCW)掺杂的Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了SCW的掺杂量对陶瓷的晶体结构、介电和压电性能的影响。结果显示:SCW的加入,能显著降低BCZT陶瓷的烧结温度,达1 350℃,当SCW的掺杂量质量分数为0.1%时,制得BCZT压电陶瓷具有最佳的压电性能:d33=478 pC/N,tC为95℃,tanδ为1.5%,Kp为0.552。

Bi_(12)TiO_(20)添加对BCZT陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O_3(BCZT)-x%Bi12TiO_20(x=0.03、0.05、0.1、0.5)陶瓷.通过XRD、介电温度特性、电滞回线测试手段对所制备陶瓷样品的介电性能进行了分析.研究结果表明:当x=0.05时,介电常数在1kHz下达到5 250,介电损耗值是1.5%;样品的最大极化强度、矫顽电场和剩余极化强度随着Bi12TiO_20含量的增加而逐渐降低.当x=0.5时,样品具有较高的储能密度0.388J·cm-3.

Co2O3掺杂对BCTZ无铅压电陶瓷的性能影响

采用固相法制备了（Ba0.85Ca0.15）（Ti0.92Zr0.08）O3-x%Co2O3（BCTZ-xCo,x=0-1.4）无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐细化减小,介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数kp均呈下降趋势。机械品质因数Qm显著增大,当x=0.7时,具有最佳的综合电性能,其中d33=392pC/N,kp=46.0%,Qm=435,介电损耗tanδ=0.62%,表明BCTZ-xCo陶瓷材料是一种具有应用前景的无铅压电材料。

Co_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

以传统固相烧结合成法制备出Co_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3-xCo_2O_3(BCZT-xCo,x=0~0.15 wt%)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及其他分析方法研究Co_2O_3掺杂量对制备的BCTZ无铅压电陶瓷的压电性能、介电性能、相组成以及微观结构的影响。结果表明,所有样品均具有纯钙钛矿相结构。随着Co_2O_3掺杂量的增加,晶粒尺寸、介电损耗tanδ、压电系数d_(33)和平面机电耦合系数k_p逐渐减小,而介电常数ε_r逐渐增加。当x=0 wt%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳压电性能:d_(33)=420 pC/N,k_p=40%;x=0.15%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳介电性能:ε_r=5,100,tanδ=1.4%。