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.

BCZT陶瓷的Nd^(3+)掺杂机制与介电性能研究

采用固相合成法制备了(Ba_(0.92-x)Ca_(0.08)Nd_x)(Ti_(0.82)Zr_(0.18))O_3(0≤x≤0.02)陶瓷样品,借助XRD、LCR等手段对该陶瓷的结构和介电性能进行了研究。结果表明:当x=0.015时,陶瓷样品出现第二相。通过GULP软件模拟计算并结合实验数据分析可知:随着Nd^(3+)浓度增加,Ti^(4+)空位补偿机制优先发生,可能伴有少量自我补偿。增大Nd^(3+)掺杂量,介电常数与介电损耗均呈现下降趋势,介电峰值扩展并向低温移动。随着Nd^(3+)掺杂量增加,陶瓷样品呈现弛豫型铁电体特征,这与偏离平衡位置Nd^(3+)和缺陷偶极子[4Nd_(Ba)~·+V_(Ti)~″″]产生的无规场有关。

掺杂方式对Mg:Ba_(0.3)Sr_(0.7)Zr_(0.18)Ti_(0.82)O_3陶瓷微结构及性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷粉末,以传统陶瓷制备工艺制备Mg元素掺杂的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷.研究MgO掺杂量为1.6%(质量分数)时,MgO固相掺杂和Mg2+湿化学法掺杂两种不同的掺杂方式对Mg掺杂的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷显微结构及电学性能的影响.研究结果表明,当Mg掺杂量相同时,掺杂方式对Mg掺杂的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷的显微结构和电学特性有显著的影响,相比纯的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷,两种掺杂方式中,Mg2+湿化学法掺杂相对于MgO固相掺杂,在BSZT陶瓷中的分布更均匀,替位程度更高,所以其对介电常数的影响也相对更大.而MgO固相掺杂相对于Mg2+湿化学法掺杂明显地促进了陶瓷晶粒的生长,提高了陶瓷的致密性,同时其击穿电场和电阻率也有较大提高.1 350℃下烧结的固相MgO掺杂的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷性能较优,介电常数约为590,介电损耗低于0.000 5,电阻率为7.78×1013Ω.mm,击穿场强为6.56kV/mm.

Mn离子掺杂对Ba_(0.2)Sr_(0.8)Zr_(0.18)Ti_(0.82)O_3陶瓷烧结和电学性能的影响

采用溶胶凝胶法制备x Mn-Ba0.2Sr0.8Zr0.18Ti0.82O3(BSZT)(x=0mol%、1mol%、2mol%、3mol%)的陶瓷粉末,以传统工艺制备Mn离子掺杂的BSZT陶瓷。研究Mn离子掺杂浓度对BSZT陶瓷烧结特性、物相结构、介电性能、击穿场强以及储能密度的影响。结果表明,Mn离子掺杂降低了BSZT陶瓷的烧结温度,同时降低其介电常数以及介电损耗,提高了击穿场强和储能密度。在1400℃下烧结的2mol%Mn离子掺杂BSZT陶瓷较未掺杂BSZT陶瓷的烧结温度降低了100℃,相对密度为96.3%;1 k Hz处介电常数约为497、介电损耗为0.36%;最大击穿场强为12.595 k V/mm;最大储能密度为0.374 J/cm3。