基于PMNT陶瓷的1-3型压电复合材料软模板法制备及其超声换能器研究

医用高频超声换能器广泛应用于人体及生物组织的精细结构成像。1-3型压电复合材料因具有较高的机电耦合系数和较低的声阻抗而成为高频超声换能器的核心材料。基于有限元计算和软模板法设计制备了高性能Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)陶瓷/环氧树脂压电复合材料,并对材料进行了系统的电学性能测试。结果显示该1-3型压电复合材料具有优异的声学综合性能,其厚度伸缩模式机电耦合系数k t达到70.1%,其声阻抗Z a达19.05 MRayl。利用该材料制备了高频超声换能器,其-6 dB带宽达85%,插入损耗为17.7 dB。结果表明使用软模板法制备的压电复合材料具有适合于超声成像的优异的综合性能,有望促进高频超声换能器的商业化应用。

BaTi_(1-x)Fe_xO_(3-δ)六方钙钛矿陶瓷材料的NTC特性

采用湿化学合成方法制备BaTi1-xFexO3-δ(x=0.1,0.2,0.3)粉体,经传统烧结工艺得到致密的块体陶瓷材料。利用X线衍射分析材料的相组成,通过电阻-温度特性和交流阻抗谱分析材料的导电性质随温度变化的特性。利用热激活诱导极化子跳跃导电模型对材料的NTC特性进行分析讨论。研究结果表明:BaTi1-xFexO3-δ材料具有六方钙钛矿晶体结构,并体现出优异的电阻负温度系数(NTC)特性;当x=0.1,0.2和0.3时,BaTi1-xFexO3-δ的NTC系数分别为5 497,5 284和4 828 K。

Ba0.4Sr0.6Co1-xFexO3-δ系阴极材料的制备和表征

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba_0.4Sr_0.6Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(x=0.0～0.8)系列粉体。利用XRD和SEM对材料的结构和微观形貌进行分析,用直流四端子法测量了烧结陶瓷体在中温(450～800℃)范围内的电导率。结果表明,制备的样品为单一钙钛矿相,随着Fe含量增加,XRD衍射峰值向高角度方向稍有偏移。电导率随着温度及Fe含量的变化出现极大值,在x<0.2时,Ba_0.4Sr_0.6Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)系列烧结体在中温(450～800℃)区的电导率,随Fe掺入量的增大而增大,x=0.2样品的电导率最高,800℃时达244.7S·cm^-1,远超过文献报道值,进一步增大Fe含量导电性能变差。

PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料的制备和性能研究

以乙酸铅、乙酸镧、乙酸氧锆和钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备了掺镧锆钛酸铅(PLZT)凝胶纤维.该纤维经热解、烧结后成为直径约25μm的陶瓷纤维.陶瓷纤维的表面和断面形貌的电子扫描图象表明,该陶瓷纤维均匀致密.用阿基米德法测得陶瓷纤维的密度为:7.78×103kg/m3.对于直径为4.4mm、厚度为43μm、陶瓷含量为70％的PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料压电片,测得其压电常数d33、机电转换常数kt分别为:410pC/N和0.631.

1-3-2型弧形压电陶瓷复合材料与换能器研究

分析了1-3-2型弧形压电陶瓷复合材料的压电特性与声学特性,给出了相关参数的计算表达式.采用切割弧形压电陶瓷并填充有机物的方法,制作了1-3-2型弧形压电陶瓷复合材料,并进行了性能参数测试.利用研制的1-3-2型弧形压电陶瓷复合材料制作了水声换能器并在标准消声水池中对电性能指标进行了测试.结果表明:弧形1-3-2型压电复合材料及其换能器件,在工作频带内具有模态单一,不易发生变形,高频时可实现宽波束发射以及制作工艺简单等优点.

Bi_(0.5(1-y))(Na_(1-x-y)Li_x)_(0.5)Sr_yTiO_3无铅陶瓷的压电性能和微观结构

利用传统陶瓷工艺制备了新型的 Bi0 .5( 1 - y ) (Na1 - x- y L ix) 0 .5Sry Ti O3无铅压电陶瓷 ,并研究了该陶瓷的压电性能和微观结构。研究结果表明 ,该陶瓷体系具有较好的压电性能 ,压电常数 d33=14 3p C/ N,径向机电耦合系数 kp=0 .30 ,并可在 110 0°C/ 2

压电陶瓷相体积分数对1-3型压电复合材料性能的影响

研究了１－３型压电复合材料的静水压压电性能、声学性能及机电性能与压电陶瓷相体积分数φ之间的关系。ＰＺＴ棒作为压电相，截面为正方形；环氧树脂作为衬底材料。静水压压电常数（ｄｈ和ｇｈ）、静水压灵敏值ｄｈ·ｇｈ、机电耦合系数ｋｔ、机械品质因数Ｑｍ值等都与压电陶瓷相的体积分数有关。

BaTi_(1-x)Ni_xO_3催化剂的制备及其CH_4/CO_2重整性能研究

以溶胶-凝胶法制备了一系列的BaTi1-xNixO3(x=0.025,0.075,0.125,0.175和0.225)钙钛矿型氧化物,采用XRD、TPR技术对各BaTi1-xNixO3试样的结构进行了表征,并研究了其在CH4/CO2重整反应中的应用。结果表明:在空气中800℃煅烧3h后,BaTi1-xNixO3试样获得了钙钛矿型氧化物的结构。在原位氢气还原后,BaTi1-xNixO3催化剂表面存在晶粒尺寸为10nm左右的金属单质镍。在CH4/CO2重整反应测试中,随催化剂中镍含量的增加,催化剂的活性增加,当x达到0.175后,催化剂的活性变化不显著。催化剂中BaTi1-xNixO3(x=0.175)的性能最佳。

非化学配比对Mg_(1-3χ)Al_(2-2χ)O_4尖晶石透明陶瓷显微结构的影响(英文)

本研究通过真空烧结和热等静压两步烧结制备了一系列的镁铝尖晶石透明陶瓷。我们利用XRD对粉体和陶瓷的物相成分进行了实验分析,并发现配比为0≤χ≤0.20的Mg(1-3χ)Al(2-2χ)O4粉体具有单一的尖晶石成分。SEM观察发现陶瓷主晶相边界上有利于增韧陶瓷的氧化铝晶粒。通过氧化铝颗粒的透过率和增韧效果的综合考虑,在较小的光损失条件下,采用配比χ为1.4的Mg(1-3χ)Al(2-2χ)O4粉体制备的陶瓷的显微结构将会最有利于陶瓷的强韧化。

溶胶-凝胶法制备La_(1-x)Sr_xCoO_(3-δ)导电陶瓷

采用溶胶．凝胶法制备了单相的La1-xSrxCoO3-δ系列导电陶瓷，对其结构性能进行了表征，并探讨了La1-xSrxCoO3-δ导电陶瓷在电接触材料中应用的可能性。结果表明，随着样品中sr掺杂量的增加，La1-xSrxCoO3-δ样品的衍射峰峰位向大角度方向略有偏移，衍射峰峰值减小，并发生宽化。溶胶·凝胶法制备的La1-xSrxCoO3-δ（x=O．1～0．7）陶瓷普遍具有较好的导电性，其中La1-xSrxCoO3-δ样品在1000℃热处理条件下，会部分转变为La0.5Sr0.5CoO2.91同时生成La2O3、Co3O4、SrCoLaO4等氧化物并释放出O2，这与AgC—dO电接触材料中CdO的特性有类似之处，在电接触材料领域具有潜在的应用价值。

(Ba_(1-y)Sr_y)_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷的结构及性能

研究了(Ba1-ySry)6-3xSm8+2xTi18O54(x=2/3,0.0≤y≤0.5)微波介质陶瓷的晶体结构和性能。结果表明:用锶取代钡形成了钨青铜结构的固溶体相,随着锶取代量的增加,晶格常数线性降低;同时,介电常数增大,在y=0.5时获得最大值(80.95);介电损耗在y=0.3达到了最低值(0.000 16)。频率温度系数随着锶取代量的增加由负变正。

Ca[(Li_(1/3)Nb_(2/3))_(1-x)Ti_(3x)]O_(3-δ)陶瓷微波介电性能研究

研究了添加B2O3的Ca[(Li1/3Nb2/3)1-xTi3x]O3-δ(0≤x≤0.2)(CLNT)陶瓷的微波介电性能.在整个组分范围内检测到单一的正交相.随着x从0增加到0.2,介电常数(k)将从30增至89,Qf值则下降到3820GHz,谐振频率温度系数(TCF)从-16×10-6/℃增加到22.4×10-6/℃.当B2O3添加1.0%时,CLNT陶瓷的烧结温度可以从1150℃降至970℃而不降低微波介电性能.940℃烧结后,x=0.1试样的微波性能为k=50,Qf=6500GHz,温度系数为-7.6×10-6/℃.

球面状1-3型压电复合陶瓷材料研究

该文设计并制作了球面状1-3型压电复合陶瓷材料及对其压电特性、声学特性与制作工艺进行了分析和研究,给出了相关参数的计算表达式并对其性能参数进行了测试。仿真分析了球面状1-3型压电复合材料换能器的阻抗特性和发射响应特性。结果表明,球面状1-3型压电复合陶瓷材料具有在工作频带内模态单一,高频工作时宽波束等优点,可广泛应用于水声探测与成像发射换能器及其阵列的研制。

Bi(Ga_xFe_(1-x))O_3-PbTiO_3高温压电陶瓷的结构和介电性能

采用传统固相反应法制备了0.4Bi(GaxFe1-x)O3-0.6PbTiO3(BGF-PT)(x=0.05,0.25,0.40,质量分数)陶瓷。BGF-PT呈四方相钙钛矿结构,四方畸变度c/a比约为1.09。当x(Ga)=25%时,BGF-PT陶瓷的晶粒分布均匀,Fe元素在局部区域无明显富集,该组分陶瓷在室温下具有最优的介电性能,居里温度为572℃。BGF-PT陶瓷在较低温度和高温下的载流子分别为电子和氧空位。Ga元素的引入抑制了电子电导和氧空位离子电导,降低了BGF-PT陶瓷的交流电导率。

Ca(Li_(1/3)Nb_(2/3))O_(3-δ)基陶瓷的制备工艺研究

研究了制备工艺对Ca(Li1/3Nb2/3)O3-δ基陶瓷介电性能的影响.研究表明,当球磨时间和成形压力分别为4h、150MPa时,陶瓷微波介电性能最佳:εr=31.6,Qf=13100GHz,τf=-9.4ppm/℃.

Li-Co-Ti-P-O助烧剂对BaTi_(0.8)Co_(0.2)O_(3-δ)基NTC热敏陶瓷烧结性和阻温特性的影响

以聚乙烯醇为聚合剂,采用湿化学法制备含Li-Co-Ti-P-O助烧结剂的BaTi0.8Co0.2O3-δ热敏陶瓷粉体,研究Li-Co-Ti-P-O助烧剂对BaTi0.8Co0.2O3-δ热敏陶瓷烧结性能和电阻温度特性的影响。通过扫描电镜和X射线衍射仪观察和分析该陶瓷材料的微观形貌和物相组成,用热分析仪测试其差热-热重曲线,用电阻-温度特性测试仪测定其电子导电性随温度的变化特性。结果表明,添加适量的Li-Co-Ti-P-O助烧剂能使BaTi0.8Co0.2O3-δ陶瓷的烧结性得到明显改善,烧结温度由1 300℃降到950℃。该陶瓷材料的室温电阻率由7.56×105Ω·cm减小到8.83×104Ω·cm。材料常数B大于3 100 K,助烧剂对其几乎没有影响。

(Ba_(0.8)Sr_(0.2))_(1-1.5x)Bi_xTiO_3陶瓷的弥散相变和高温介电异常研究

采用传统固相法制备(Ba_(0.8)Sr_(0.2))_(1-1.5x)Bi_xTiO_3(x=0.02,0.05,0.15,缩写为BSBT)陶瓷.在空气条件下1 473 K保温2 h退火制得,并对陶瓷样品的结构、微观形貌和介电性能进行了测试.其中,在介电研究中不仅出现了弥散的相变,并且在高温区域观察到了弥散型的介电异常.根据居里-外斯定律的拟合结果,在样品x=0.05的BSBT陶瓷样品中出现相对较强的一个弥散相变.此外,通过阻抗分析,不仅表征了BSBT陶瓷的晶界电阻,还由此算出陶瓷样品的活化能和电导活化能.极化原理表明BSBT陶瓷的高温弛豫与氧空位引起离子的跳跃有关.而对于样品的高温介电异常,此处认为是一种介电弛豫行为,主要由弛豫强度变化所致.

Bi_xSr_(1-1.5x)TiO_3系列陶瓷的物相、结构与晶粒尺寸的X射线衍射研究

用X射线衍射方法,对采用固相反应法制备的BixSr1-1.5xTiO3系列陶瓷样品(x=0.000,0.013,0.040,0.053,0.100,0.133,0.167)的物相、晶胞参数及晶粒尺寸等,进行了测量与分析.结果表明,上述系列样品都为晶粒尺寸在659～2078范围内的晶相单一的陶瓷结构,具体为:1)当Bi含量x≤0.040时,BixSr1-1.5xTiO3样品的晶体结构都属于空间群P23(195)的立方晶系,晶胞体积随x增加而略有增大(~2%);2)当x=0.053时,晶体结构变为属于空间群P4(75)的四方晶系,但是晶胞体积变化不大(~1%);3)对BixSr1-1.5xTiO3(x=0.100,0.133,0.167)的样品,晶体结构变为属于空间群PC(7)的单斜晶系,同时晶胞体积快速减少了~20%.

(Sr_(1-3x/2)La_x)TiO_3(x=0.2～0.5)陶瓷的显微组织结构及微波介电性能研究

通过固相反应法制备(Sr_(1-3x/2)La_x) TiO_3(x=0.2～0.5)复合体系微波介质陶瓷,并对其显微组织结构、晶体结构及微波介电性能进行研究。XRD结果表明(Sr_(1-3x/2)La_x) TiO_3系微波介质陶瓷为六方晶系钙钛矿结构。显微组织结构表明陶瓷的晶粒尺寸随着烧结温度的提高而增大,气孔呈现先减少后增多的趋势,并且陶瓷的晶界在高温过烧时出现晶界明显扩张的现象。介电性能结果表明陶瓷的密度、介电常数和品质因数均随烧结温度的提高先增大后减小,谐振频率温度系数和热膨胀系数则呈现与之相反的变化趋势,同时除密度在1 450℃下取得最值外其余各检测值均在1500℃下取得最值。在烧结温度为1 500℃时,(Sr_(0.55)La_(0.3)) TiO_3陶瓷具有致密的结构、清晰明显的晶界、气孔数量较少,平均晶粒尺寸为14.24μm,此时(Sr_(0.55)La_(0.3)) TiO_3陶瓷具有优良的介电性能:Q×f=8960.43GHz,ε_r=60.54,τ_f=16 ppm/℃。

SrTi_(1-1.25x)Nb_xO_3陶瓷结构及介电性能

采用传统固相法制备了按化学计量比掺杂Nb_2O_5的SrTi_(1-1.25x)Nb_xO_3微波介质陶瓷材料,研究了x为0～0.005时陶瓷的相组成、显微结构和微波介电性能。结果表明:在x增大过程中,SrTi(1-1.25x)NbxO3的相组成并没有太大的变化,其体积密度也是呈现基本不变的趋势。随着Nb5+离子的增加,晶体中的小晶粒数量在不断减少,大晶粒的尺寸迅速增大,同时SrTi(1-1.25x)NbxO3的介电常数(εr)保持基本不变,品质因素(Q×f值)则一直加速增长。当x为0.005时,陶瓷SrTi0.993 75Nb0.005O3获得最佳的微波介电性能:εr=296.41,Q×f=6 953GHz。