CaZrO3∶Mn^4＋晶体g因子及光谱的研究

推导了晶体中立方(Oh对称)的3d3八面体基团的g因子的高阶微扰公式;其中,既包括了传统的晶场机制(涉及与d—d跃迁光谱有关的晶场激发态与基态的相互作用)的贡献,也包括了以前在晶体场理论中被忽略的荷移机制(涉及与电荷转移光谱有关的荷移激发态与基态的相互作用)的贡献。采用这个公式和由CaZrO3∶Mn4+晶体光谱所得的参量,文章计算了该晶体的g因子(也包括了d—d跃迁光谱),计算结果与实验值能很好地吻合一致。计算中发现,荷移机制对g因子移动Δg(≈g-2.0023)的贡献在符号上与晶场机制的贡献相反,但大小已达到晶场机制贡献的62%。这表明,对晶体中高价态的3d3离子(如Mn4+和Fe5+)八面体基团,合理地解释其g因子(或其他电子顺磁共振谱参量)应同时考虑晶场机制和荷移机制的贡献。

CaZrO3薄膜的微观结构与介电性能研究

采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了单一钙钛矿结构的CaZrO3薄膜。研究了CaZrO3薄膜的介电性能和微观形貌,利用X射线衍射技术和扫描电子显微镜技术对所制备薄膜的微观结构进行了表征,并对所制备薄膜的介电性能进行了系统测试,侧重讨论了制备工艺参数O2:Ar比对所制备薄膜的物相及电学性能的影响。研究结果表明,O2:Ar比对所制备薄膜的相纯度有显著影响,在O2:Ar比为10:40和20:40时获得单一钙钛矿相的CaZrO3薄膜,O2:Ar比为30:40和40:40时,薄膜中可观察到第二相Ca0.2Zr0.8O1.8(CSZ)杂相。O2:Ar比为10:40条件下所制备的单一钙钛矿相CaZrO3薄膜在1MHz介电常数约为30,介电损耗为0.006,并且该薄膜在40 V直流电压下,漏电流密度为5×107 A/cm2。单一钙钛矿相的CaZrO3薄膜在薄膜型电容器和微波器件方面具有潜在应用。

CaZr_(0．9)In_(0．1)O_(3-α)高温质子导体管的制备及性质表征

采用固相反应法合成了高温质子导体CaZr_(0.9)In_(0.1)O_(3-α).XRD分析表明,混合粉体经1673 K×10 h煅烧后形成了预期的钙钛矿结构的CaZrO_3基固溶体.激光粒度分析表明,煅烧后的粉体粒度呈双峰分布,主峰对应0.389-0.584μm,次峰对应3.409-5.867μm,平均粒径为1.878μm.采用热压铸成型并经1823 K×8 h烧结的质子导体管密度为理论密度的97.44%,SEM断口形貌显示其颗粒尺寸在1—3μm之间,结构致密.EDS和电感耦合等离子发射光谱分析(ICP- AES)表明,烧结后的材料中In含量降低.DSC-TG分析表明这是由于在烧结过程中部分In_2O_3升华和离解造成的.CaZr_(0.9)In_(0.1)O_(3-α)在空气氛中931-1300 K范围内的电导率为9.10×10^(-5)-1.21×10^(-2)S/xm,略低于氢气氛下的测定值,但高于CaZr_(097)In_(0.03)O_(3-α)在空气中的测定值,电导激活能为1.47 eV,符合理论预测.

不同品位菱镁矿合成镁锆复相材料性能的研究

为了实现真空循环脱气(RH)精炼炉用耐火材料无铬化,以海城一级菱镁矿、海城二级菱镁矿、岫岩二级菱镁矿(Mg CO_(3))三种不同品位菱镁矿和脱硅锆(ZrO_(2))为原料,制备镁锆质复相材料试样。检测了试样的体积密度、显气孔率、热震稳定性和物相组成,分析了试样的显微结构。研究了不同烧结温度对镁锆质复相材料的烧结性能和热震稳定性的影响。结果表明:随着温度的升高,试样的体积密度升高,显气孔率下降,线收缩率升高,岫岩二级菱镁矿与脱硅锆在1700℃烧后制备的镁锆复相材料体积密度最高为3.26 g/cm^(3),海城二级菱镁矿与脱硅锆在1700℃烧后制备的镁锆复相材料显气孔率最小为5.69%。三种不同品位的菱镁矿和ZrO_(2)均形成c-ZrO_(2)固溶体(Zr_(0.875)Mg_(0.125)O_(1.875)),菱镁矿中SiO_(2)、CaO杂质与MgO化合形成低熔点物相,提高了试样致密度,促进烧结;岫岩二级菱镁矿与脱硅锆制备的镁锆复相材料在1700℃下形成CaZrO_(3)和c-ZrO_(2)(Zr_(0.8)Ca_(0.2)O_(1.8));在冷却过程中,CaZrO_(3)和c-ZrO_(2)与方镁石的热膨胀系数失配产生微裂纹增韧效应以及ZrO_(2)相变增韧效应,使岫岩二级菱镁矿与脱硅锆在1700℃下制备的镁锆复相材料试样热震稳定性最佳。

工业化(Ba,Sr,Ca)(Ti,Zr)O_3基电容器陶瓷的研究

采用正交设计试验法研究了配方对 (Ba,Sr,Ca) (Ti,Zr) O3 (BSCTZ)基电容器陶瓷介电性能的影响 ,得到了影响 BSCTZ基陶瓷介电性能的主次因素、各因素水平影响其性能的趋势。同时得到了介电常数最大的配方和介质损耗最小的配方。在实验过程中主晶相料均是工业纯 ,这样极大降低电容器陶瓷制造成本。通过正交设计实验得到综合性能佳的 BSCTZ基陶瓷。利用 SEM研究了BSCTZ陶瓷的显微结构 ,探讨了各组分对 BSCTZ基陶瓷介电性能影响机理 ,为研制高介、低损耗、高耐压电容器陶瓷提供了依据。

微波熔盐法合成CaZrO_3粉体

本文以氧化锆、碳酸钠、氯化钙、氯化钠及氯化锂为原料,采用微波熔盐法合成了纯相的锆酸钙（CaZrO3）粉体,并研究了不同熔盐体系对CaZrO3粉体合成过程的影响。研究结果表明:温度的升高有利于促进CaZrO3的合成。当ZrO2∶CaCl2∶Na2CO3∶LiCl=1.0∶1.0∶1.2∶1.9时,较低的温度下将导致副产物CaZr4O9相的生成,提高反应温度可促使CaZr4O9相转化为CaZrO3相,900℃/3h的条件下可合成纯相的CaZrO3粉体。显微形貌研究表明:采用微波加热合成CaZrO3的机理为'模板合成'机理,粉体的颗粒大小约为25μm。

CaZrO_3包覆Ni超细复合粉体的制备及其抗氧化性研究

为了提高MLCC内电极材料用镍粉的抗氧化性,本研究进行了镍粉的表面改性研究。采用化学沉淀法在镍粉表面包覆CaC2O4-Zr(C2O4)2混合物前驱体后,通过高温热处理使镍粉表面的前驱体转变成了致密的CaZrO3。考察了制备条件,如包覆试剂加入方式、搅拌速度与时间、反应温度及前驱体热处理温度等对Ni/CaZrO3复合粉体抗氧化性的影响。利用扫描电镜(SEM)对样品的形貌进行了观察。结果表明,在最佳条件下制得的Ni/CaZrO3复合粉体具有良好的抗氧化性,在400℃,空气气氛中煅烧30分钟的氧化率约为4%。

多种添加剂对高压X8R介质材料的改性研究

研究了综合添加NiNb_2O_6、CaZrO_3和MnCO_3对细晶BaTiO_3系统介电及耐压性能的影响.NiNb_2O_6可使BaTiO_3居里峰展宽并产生双峰效应;CaZrO_3改善了系统的电容变化率,有效抑制了铁电相,提高了耐压强度.MnCO_3的加入可有效地阻止晶粒过度长大,改善了微观结构,降低了介质损耗,提高了耐压强度.当NiNb_2O_6、CaZrO_3和MnCO_3添加量为2.5mol%、1.5mol%、1.0mol%时,本实验获得了满足X8R温度特性的低频高压MLC瓷料系统.该瓷料可达到如下介电性能:介电常数ε≥2600,ΔC/C_(20℃)≤±15%(-55～+150℃),损耗tgδ≤0.7%,耐压强度Eb≥15kV/mm.

CaZrO_3材料的合成和抗Al_2O_3沉积的研究

采用反应烧结法合成了以CaZrO_3为主晶相的ZrO2－CaO合成料，适当提高CaO／ZrO2比或引入SiO2能有效提高合成料的致密化程度。ZrO2－CaO－C材料与铜液接触时，可通过CaZrO3分解产物CaO与钢液中脱氧生成物Al2O3反应生成低熔点相而起到抗Al2O3沉积的作用。

提高ZrO_2-CaO-C浸入式水口抗Al_2O_3附着性能的研究

借助SEM、衍射分析等手段对SiO2,CaO-SiO2,ZrO2-SiO2及其复合物改善ZrO2-CaO-C浸入式水口抗Al2O3附着的机理进行了研究.结果表明:在浇铸温度下,含SiO2添加剂都能促进CaZrO3与Al2O3反应生成CaO-Al2O3-SiO2低熔点化合物而被流动的钢水冲走,防止了Al2O3的附着;扩散传质速度直接决定着CaZrO3的分解程度,CaSiO3及其复合添加剂由于在与CaZrO3的反应中生成较大量的液相而使其传质速度加快,从而使CaZrO3分解的程度变大;在含SiO2添加剂中,CaSiO3-SiO2复合添加剂促进CaZrO3分解的程度最大.

CaZrO_3∶Ln(Ln=Pr^(3+),Sm^(3+),Tb^(3+),Dy^(3+),Tm^(3+))荧光粉的制备与光谱调控

采用高温固相法合成了稀土离子Pr3+、Sm3+、Tb3+、Dy3+、Tm3+掺杂的正交相CaZrO3荧光粉。利用X射线粉末衍射(XRD)对样品的结构进行表征,并通过荧光光谱对其发光性质进行了研究。在适当近紫外或蓝光激发下,CaZrO3∶Pr3+产生很强的绿光发射,CaZrO3∶Sm3+可发射550~700 nm的红橙光,Tm3+在CaZrO3中可获得良好的蓝光发射。研究结果表明,通过改变CaZrO3中的掺杂离子可实现其发光颜色的调控,稀土离子掺杂CaZrO3荧光粉是很有潜力的新型发光材料。

ZrO_2种类对CaZrO_3合成性能的影响

Ca(OH)2与脱硅锆(或单斜氧化锆)分别以1∶1摩尔比例,通过烧结合成法制得CaZrO3合成料,并研究了ZrO2的种类对CaZrO3合成性能的影响。结果表明:较纯的单斜氧化锆更有利于CaZrO3的合成。

CaZrO_3掺杂对耐高温陶瓷电容介电性能的影响

用钛酸铋钠(BNT)改性亚微米级钛酸钡合成居里温度较高的基料。在Nb2O5-Ta2O5-ZnO基础配方体系基础上,利用CaZrO3对其掺杂改性,得到了介电性能优越的耐高温电容器陶瓷材料,其居里温度高(150℃),介电常数相对较高(1 200以上)。从离子取代及微观结构表征等方面研究了不同CaZrO3掺杂量对改性钛酸钡陶瓷的介电常数、容温变化率和介电损耗的影响,为研制耐高温多层陶瓷电容器(MLCC)提供了参考。

MgO-MgAl_2O_4-ZrO_2系材料的抗渣性研究

以菱镁矿粉(d50=6.62μm)、m-ZrO2微粉(d50=3.99μm)、α-Al2O3微粉(d50=1.89μm)为原料,采用半干法成型,于1 600℃保温3 h烧成后制成MgO-MgAl2O4、MgO-ZrO2和MgO-MgAl2O4-ZrO2质试样,检测试样的加热永久线变化率、显气孔率、体积密度、抗渣侵蚀性、抗渣渗透性,并利用Factsage6.1热力学软件对试样的抗渣性进行了分析。结果表明:1)MgO-ZrO2材料的烧结性能优于MgO-MgAl2O4材料及MgO-MgAl2O4-ZrO2材料;2)在MgO-MgAl2O4材料中引入ZrO2,有利于提高其抗渣侵蚀性,但抗渣渗透性较差,主要同试样的组织结构相对疏松及熔渣中的Fe3+和Mg2+的渗透有关;3)试验结果与热力学模拟结果吻合较好。

BaBi_(10)B_6O_(25)掺杂对CaZrO_3陶瓷介电性能的影响

研究了BaBi10B6O25掺杂量对CaZrO3陶瓷烧结性能、物相组成、介电性能和微观组织形貌的影响。结果表明,通过掺杂BaBi10B6O25,可使CaZrO3陶瓷的烧结温度由1 500℃降至1 000℃,且无第二相生成,相对密度达98%。当w(BaBi10B6O25)=7.5%时,CaZrO3陶瓷在1 000℃烧结3h获得良好的介电性能:介电常数εr=28,品质因数与频率之积Q·f=8 872GHz,频率温度系数τf=21×10-6/℃。

二氧化硅对锆酸钙材料结构及性能的影响

以分析纯氧化锆和碳酸钙为原料，成本相对低廉的二氧化硅为添加剂，利用固相反应烧结制备锆酸钙材料。研究了二氧化硅对锆酸钙材料相组成、晶胞参数、微观结构及常温性能的影响。用X射线衍射、扫描电镜及X＇pert plus分析软件分别对烧后锆酸钙试样的l锅相组成、显微结构和品胞参数进行表征和计算，并对试样的体积密度和显气孔率进行了测定。结果表明：利用碳酸钙和氧化锆住1600℃下保温3h，制备出的锆酸钙材料致密度较低；引入二氧化硅可以促进锆酸钙材料的烧结，当二氧化硅的加入量小于0．5mol％时，二氧化硅主要是通过在锆酸钙材料中形成间隙固溶体，产生品格缺陷而促进材料的烧结；同时二氧化硅在锆酸钙材料中形成固溶体后，还导致锆酸钙相晶胞参数和晶胞体积的增大；由于O2-半径较大，难以进人间隙位置，使得二氧化硅在锆酸钙材料中的固溶量很小。当二氧化硅的加入量大于或等于0．5mol％时，锆酸钙的品胞参数和晶包体积将几乎不发生变化，但是在锆酸钙材料中会有硅酸二钙相的出现和增加；二氧化硅最佳加入摩尔百分含量为0．25％～0．5％。

成型压力对合成CaZrO_3材料性能的影响

以电熔ZrO2粉和活性石灰粉为原料,研究了不同成型压力对合成CaZrO3的影响,并利用XRD和SEM对材料的矿物相和微观结构进行了分析。实验结果表明:随着成型压力的增加,试样的致密程度加大;当成型压力达到200MPa后,成型压力对合成锆酸钙材料的致密度影响减弱。成型压力对合成锆酸钙材料的矿物相无影响,对材料的显微结构影响甚微。综合分析,适宜的成型压力为200MPa。

氧化铝陶瓷集成电路基板材料的制备及性能研究

以微米Al2O3、纳米Ca Zr O3、微米Si O2以及B2O3为主要原料,采用普通烧结工艺制备了氧化铝陶瓷集成电路基板材料。测试和分析了烧结样品的相对密度、介电常数、介电损耗性能以及显微结构。结果表明:当微米Al2O3添加量质量分数为60%,Ca Zr O3为10%、Si O2为12%、B2O3为10%、Na2O为5%以及K2O为3%,同时在1100℃进行烧结时,所制备的陶瓷集成电路基板材料性能最佳,相对密度值为98.7%,介电常数εr为7.68,介质损耗tanδ为1.6×10-3,显微结构均匀,满足集成电路基板材料的要求。

CuO对锆酸钙性能的影响

以Ca（OH）2和m–ZrO2为原料,按物质的量1:1配料,添加不同质量分数的CuO,混料均匀后压样在不同烧结温度保温3 h后制备锆酸钙。将烧结后的样品用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）分析CuO对锆酸钙材料的烧结性能、物相组成、微观结构的影响。结果表明:样品在1600℃温度烧结后,当没有添加CuO时,试样烧结前后线收缩率为11.22%,体积密度为3.37 g×cm-3,显气孔率为15.6%,CaZrO3晶粒尺寸为3.58μm;当加入质量分数为1.5%CuO时,由于在烧结过程中CuO和CaO反应生成低熔点相CaO–CuO,产生液相促进烧结,试样烧结前后线收缩率为19.68%,制备锆酸钙体积密度为4.07 g×cm-3,显气孔率为7.6%,CaZrO3晶粒尺寸为5.14μm。