压电陶瓷CaxSr（1-x）Bi4Ti4O15的制备及其性能研究

通过固相合成法制备CaxSr1-xBi4Ti4O15（x=0.3，0．4，0．5）无铅压电陶瓷，通过XRD、SEM等测试方法对粉体及陶瓷进行了分析与表征，并利用HP4294网络分析仪、d33准静态测试仪等分析了相关性能随X的变化关系。分析表明，利用固相法合成钛酸铋锶钙粉体的较好温度为850℃，钛酸铋锶钙陶瓷的较好烧结温度为1210℃，密度为6．821g/cm^3，达到理论密度的91％，x=0.4时，压电常数达到22×10^-12C/N。

Sr_x(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Bi_4Ti_4O_(15)高温压电陶瓷的研究

采用传统固相法制备了Sr x(Na0.5Bi0.5)1-x Bi4Ti4O15(SNBT-100x,0≤x≤0.200)层状压电陶瓷。系统地研究了Sr2+对(Na0.5Bi0.5)Bi4Ti4O15基陶瓷的显微结构和电性能的影响。结果表明,所有陶瓷样品均为单一的正交铋层状结构相。适量Sr的掺入能明显改善陶瓷的机械性能和电性能。当x=0.100时,样品获得了最佳性能:机械品质因素Q m=3519,压电常数d33=20 pC/N,平面机电耦合系数k p=5.192%,厚度机电耦合系数k t=6.240%,相对介电常数εr=162,介电损耗tanδ=0.657%,居里温度T C=626℃。此外,热稳定性能研究显示SNBT-10陶瓷具有良好的压电稳定性,具有在高温领域下应用的前景。

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)。

Sr_xBa_(1-x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷及SrBi_4Ti_4O_(15)/BaBi_4Ti_4O_(15)复合材料的性能研究

采用固相烧结工艺制备了SrxBa1-xBi4Ti4O15铁电陶瓷和SrBi4Ti4O15/BaBi4Ti4O15铁电复合材料。在固相反应过程中,680℃时SrBi4Ti4O15或BaBi4Ti4O15开始生成;800℃时材料主晶相基本形成,但是还有微量焦绿石相存在;850℃时SrBi4Ti4O15或BaBi4Ti4O15的主要衍射峰全部出现。随着Ba含量的增加,SrxBa1-xBi4Ti4O15陶瓷的居里温度逐渐降低。Sr0.5Ba0.5Bi4Ti4O15陶瓷的介电常数峰在高频时较宽,在100Hz时,介电常数峰被随温度升高而逐渐增大的介电常数所“屏蔽”,材料介电损耗随温度升高而增大,但在低频下增加得更快,这是高温下由氧空位引起的电子松弛极化造成的。将预烧后的SrBi4Ti4O15和BaBi4Ti4O15粉体分别造粒后再均匀混合,压片成型,经烧结制得的SrBi4Ti4O15/BaBi4Ti4O15复合陶瓷其相变弥散特性明显优于SrxBa1-xBi4Ti4O15的相变弥散特性。

Ca_(1-x)Y_xBi_4Ti_4O_(15)铁电材料的结构和电性能研究

采用传统的固相反应法制备铋层结构铁电陶瓷材料Ca1-xYxBi4Ti4O15＋x/2（x=0~0.1）（简称CYBT）,研究了钇离子掺杂对CYBT陶瓷的烧结、晶相组成、显微形貌及电性能的影响。Y3＋的A位取代,可以改善CYBT陶瓷的烧结性能,提高体积密度和瓷体致密度。Y3＋的引入促进晶粒沿c轴方向生长,晶粒各向异性减小,室温介电常数增加。Y掺杂后离子半径差别和A空位浓度增加所产生的晶格畸变,使陶瓷的居里温度显著升高,当掺杂量x=0.10时,Tc升高了约80℃。Y掺杂显著降低了高温损耗,掺杂量x=0.075的样品表现出最好的压电性能,压电常数d33为15 pC/N。

Ca^(2+)含量对(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ca_xBi_4Ti_4O_(15)层状压电陶瓷的居里温度和性能的影响

采用传统固相法制备铋层状(Na0.5Bi0.5)1-xCaxBi4Ti4O15(NCBT)压电陶瓷,其中x=0.1、0.2、0.3和0.4。利用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、同步热分析仪(STA)、阻抗分析仪等对陶瓷的结构和性能进行表征,分析不同Ca2+含量对NCBT压电陶瓷的居里温度和压电性能的影响。结果表明:在x=0.3条件下制备的NCBT陶瓷性能最佳,压电常数(d33)为17.7 pC/N,介电常数(εr)和介电损耗(tanδ)分别为163.8和0.28%(频率1 kHz),居里温度(Tc)为647.6℃。

(Sr_(1-x)Ba_x)La_4Ti_4O_(15)微波介质陶瓷的显微结构及介电性能

采用传统的固相反应法制备(Sr1-xBax)La4Ti4O15(x=0~1,BSLT)微波介质陶瓷,并对其物相组成、晶体结构及微波介电性能进行分析。研究结果表明,Ba2+含量的增加降低了BSLT陶瓷的烧结温度,陶瓷的主晶相为(Sr,Ba)La4Ti4O15,并伴随有第二相La2TiO5的生成。在微波频率下,随Ba2+含量的增加,BSLT陶瓷的微波介电常数εr及品质因数与频率之积Q×f值先增大后减小,谐振频率温度系数τf为(-4^-11)×10-6/℃,优化出(Sr0.9Ba0.1)La4Ti4O15陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=47.5,Q×f=31 582GHz,τf=-7.5×10-6/℃。

Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷的制备及其介电性研究

为研究铋层状钙钛矿结构(Aurivillius相)铁电陶瓷居里温度(Tc)及介电性能,采用传统固相反应法在1 100℃烧结5 h制备了不同价态元素K^+、Ba^(2+)、Y^(3+)协同置换A位Sr元素的Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷,利用X射线衍射仪表征不同置换量陶瓷的物相,结果表明制备的陶瓷均为Aurivillius相,无杂相产生。采用精密阻抗分析仪测量了陶瓷在不同频率下的介电温谱,结果表明,所有陶瓷样品均表现出铁电相变,随替换量增多,陶瓷的居里温度T_c由518.2℃降低到514.5℃,T_c处的介电常数极大值由2 350下降到2 000。研究结果表明,表征结构失稳性的容忍因子参数对Sr_(1-x)(YK)_(0.25x)Ba_(0.5x)Bi_4Ti_4O_(15)陶瓷铁电相变有重要影响。