Y_2O_3掺杂对(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3无铅压电陶瓷性能的影响研究

采用传统固相反应法制备了Y2O3掺杂(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(简写为BNBT6)陶瓷[简称为BNBT6-x(wt%)Y2O3陶瓷]。研究了Y2O3(0.2wt%～0.8wt%)掺杂对BNBT6陶瓷的结构、介电、压电、铁电性能的影响。结果表明,所有Y2O3掺杂陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构;陶瓷的介电、压电、铁电性能受Y2O3掺杂的影响较为显著:当掺杂0.4wt%Y2O3时,10kHz频率下测得的室温εr达到1530,且tanδ较小,为0.050,d33达到152pC/N,kp=0.27,Qm=134。掺杂0.2wt%的Y2O3时BNBT6陶瓷的d33为145pC/N,kp增大到0.29,Qm达到173,tanδ为0.053;掺杂适量YO的BNBT6陶瓷铁电性能也得到改善。

Y_2O_3掺杂对WO_3压敏非线性及介电性能的影响

在Y2O3掺杂量(摩尔分数)为0.2%～2%的范围内研究了Y2O3掺杂对WO3的非线性伏安特性及介电性能的影响.实验结果表明:随Y2O3掺杂量的增加,样品的非线性系数先增大后减小,在Y2O3掺杂量为0.8%附近达到最大值(3.61);样品的介电常数(在1kHz频率下测量)也是先增大后减小,其最大值(1.16×104)出现在Y2O3摩尔分数为1.2%附近的样品中.测量了各样品的阻抗频率依赖关系,并由此估算了不同Y2O3含量样品的晶粒电阻,利用德拜弛豫关系式解释了Y2O3掺杂引起WO3介电常数与晶粒电阻变化的关系.Y2O3掺杂的WO3陶瓷是一种新型的压敏电容材料.

掺杂Y_2O_3对ZnO-Bi_2O_3系压敏电阻片性能的影响

掺杂Y2O3可显著提高ZnO-Bi2O3系压敏电阻的电位梯度、能量吸收能力等电气性能,但会引起泄漏电流的增加。研究了不同烧成温度下,掺杂0～1.7%(摩尔分数)Y2O3对ZnO-Bi2O3压敏电阻片电气性能的影响。结果表明,在1140℃下,掺杂0.68%(摩尔分数)Y2O3,可获得具有300V/mm的电位梯度和370J/cm3能量吸收能力的高性能电阻片。此外,以FSM为主成分的“F”无机高阻层适宜于高梯度压敏电阻片的侧面绝缘,加速老化系数KCT小于1。

Y_2O_3掺杂对BCZT无铅压电陶瓷性能影响

采用传统氧化粉末固相反应法制备出了稀土氧化钇 Y2O3掺杂 （Ba0.85Ca0.15） （Ti0.9Zr0.1）O3[简称 BCZT-xY]无铅压电陶瓷.通过X射线衍射仪（XRD）及扫描电镜（SEM）研究了不同Y2O3掺杂量（x=0.2%~0.8%,质量分数）对BCZT的相结构、显微组织的影响.结果表明,适量掺杂BCZT陶瓷均可获得单-的钙钛矿结构陶瓷,当x为0.6%时获得样品的衍射强度较大;所制陶瓷的电学性能随着 Y2O3掺杂量的变化显著变化,在烧结温度为 1 480 ℃时,当Y2O3掺杂量x为0.2%时,陶瓷电学性能最优,在1 kHz频率下室温测得各项参数为：压电常数d33 =208 pC/N,介电损耗tanδ=0.018 2,相对介电常数εr=5 172.97.适量Y2O3掺杂能够改善BCZT压电陶瓷的电学性能.

Y_2O_3和CeO_2复合掺杂ZrO_2纳米晶的制备与表征

以ZrOCl2.8H2O,Y2O3,Ce（NO3）3.5.5H2O为原料,NH3.H2O作沉淀剂,少量表面活性剂PE作分散剂,采用反向共沉淀-喷雾干燥法,结合物理、化学分散技术,成功地制备了Y2O3,CeO2复合掺杂ZrO2纳米粉末。通过DSC-TG,XRD,XPS,BET和SEM等方法对所制得粉末进行了表征。结果表明：以Ce0.1Y0.1Zr0.8O1.95化学计量比制备的多元氢氧化物胶体经过喷雾干燥处理后,在500℃基本完成水合氧化物的分解,577℃附近完成由非晶相向立方相的转变;经过580-1000℃煅烧后,CeO2和Y2O3已经完全固溶到ZrO2中,形成类质同相体,该粉末系列均属于立方相萤石结构;掺杂进入ZrO2晶格中的Ce呈＋4价形式存在;比表面积由22.0 m^2.g^-1（580℃煅烧）减至4.97 m^2.g^-1（1000℃煅烧）;SEM结果显示800℃煅烧的该粉末颗粒尺寸分布均匀,多呈类球状,且粒径在50-80 nm。

微量Y_2O_3对细晶W-Ni-Fe粉末烧结行为和显微组织的影响

采用喷雾干燥-热还原的方法制备纳米级93W-4．9Ni-2．1Fe复合粉末和微量稀土掺杂的复合粉末，研究微量稀土掺杂对烧结致密化和晶粒尺寸的影响。结果表明：微量稀土掺杂能有效地降低该复合粉末的晶粒尺寸，并能改善粉末的分散度；纳米级复合粉木在1380～1410℃液相烧结可实现材料的近拿致密化，比同种成分的传统钨合金的烧结温度降低了120℃左右，合金的相对密度可达99％以上；但微量稀士掺杂对烧结的致密化有一定的抑制作用；同时微量稀土元素对合金的晶粒尺寸的抑制作用主要发牛在液相烧结阶段。

Ca掺杂的Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体实验

应用固态反应法,制备了Ca掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0、0.1、0.2、0.3)超导粉体及超导块体。主要研究了Ca掺杂对Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ超导体显微结构及捕获磁通能力的影响。结果表明,掺Ca量为x=0.2的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ超导体,晶粒进一步长大呈棒状,晶粒尺寸在15 um左右,各晶粒间紧密结合,晶界尤为明显;其捕获磁场的峰值随外加磁场的增大而变化的幅度最小,这表明合适的摻Ca量为x=0.2。本实验对制备高临界电流密度Jc的YBa2Cu3O7-δ超导体具有重要意义。

Y_2O_3掺杂对ZnO压敏陶瓷电性能的影响

采用传统的陶瓷工艺,对比研究了不同Y2O3含量对ZnO压敏电阻器的性能的影响。结果表明:掺杂Y2O3能够细化晶粒、提高ZnO压敏电阻器的电压梯度,当掺杂量为0.8%时,电位梯度达270V/mm,但样品致密度较低,电性能下降。当Y2O3含量为0.1%时,电位梯度与未掺杂Y2O3的样品相当,其致密度较高,晶粒尺寸一致,电性能最佳。

Y_2O_3和ln_2O_3复合掺杂对Zn-Bi系压敏陶瓷的影响

通过复合掺杂0.08mol%Y_2O_3和xmol%ln_2O_3,采用固相法制备Zn-Bi系压敏陶瓷,研究了烧结温度为1120℃保温3小时条件下,掺杂不同剂量ln_2O_3对ZnO陶瓷的晶粒大小、显微结构以及电性能的影响。研究表明随着复合掺杂ln_2O_3剂量的增大,ZnO压敏陶瓷样品的晶粒大小先减小后增大。少量复合掺杂Y_2O_3和ln_2O_3,晶粒的生长均匀细小,显微结构致密;晶界成分和结构得到了优化,改善了非线性特性。复合掺杂0.08mol%Y_2O_3和0.7mol%ln_2O_3的压敏陶瓷材料适合制作高电位梯度避雷器。其压敏电压梯度可达1080 V/mm,非线性系数为55,漏电流为0.60μΑ。

双陶瓷层热障涂层3.5%Y_2O_3-La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7/YSZ研究

采用EB-PVD沉积了3.5%Y_2O_3-La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7(3.5YLZ7C3)/YSZ双陶瓷热障涂层,分析了涂层的成分、相结构、组织形貌和热循环氧化性能。研究表明:La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7(LZ7C3)材料中掺杂Y_2O_3能有效地降低涂层中La2O3/Zr O_2/Ce O_2的成分偏差;双陶瓷涂层在1050℃下氧化增重动力学为M=0.1219t1/3,相比抛物线型YSZ涂层的氧化增重曲线,较大减缓了氧化速度;沉积态双陶瓷涂层表面结构(即3.5Y-LZ7C3涂层结构)为烧绿石结构,经过热循环后逐渐分解,出现了萤石结构以及La_2O_3的衍射峰;在1050℃双陶瓷层热循环氧化寿命达768 h。

Crystallization and properties of some CaO-Al_2O_3-SiO_2 system glass-ceramics with Y_2O_3 addition

The crystallization behavior and mechanical properties of CaO-Al2O3-SiO2 (CAS) system glass-ceramics with addition of Y2O3 were investigated. The optimal sintering temperatures of all heat-treated glasses were altered and the crystallization was accelerated with Y2O3 addition, and only wollastonite as a main crystalline phase was precipitated. The volume fraction of crystalline phase and density were increased with Y2O3 addition. The results suggest that the CAS glass-ceramics would get the lowest sintering temperature and optimal microstructure with the addition of Y2O3 by 3.25 %. The bending strength has a maximum due to the oriented and interlocked wollastonite crystal, which causes crack divert or blunts to limit the further development of the flaw size and increases the surface energy of fracture.

溶胶-凝胶法制备铥镱共掺杂Y_2Ti_2O_7粉末上转换发光特性研究

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备1 mol%Tm3+、1 mol%Tm3+和10 mol%Yb3+共掺杂Y2Ti2O7粉末。Tm3+掺杂Y2Ti2O7为Y2Ti2O7相和微量TiO2相的混合结构,Yb3+共掺杂不改变Tm3+掺杂Y2Ti2O7相结构。在976 nm半导体激光器(LD)激发下,在430～500 nm和620～750 nm波长范围内获得了蓝色和红外上转换发光,分别对应于Tm3+的1G4→3H6和3H4→3H6跃迁。Yb3+共掺杂显著提高了Tm3+掺杂Y2Ti2O7的上转换发光强度。研究表明:随着LD激发电压增大,Tm3+-Yb3+共掺杂Y2Ti2O7上转换发光强度逐渐增大,且上转换发光强度随LD激发功率增大呈现两阶段变化规律;随着温度升高,Tm3+-Yb3+共掺杂Y2Ti2O7上转换发光强度逐渐降低,这是由无辐射弛豫速率随着温度升高而增加所致。

Y2O3对NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层热腐蚀性能影响行为研究

本文利用超音速火焰喷涂技术(HVOF),在20G钢表面制备了掺杂1wt.%、3wt.%、5wt.%三种不同含量Y2O3的NiCr-Cr3C2金属陶瓷复合涂层,并探究了其在650℃,Na2SO4/K2SO4熔盐环境中的热腐蚀性能。利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、拉伸试验机等对涂层的微观结构和力学性能进行了表征,利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱、X射线能谱仪(EDS)对复合涂层热腐蚀产物形貌、物相进行分析。结果表明掺杂1wt.%Y2O3的NiCr-Cr3C2复合涂层结构致密、孔隙率低、结合强度高,显微硬度达到801HV。热腐蚀过程中掺杂Y2O3的NiCr-Cr3C2复合涂层表面均生成耐蚀性良好且致密的Cr2O3膜。随着Y2O3掺杂量的增加,涂层的耐热腐蚀性能先升高后下降,当Y2O3掺杂量为1wt.%时,复合涂层表现出最佳的耐热腐蚀性能。

掺杂Y^3＋对BiFeO3陶瓷电学性能的影响

BiFeO3是少数在室温下同时具有铁电性和磁性的材料之一，实验添加Y^3＋制备Bi1-xYxFeO3（x=0．05，0．1，0．15，0.2）陶瓷，研究了样品的相结构、微现形貌及电学性能。实验结果表明：所制备的陶瓷样品为斜方六面体结构；随Y^3＋添加量的增加，样品电容率增大，介电损耗先减小后增大；样品的剩余极化值Pr从0．132增大到0．160μC/cm^2。

La^(3+)掺杂Y_2O_3透明陶瓷制备及发光性能

以Y2O3为基质材料,掺杂不同含量的La3+,采用机械力化学法制备纳米粉,粉体压制后在真空度1×10-3Pa下烧结得到La3+掺杂Y2O3透明陶瓷。采用透射电子显微镜(TEM)观察粉体一次颗粒形貌,扫描电镜(SEM)观察样品表面形貌,HV-1000型维氏硬度计测定样品硬度和断裂韧性,阿基米德法测定烧结后试样的相对密度,自动记录分光光度计测定试样透过率。结果表明:制备的La3+∶Y2O透明陶瓷透光率可达80%,掺杂La3+可以显著降低La3+∶Y2O3透明陶瓷的烧结温度;随着La2O3添加量的提高,样品透光率逐渐提高,但La2O3添加量过大会造成点阵畸变严重;随着La2O3添加量的提高,样品相对密度、维氏硬度和断裂韧性均逐渐提高,最后趋于平稳;随着保温时间延长,样品透光率也逐渐增大,继续增大保温时间,透光率趋于平缓。结合样品的透光率、相对密度、维氏硬度和断裂韧性考虑可知La2O3适合掺杂量、烧结温度和保温时间分别为10at%、1550℃和3h。

高电位梯度ZnO压敏电阻大电流冲击下电学性能的研究

通过Y2O3掺杂等工艺手段制备出具有高电位梯度值的ZnO压敏电阻,并进行大电流冲击条件下的电学性能测试。实验结果表明,在掺杂0.08%(摩尔浓度)Y2O3后,试样的电位梯度值达到2 460.5 V/mm,残压比为1.48,最大通流容量达到1 263 A,能量耐受密度达到404.7 J/cm3,具有良好的抵抗大电流冲击的性能。掺杂后的试样晶粒尺寸减小到1.5μm,并且分布比较均匀,细致均匀的微观结构有利于试样电位梯度和大电流冲击下电学性能的提高。

高电位梯度ZnO压敏电阻的高压稳压性能研究

采用稀土掺杂和低温烧结的方法制备出高电位梯度的ZnO压敏电阻,并研究了Y2O3掺杂浓度对试样电位梯度和稳压性能的影响。结果表明,在800℃的烧结条件下,掺杂0.08%(摩尔分数)Y2O3后试样的电位梯度增加了49%,稳压系数达到1.99×10-2。从微观角度对ZnO压敏电阻烧结过程中的物化反应分析发现,较低的烧结温度能够抑制Y2O3的受主固溶和Bi2O3的挥发,减缓晶粒的生长速度,改善晶界质量,从而提高试样的电位梯度,实现高压稳压。

稀土专利摘编

一种抗CMAS腐蚀的双相组织钪钇稀土掺杂氧化锆粉末的制备方法申请号:CN202111513015.4公开(公告)日:2022.01.21申请(专利权)人:广西大学本发明公开了一种抗CMAS腐蚀的双相组织钪钇稀土掺杂氧化锆粉末的制备方法,主要包括以下步骤:向可溶钪盐、钇盐和锆盐分别添加适量分散剂溶解并混合制成浓度为均匀混合溶液,恒温水浴并机械搅拌,滴入氨水中使PH维持在912,滴完后继续机械搅拌1 h,得到白色胶体物沉淀静置陈化1,224 h,乙醇或和蒸馏水清洗56次,烘干后并充分研磨后高温煅烧得到双相组织Sc2O 3和Y2O3掺杂ZrO2陶瓷粉体材料。本发明操作简易,制得的粉体均为四方相组织、粒径均匀且稳定可控的超细稀土掺杂氧化锆粉体,适合工业化生产,该陶瓷材料抗CMAS高温腐蚀性能优异,在热障涂层材料领域具有优异的应用前景。

氧化钇掺杂对钼合金高温力学性能的影响

通过固液掺杂法制备了5种不同含量的氧化钇掺杂钼合金粉体,经压结、烧结、轧制后制备成钼合金板材。利用X射线衍射(XRD)分析了钼合金的相组成,用能谱(EDS)表征了钼合金的化学成分,用热-力学物理模拟试验机对钼合金板材在1000~1400℃的高温拉伸性能进行了测试,用维氏显微硬度仪测定了钼合金室温及经高温拉伸后的硬度,用扫描电子显微镜(SEM)观察了钼合金的显微组织和断口形貌。结果表明:钇以氧化钇的形式存在于钼合金中,使其晶粒细化且大小均匀。氧化钇掺杂量对钼合金板材的高温抗拉强度、高温延伸率和高温拉伸后显微硬度有显著的影响。随着氧化钇掺杂量的增多,钼合金的显微硬度逐渐增加。掺杂氧化钇提高了钼合金板材的高温强度、高温延伸率和高温拉伸后的显微硬度,并随着氧化钇掺杂量的增加而增加。当氧化钇的掺杂量为0.5%(质量分数)时,钼合金板的高温综合性能最好,1000℃时的高温抗拉强度达到428 MPa,延伸率达到12.7%,拉伸后显微硬度达到HV200252.8。