ZnO-Nb_2O_5掺杂SnO_2基陶瓷研究

通过常压烧结制备SnO2基陶瓷,研究了ZnO、Nb2O5单掺杂及ZnO-Nb2O5复合掺杂对SnO2基陶瓷的烧结性能及电阻率的影响。采用SEM及XRD对试样分别进行了微观结构观察及物相分析。研究表明,掺杂ZnO能提高陶瓷的体积密度,但对于降低电阻率的影响不明显,当ZnO掺杂量在0.5%～0.75%(质量分数)时,SnO2基体积密度可达到6.67～6.73g/cm3;掺杂Nb2O5不能有效提高烧成陶瓷的体积密度,但能显著降低SnO2基陶瓷的电阻率;0.5%(质量分数)ZnO～1.5%(质量分数)Nb2O5复合掺杂在1450℃下烧成的陶瓷可得到较好的性能,其体积密度可达到6.61g/cm3,常温电阻率为867.84Ω.cm。

掺杂Nb_2O_5对自生Al_2O_3强化TiAl复合材料结构的影响

采用原位反应热压法制备了自生Al2O3增强TiAl间金属化合物复合材料,通过第三元素(氧化铌)掺杂的形式,对其进行强化研究。采用DTA结合XRD分析对其反应过程进行了探讨。SEM,XRD及其它测试分析显示,引入氧化铌使铝热反应生成了更高的热能,材料能够在较低的温度下烧结。同时,Nb2O5的掺入对基体相生成比例(TiAl:Ti3Al)有一定的调控作用,也使材料中的自生氧化铝成分增强,对材料结构及性能产生了较大影响。

利用掺杂及梯度复合技术对生物材料进行TiO_2(Ta^(5+))/TiN薄膜表面改性的研究

采用磁控溅射技术同热氧化相结合的方法合成TiO2(Ta5+)/TiN复合薄膜,并对薄膜的硬度、摩擦磨损等力学特性以及血小板粘附等血液相容性进行了研究.研究结果表明,掺杂使血液相容性提高,梯度复合使力学特性改善,因而薄膜具有良好的力学耐久性和血液相容性.此外,薄膜与血液的界面张力也被测试.结果表明,低的薄膜/血液界面张力改善了TiO2(Ta5+)/TiN复合薄膜的血液相容性.

Nb2O5—CoO—La2O3复合掺杂的BaTiO3基粉体改性研究

采用铌、钴、镧的金属有机盐(柠檬酸-EDTA复合螯合前驱液)掺杂法实现对氧化硅掺杂的纳米晶BaTiO2粉体的掺杂改性。实验结果表明：随着Nb、Co、La掺量的增加以及Nb／Co比的增大，陶瓷烧结体的烧成收缩以及密度增加，晶粒尺寸减小。随着Nb／Co比的增大，材料的铁电弛豫特性增加。当Nb／Co-2时，随着La掺量的增加，材料的铁电弛豫特性增加。当Nb／Co>2时，La掺量对材料的介电温度特性影响不大。当La掺量一定时随着Nb、Co复合掺量的增加，材料的铁电弛豫特性明显增强。烧结温度的升高，使杂质容易固溶进入BT中，固溶量的增大，使材料的铁电弛豫性能增加。

Ta_2O_5掺杂玻璃/钙长石复合绝缘材料性能的研究

采用传统烧结技术制备出稀土氧化钽掺杂玻璃/钙长石复合材料,并进行了XRD、SEM和性能测试,分析了稀土氧化钽对烧结温度及材料性能的影响。结果表明,添加适量的氧化钽有利于改善材料的力学性能,降低烧结温度,但对材料的介电性能有一定影响。当氧化钽最佳的掺杂量为2%(质量分数)时,所制备的复合材料具有高的相对密度(≥97.5%)、低的烧结温度(850～900℃)、低的介质损耗(0.35%～0.37%)、低的膨胀系数((3.40～3.41)×10^(-6)/℃)和较高的抗折强度(128.6～137.4MPa)。

掺杂FeVO4低温烧结ZnO-Nb2O5-TiO2微波介质陶瓷

研究了FeVO4对ZnO-Nb2O5-TiO2微波介质陶瓷的烧结特性、介电性能、相组成和微观结构的影响.研究表明:添加3 ω/%～10ω/%FeVO4可使烧结温度从1200℃降低到960℃,XRD与EDS分析表明FeVO4固溶入主晶相ZnTiNb2O8,导致晶格畸变,缺陷增加,促进传质,在液相和固溶体协同作用下降低烧结温度;随FeVO4添加量的增加,Zn0.15Nb0.3Ti0.55O2相和TiO2相含量增大,介电常数εr基本不变,Q·f值由于晶体缺陷增多和晶粒尺寸不均而下降;FeVO4添加量为4 ω/%的ZnO-Nb2O5-TiO2陶瓷可在940 ℃,2 h条件下致密烧结,微波介电性能为εr=40,Q·f=10 200 GHz(3GHz),τf=-9×10-6/℃,可用于制备各种多层微波频率器件.

掺杂Nb_2O_5对RHP合成Al_2O_3-TiAl复合材料的影响

采用反应热压(RHP)工艺,利用Ti、Al、TiO2及Nb2O5之间的放热反应,在较低温度下制备了Nb2O5强化Al2O3/TiAl复合材料。借助XRD、OM及SEM等手段,考察了Nb2O5对Al2O3/TiAl复合材料的相分布及组织结构的影响。结果表明:材料产物由γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al2O3和NbAl3相构成,Al2O3颗粒分布于基体交界处,存在一定的偏聚。Nb2O5的引入,使得γ-TiAl相含量减少,α2-Ti3Al相含量增大;基体晶粒有所细化,且分布逐渐趋于均匀。当Nb2O5的引入量(质量分数)为6%时,组织主要由α2-Ti3Al/γ-TiAl层片状晶团组成,出现了较完整的γ-TiAl晶粒,属于近片层(NL)组织结构,层片状晶团的尺寸小于50μm,γ晶粒尺寸小于5μm。力学性能测试表明,当Nb2O5的引入量(质量分数)为6%时,材料的抗弯强度达到最大值,约为593MPa,硬度为4·77GPa;断裂韧度达到最大值,为8·93MPa·m1/2,具有可接受的力学性能。

Sm_2O_3掺杂的Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5基陶瓷的烧结特性与介电性能

用传统的固相法合成了Sm2O3掺杂的Bi2O3-ZnO-Nb2O5(BZN)基陶瓷(Bi1.5-xSmxZn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(0≤x≤0.6,BSZN),通过XRD、AV2782阻抗分析仪等测试手段对其烧结行为、相结构及介电性能进行了系统研究。结果表明:纯BZN陶瓷的结构为立方焦绿石单相;当Sm2O3掺杂量较少(0<x≤0.5)时,样品的相结构仍然保持立方焦绿石单相;随着Sm2O3掺杂量的进一步增加(x≥0.6),样品出现其它相。同时,试样的介电性能随结构的变化而呈现有规律的变化。

V_2O_5掺杂ZnFe_2O_4复合薄膜的制备及气敏性研究

采用溶胶-凝胶法制备V2O5掺杂ZnFe2O4溶胶作为敏感试剂,通过浸渍-提拉法在锡掺杂玻璃光波导表面上制备V2O5掺杂ZnFe2O4复合薄膜,研制出V2O5掺杂ZnFe2O4复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件,对二甲苯、苯乙烯等挥发性有机气体进行检测。结果表明,该敏感元件对二甲苯气体具有较高的灵敏度、较好的重复性和选择性响应,能够检测到的最低气体浓度为1×10-6。该传感器具有灵敏度高、响应快、在室温下容易制备、结构简单等特点。

CuO和B_2O_3复合掺杂对BaTi_2O_5陶瓷的降温烧结与电性能研究

采用非均相共沉淀法制备Ba Ti2O5粉体,以固相烧结法制备了Cu O和B2O3复合掺杂的Ba Ti2O5陶瓷,并对样品进行了XRD、SEM表征和电性能测试。结果表明:掺杂后制得的Ba Ti2O5陶瓷在1100℃烧结2 h的致密度达到96.71%,晶粒发育较完整,在室温下具有良好的铁电滞后特征,在测试频率1 KHz时,Ba Ti2O5陶瓷的介电常数为εr=71.96,说明在烧结过程中加入复合烧结助剂Cu O和B2O3可以促进液相形成并减少了气孔率,从而提高了陶瓷的致密度和介电性能。

掺杂Li_4Ti_5O_(12)作为锂离子电池负极材料

研究了掺杂元素M (锡、钨、镍 )的锂钛复合氧化物的合成以及Li/掺杂Li4 Ti5O12 实验电池的充放电行为和循环性能。实验结果说明 ,掺杂的Li4 Ti5O12 实验电池其电压平台低于未掺杂的复合氧化物的实验电池 ,电池的首次不可逆容量也小于未掺杂的复合氧化物的Li/Li4 Ti5O12 电池。其中Sn掺杂的Li4 Ti5O12 电极材料循环性能稳定 ,充放电容量较大 ,是一种比较好的锂离子电池的负极材料。

CaO掺杂对10NiO-NiFe_2O_4复合陶瓷烧结致密化的影响

采用冷压-烧结技术制备了CaO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷，研究了CaO掺杂量及烧结温度对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构及致密度的影响。结果表明：当CaO掺杂量为0～4％（质量分数）时，烧结样品中主要含有NiO和NiFe2O4两种，CaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成低熔点相，且Ca^2＋离子固溶到基体组分中，促进致密化烧结，降低了烧结温度；当CaO掺杂量为4％时，过剩的CaO存在于陶瓷颗粒间，抑制了致密化过程的进行；于1200℃烧结时，2％CaO掺杂样品的相对密度最大，达到98．75％，比未掺杂样品的相对密度提高近24％；当烧结温度从1200当升高到1400℃时，CaO掺杂量为0、0．5％和1．0％的样品相对密度提高20％以上，但当CaO掺杂量为2％和4％时，陶瓷样品相对密度反而下降，且晶粒明显长大。

Nb_2O_5掺杂对PZN-PZT压电陶瓷微观结构和电性能的影响

研究了施主掺杂离子Nb^5＋对Pb（Zn1/3Nb2/3）0.2Ti0.4Zr0.4O3 （PZN-PZT） 压电陶瓷微观结构和电性能的影响. Nb2O5加入量为0.0%～1.0%, 样品制备采用钶铁矿前驱体方法. 通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析, 确定了Nb2O5在钙钛矿主晶格中的固溶限度为0.5%左右. 少量Nb2O5能够抑制晶粒生长, 并导致四方相向三方相转变和晶体四方度的降低;而过量Nb2O5对晶粒尺寸、相转变和晶格畸变没有显著影响. 材料的电性能随Nb2O5加入量的增加而呈现极值型变化, 最优电性能在固溶限度处.

原位热压合成Nb掺杂Al_2O_3/TiAl复合材料

利用Al-Ti-TiO2-Nb2O5体系的放热反应,原位热压合成了Nb掺杂Al2O3/TiAl复合材料。借助DTA结合XRD探讨了Al-Ti-TiO2-Nb2O5体系的反应过程,并采用XRD、OM和SEM研究了复合材料的物相组成及显微结构。结果表明:Al熔化的同时,体系发生了Al和Nb2O5的铝热反应,生成了NbO2和Nb等中间产物,并放出了较多热量,这些热量促使Ti和Al较早化合生成TiAl3,随即引发Al和TiO2较早的还原反应,进而促使材料在较低温度下致密烧结;产物由-γTiAl、α2-Ti3Al、Al2O3和NbAl3相构成,Al2O3颗粒分布于基体交界处,存在一定的团聚;Nb2O5的引入,对基体-γTiAl相和α2-Ti3Al相的的分布有一定的影响,使得基体晶粒细化,较好地改善了材料的力学性能。

Ti、Mg离子复合掺杂对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2性能的影响

采用SEM、XRD、恒电流充放电、交流阻抗谱等方法研究了钛镁离子复合掺杂对LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的结构及其电化学性能的影响.结果表明材料的XRD图谱中部分特征峰的强度比值有较大的变化.1%(摩尔分数)的Ti、Mg离子复合掺杂能显著地改善LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的倍率放电能力,平台保持能力和高倍率下的循环性能.交流阻抗谱表明钛镁离子掺杂抑制了LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2在高放电倍率下循环的电化学反应阻抗Rct的增加.采用几种不同价态的金属离子复合掺杂是改善嵌锂的镍钴锰系金属氧化物的倍率放电能力的有效途径.

BaO掺杂对10NiO-NiFe_2O_4复合陶瓷烧结致密化的影响

利用冷压一烧结技术制备BaO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷，研究BaO掺杂量及烧结温度对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构及致密度的影响。结果表明：当BaO掺杂量（质量分数）为0,-4％时，烧结样品中主要含NiO和NiFe2O4，BaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成瞬时液相BaFe2O4和Ba2Fe2O5，且Ba2＋固溶到基体中，促进致密化烧结，降低了烧结致密化温度；1250℃烧结时，1％BaO掺杂样品的相对密度最大，达到98．90％，比未掺杂样品的相对密度提高6．27％；但当BaO掺杂量为2％和4％时，陶瓷样品相对密度基本不变。

La掺杂对Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)铁电陶瓷性能的影响

利用传统的固相烧结工艺制备了Sr2LaxBi4-xTi5O18(x=0.00、0.05、0.1、0.25、0.5、0.75、1.00)陶瓷样品。用X射线衍射对其微结构进行了分析,并测量了其铁电、介电性能。X射线衍射结果表明La掺杂对Sr2Bi4Ti5O18的晶体结构几乎没有影响。样品的铁电、介电结果表明,随着La掺杂量的增加,样品的剩余极化(2Pr)和矫顽场(Ec)逐渐减小,这是由于离子半径较大的La取代类钙钛矿层A位Bi离子,使得样品晶格畸变变小,从而导致2Pr降低,晶格畸变的减小也使得沿着外电场方向氧八面体中的阳离子更易运动,导致Ec减小。样品的相变温度Tc随着La含量的增加而降低,这也与样品晶格畸变有关。

La_2O_3,Ce_2O_3掺杂对原位合成Al_2O_3(p)/TiAl复合材料显微组织与性能的影响

借助XRD,SEM分析及力学性能测试,分析了La2O3,Ce2O3掺杂对原位合成Al2O3颗粒强化钛铝基复合材料组织与性能的影响,探讨了稀土氧化物(La2O3,Ce2O3)的细化机制。研究结果表明:掺杂稀土氧化物后产物由-γTiAl/α2-Ti3Al双相、Al2O3及Al4La或Al4Ce相组成;Al2O3颗粒分布于晶界处,使基体晶粒得以细化;引入稀土元素后材料的密度明显增强,氧化铝的团聚现象减弱。力学性能测试表明,La2O3,Ce2O3的引入,有效改善了复合材料的力学性能,尤其是掺杂Ce2O3后,材料的抗弯强度比未掺杂时提高了160%以上。

Nb_2O_5掺杂对TiO_2陶瓷性能的影响

在Nb2O5含量X为0．1～1．5％的范围内，研究了Nb2O5掺杂对TiO2压敏陶瓷电性能的影响。发现x=0．7％的样品显示出最低的压敏电压（Eb=8．57V／mm）以及最高的相对介电常数2．385×10^4。分析认为Nb2O5掺杂的实质是Nb^5＋固溶于TiO2中取代Ti^4＋使晶粒半导化，但掺杂量受晶格畸变作用有一定限制。

CuO掺杂对10NiO-NiFe_2O_4复合陶瓷导电性能的影响

利用冷压-烧结技术制备了CuO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷，研究了CuO掺杂量对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构、致密度及导电率的影响。结果表明：当CuO掺杂量为0～12．5％（质量分数）时，烧结样品中主要含有NiO、Cu和NiFe2O4、CuO在氮气气氛下分解为金属Cu，在烧结温度下为液相促进了致密化烧结；1473K烧结时，8．75％CuO掺杂样品的相对密度最大，达到94．43％，比未掺杂样品的相对密度提高了18．16％；当CuO掺杂量为4％时，在1233K温度下样品达到最大导电率5．169S／cm，是未掺杂样品的导电率1．026S／cm的5倍。