Effect of SiO2 addition on the dielectric properties and microstructure of BaTiO3-based ceramics in reducing sintering

The effect of SiO₂ doping on the sintering behavior, microstructure, and dielectric properties of BaTiO₃-based ceramics has been investigated. Silica was added to the BaTiO₃-based powder prepared by the solid state method with 0.075mol%, 0.15mol%, and 0.3mol%, respectively. The SiO₂-doped BaTiO₃-based ceramic with high density and uniform grain size were obtained, which were sintered in reducing atmosphere. A scanning electron microscope, X-ray diffraction, and LCR meter were used to determine the microstructure as well as the dielectric properties. SiO₂ can form a liquid phase belonging to the ternary system of BaO-TiO₂-SiO₂, leading to the formation of BaTiO₃ ceramics with high density at a lower sintering temperature. The SiO₂-doped BaTiO₃-based ceramics can be sintered to a theoretical density higher than 95% at 1220℃ with a soaking time of 2 h. The dielectric constants of the sample with 0.15mol% SiO₂ addition sintered at 1220℃ is about 9000. Doping with a small amount of silica can improve the sintering and dielectric properties of BaTiO₃-based ceramics.     

前驱物种类对氧化铁/氧化硅核壳结构制备的影响

分别以Fe3O4、β-FeOOH、和α-Fe2O3作为前驱物,采用Stober水解法制备了氧化铁/氧化硅核壳结构,研究了前驱物种类和原料用量对二氧化硅包覆过程的影响.随着氨水和TEOS用量的增加,包覆层厚度增加,包覆更加均匀.对样品进行了扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和红外光谱(IR)表征.实验结果表明,在三种类型的前驱物中,二氧化硅在β-FeOOH表面包覆最均匀,包覆效果最好.     

CeO_2掺杂对Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-MgO结构及介电性能的影响

在Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)与质量分数为56%MgO混合的基础上,进行了CeO2掺杂的系统研究.结果表明,随着CeO2掺入量的增加,Ba0.6Sr0.4TiO3-MgO(BSTM)陶瓷晶粒尺寸减小.X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(electron microscope,SEM)和能谱分析(energydispersion X-ray,EDX)表明,复合陶瓷由Ba0.6Sr0.4TiO3和MgO两相组成,没有杂相出现.随着CeO2含量增加,复合陶瓷样品的居里温度点向低温方向偏移,介电常数、介电损耗、介电可调度也相应发生变化,样品的K值呈现出先增加到最大值,随后逐渐减小的趋势.CeO2含量为0.2%的样品具有较好的介电性能.     

硅源加入方式对Fe3O4/SiO2核壳结构制备的影响及磁性能研究

表面包覆惰性层是解决四氧化三铁(Fe3O4)粒子团聚、易氧化、亲水性差等问题的一种有效方法,但惰性层的引入一般会导致包覆后样品磁性能下降,从而限制了Fe3O4的应用.以正硅酸乙酯(TEOS)和氨水为原料,制备了具有良好磁响应性的Fe3O4/SiO2核壳结构.样品的结构、形貌、尺寸和表面吸附官能团采用X-ray粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)等测试手段进行了表征.研究发现,TEOS加入方式影响SiO2层生长过程,从而影响包覆的均匀程度.Fe3O4/SiO2核壳结构表现出顺磁性和良好的磁响应性(52emu/g).     

BaNd0.01Ti1.02O3陶瓷的制备及其介电性能

目的研究钛过量对溶胶-凝胶法制备的掺钕钛酸钡粉体及其陶瓷的相组成、显微结构和介电性能的影响。方法采用溶胶-凝胶法制备BaNd0.01Ti1.02O3纳米晶粉体及其陶瓷，通过TEM，SEM，XRD等对钛酸钡基纳米晶粉体及其陶瓷的相组成和显微结构进行了表征，并测定陶瓷的介电性能。结果溶胶-凝胶法合成出BaNd0.01Ti1.02O3纳米晶粉体(35—50nm)，主晶相为立方相，在1350℃／2h烧结后为四方相细晶陶瓷，其居里温度为100℃，最大介电常数为8596，介电损耗为0．014。结论溶胶-凝胶法可制得BaNd0.01Ti1.02O3纳米晶粉体及其细晶陶瓷，钛过量可改善陶瓷的微观形貌和介电性能。     

球磨时间对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织和力学性能的影响

以Mo、FeB、Cr、Ni、Fe粉末以及少量的C粉为原料,采用行星球磨法对其球磨后烧结制备Mo2FeB2基金属陶瓷,利用扫描电镜观察球磨粉及其烧结试样的组织形貌,并测定烧结试样的孔隙度、硬度和抗弯强度,研究原料粉末球磨时间对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明,随着球磨时间的增加,粉末粒度逐渐变小,Mo2FeB2基金属陶瓷的孔隙度明显降低,其硬度和抗弯强度明显增大,晶粒也随之细化;球磨30h原料粉末所制Mo2FeB2基金属陶瓷的综合性能最优,其硬度(HRA)达到90.2,抗弯强度达到1850MPa。     

Ba0.6Sr0.4TiO3/MgO/Mg2SiO4复相陶瓷的制备与介电可调性能

采用标准电子陶瓷工艺,制备了Ba0.6Sr0.4TiO3/MgO/Mg2SiO4复相陶瓷(MgO和Mg2SiO4按相同重量加入),研究了MgO和Mg2SiO4含量对复相陶瓷微观结构、介电性能及介电可调性的影响.结果表明,随着MgO和Mg2SiO4含量的增加,陶瓷的晶粒尺寸略有增大,低频(100 kHz)介电常数、介电损耗、介电可调度和介电常数温度系数降低.随着偏置电场的增强,介电常数降低,介电损耗变化不大(均在10-3量级).当MgO和Mg2SiO4的百分含量均为30%时,获得了室温介电常数为101.6、介电损耗为0.0017及1.79 kV/mm偏置电场下介电可调度为12.19%、介电常数温度系数为0.009℃-1的介电性能.     

3a0．6Sr0．4TiO3／MgO／Mg2SiO4复相陶瓷的制备与介电可调性能

采用标准电子陶瓷工艺，制备了Ba0．6Sr0．4TiO3／MgO／Mg2SiO4复相陶瓷（MgO和Mg2SiO4按相同重量加入），研究了MgO和Mg2SiO4含量对复相陶瓷微观结构、介电性能及介电可调性的影响．结果表明，随着MgO和Mg2SiO4含量的增加，陶瓷的晶粒尺寸略有增大，低频（100kHz）介电常数、介电损耗、介电可调度和介电常数温度系数降低．随着偏置电场的增强，介电常数降低，介电损耗变化不大（均在10^-3量级）．当MaO和Mg2SiO4的百分含量均为30％时，获得了室温介电常数为101．6、介电损耗为0．0017及1．79kV／mm偏置电场下介电可调度为12．19％、介电常数温度系数为0．009℃^-1的介电性能。     

Dy2O3掺杂对BaTiO3陶瓷结构与性能的影响

对水热法合成的BaTiO3粉体进行稀土氧化物Dy2O3掺杂改性,利用扫描电镜、X射线衍射及电气性能测试等手段,分析了离子取代行为和晶格参数与固溶度之间的关系,重点研究了Dy2O3掺杂量对BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸、介电性能的影响规律.结果表明,Dy2O3在陶瓷的烧结过程中可抑制晶粒生长,使晶粒尺寸变小,提高了陶瓷的致密度.当掺杂量w(Dy2O3)为0.6%时,陶瓷晶粒的晶格常数达到最大值,此时晶粒内部缺位浓度最低,常温介电常数提高到4100,在-15～100℃范围内,介电常数随温度变化率为±10%,交流击穿场强为3 2kV/mm.     

Mn掺杂对Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜介电性能的影响

以醋酸盐和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶工艺在Pt／TiO2／SiO2／Si基片上制备了掺锰Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜。通过X射线衍射和扫描电镜分析研究了薄膜的相结构和形貌,测试了以Pt为底电极、Ag为上电极的MFM电容器的介电性能。研究结果表明：掺锰Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜较未掺杂的Ba0．5Sr0．5TiO3薄膜介电常数高、介电损耗降低。介温谱表明在居里温度附近发生弥散型相变,且居里温度有向低温方向漂移的趋势。     

BaTiO_3与BaTiO_3／PP复合膜的电性能关系的研究

以聚丙烯（ＰＰ）为基材与高介电常数的ＢａＴｉＯ３复合而成的ＢａＴｉＯ３／ＰＰ复合膜是一种电性能优异的高频、交频电介质绝缘材料，它具有介质损耗小、介电常数不随频率而变化、防潮性能优良及价廉等优点．通过ＢａＴｉＯ３／ＰＰ复合膜的试制，研究了填料ＢａＴｉＯ３的表面处理，含量及介电常数等因素与ＢａＴｉＯ３／ＰＰ复合膜电性能间的关系．     

高能球磨对TiB_2/Cu复合材料组织和性能的影响

对Cu、TiB2混合粉末进行了高能球磨实验和相应的粒度分析以及粉末形貌观察,研究了高能球磨对Cu基复合材料的力学性能、电学性能和显微组织的影响。结果表明,高能球磨使粉末细化,在球磨初期,粉末粒度下降很快,当粉末粒度下降到一定值,细化难以继续进行,得到TiB2颗粒细小弥散分布的复合粉末;TiB2的加入,使铜基体的硬度、强度得到显著提高,电导率下降;相比常规粉末冶金方法,高能球磨方法制备的TiB2/Cu复合材料的硬度、强度大大提高,而电导率较低。     

带隙可调铌酸钾基铁电薄膜制备与物性研究

以钡镍元素共掺形成的铌酸钾-铌镍酸钡薄膜（1-x）KNbO₃-xBaNi_0.5Nb_0.5O_3-δ（KN-xBNNO）为主要研究对象,围绕其材料发展趋势：高质量铌酸钾-铌镍酸钡薄膜材料的关键制备技术、铌酸钾-铌镍酸钡薄膜的微结构、元素化合价和拉曼声子模式等内容进行了研究.     

高能球磨对TiC0.5/Cu(Al)复合材料组织和性能的影响

以Ti2AlC和Cu粉作为原料,分别采用滚筒球磨和高能球磨对原料粉进行预混处理,在1 150℃下原位热压反应制备了TiC0.5/Cu(Al)复合材料.实验结果表明,Al从Ti2AlC溶出进入Cu中,Ti2AlC分解并转变成TiC0.5相,然而滚筒球磨制备的复合材料中生成少量AlCu2Ti相.通过对原料粉高能球磨处理,制备后的复合材料AlCu2Ti相消失,细小的TiC0.5颗粒均匀分布于基体中.两种不同方法制备的复合材料的弯曲强度和维氏硬度试验结果表明,高能球磨工艺能提高TiC0.5/Cu(Al)复合材料的弯曲强度,同时维氏硬度略有降低.其中,高能球磨处理后制备的27％ TiC0.5/Cu(Al)复合材料的弯曲强度达到981 MPa,维氏硬度为2.43 GPa.     

添加Y_2O_3对铝镁质干式捣打料微观组织和性能的影响

以电熔白刚玉、电熔镁砂、活性氧化铝为主要原料,以Y_2O_3为添加剂,分别在1300、1400、1500、1600℃温度下保温3h制备铝镁质干式捣打料。研究在不同煅烧温度下添加Y_2O_3对铝镁质干式捣打料物相组成、显微结构、烧结性能、力学性能的影响。研究结果表明,适量Y_2O_3的引入能促进尖晶石材料的烧结,当温度低于1400℃时,Y_2O_3与Al_2O_3通过固相反应形成亚稳相的YAlO3(YAP),随着温度的上升,YAP逐渐被Y3Al5O12(YAG)所取代,其中,Y3+在高温下易固溶到尖晶石晶格内,促进其晶界迁移和晶粒长大,使材料的致密度得到明显提高;在1600℃保温3h的热处理条件下,添加0.5%~1.0%Y2O3所制铝镁质干式捣打料具有较好的烧结性能和力学性能,其中,添加1.0%Y_2O_3所制材料的线变化率约为2.7%、显气孔率为26%、体积密度为2.8g·cm-3、常温耐压强度约为15.4 MPa、高温抗折强度达3.8 MPa。     

镧掺杂对PMN—PT陶瓷结构与性能的影响

采用熔盐法制备了0．82MN－0．28PT－xLa陶瓷,研究了掺镧离子对0．82PMN－0．18PT陶瓷相结构、显微结构以及介电性能的影响。结果表明,随着掺镧含量的增加,不仅预烧粉体和陶瓷的焦绿石相含量逐渐增加,而且在显微结构中逐渐出现了小颗粒,气孔增多,陶瓷的致性逐渐下降,严重恶化了介电性能,导致介电常数急剧下降,但蛤电温度稳定性却大幅度提高。     

变形量对(CoNiV)97Al3中熵合金组织和力学性能的影响

高强度和高塑性的中熵合金,相较于传统合金能够满足更多的实际应用。通过在CoNiV合金中掺入微量Al,经过退火处理来提高其力学性能。制备了不同Al含量的铸态(CoNiV)_100-xAl_x（x为1、2、3、4、5,原子分数/%）合金。采用万能试验机、维氏硬度计、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜,研究了退火温度、Al含量及拉伸变形量对合金力学性能、显微组织的影响。实验结果表明,随着Al含量的增加,合金的伸长率提升到30%以上,维氏硬度从755.8降低到375.6。经过1 000 ℃退火处理后的合金达到更高的强度?塑性平衡,伸长率可达到35%以上,拉伸屈服强度较高（超过950 MPa）。实验选择(CoNiV)₉₇Al₃（Al3）中熵合金作为研究对象,将系统分析拉伸变形量（50%、100%）对Al3合金微观组织及力学性能的影响。Al3合金在拉伸变形过程中,位错滑移主导变形,孪晶增加位错存储量,促进位错滑移堆积,该合金变形?断裂过程的主要为位错与孪晶的协同作用。     

Effects of the deep rolling process on the surface roughness and properties of an Al-3vol%SiC nanoparticle nanocomposite fabricated by mechanical milling and hot extrusion

Deep rolling is one of the most widely used surface mechanical treatments among several methods used to generate compressive residual stress. This process is usually used for axisymmetric components and can lead to improvements of the surface quality, dimensional accuracy, and mechanical properties. In this study, we deduced the appropriate deep rolling parameters for Al-3vol%SiC nanocomposite samples using roughness and microhardness measurements. The nanocomposite samples were fabricated using a combination of mechanical milling, cold pressing, and hot extrusion techniques. Density measurements indicated acceptable densification of the samples, with no porosity. The results of tensile tests showed that the samples are sufficiently strong for the deep rolling process and also indicated near 50% improvement of tensile strength after incorporating SiC nanoparticle reinforcements. The effects of some important rolling parameters, including the penetration depth, rotation speed, feed rate, and the number of passes, on the surface quality and microhardness were also investigated. The results demonstrated that decreasing the feed rate and increasing the number of passes can lead to greater surface hardness and lower surface roughness.     

热处理工艺对高碳贝氏体钢组织与力学性能的影响

借助OM、SEM、XRD等手段,对比研究了一步、两步等温贝氏体转变工艺及QPB(淬火+配分+贝氏体转变)工艺对高碳贝氏体钢(w(C)=0.79%)显微组织与力学性能的影响。结果表明,采用一步等温贝氏体转变工艺处理试验钢时,当等温温度同为250℃,随着保温时间的延长,钢中贝氏体转变越充分,块状残余奥氏体尺寸降低,组织更为均匀细小;而在较低温度下(200℃)等温处理时,钢中残余奥氏体含量显著降低,贝氏体铁素体板条更细小,材料的强度和硬度提高,而塑性和韧性下降。两步等温贝氏体转变工艺处理(250℃×24 h+200℃×72 h)的试验钢中贝氏体铁素体板条平均尺寸约为82 nm,残余奥氏体体积分数为21.4%,获得了最佳的综合力学性能,抗拉强度达到2040 MPa,伸长率为12.5%,冲击韧性为21 J。QPB工艺提高了贝氏体转变速率,大大缩短了热处理时间,最终得到马氏体+贝氏体铁素体+残余奥氏体的组织,试验钢同时也获得了良好的强度和塑韧性。     

不同氧化铝对轻量微孔刚玉骨料结构与性能的影响

以α-Al2O3微粉、工业Al2O3细粉为原料,经过湿磨制料和1 830℃烧结制备了轻量微孔刚玉骨料,研究不同氧化铝原料对轻量微孔刚玉骨料体积密度、气孔率及显微结构的影响。结果表明,在实验工艺条件下,采用工业氧化铝细粉或α-Al2O3微粉作为原料,均可获得体积密度为3.2～3.5g/cm3、显气孔率在5%以下、平均孔径为0.5～1μm的轻量微孔刚玉骨料,其800℃导热系数比普通板状刚玉小25%～42%;相比之下,采用工业Al2O3细粉作为原料时,所制得的骨料晶粒粗大,体积密度较大,闭口气孔在总气孔中所占比率较小,而采用α-Al2O3微粉作为原料时,所制得骨料晶粒细小,体积密度较小,闭口气孔在总气孔中所占比率较大,平均气孔孔径及导热系数亦比采用工业Al2O3细粉作原料时更小。