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温度和电场对纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性的影响

刘佳 , 杨仁波 , 湘云 , 李德军 , 张小龙 , 王传方 , 王依山 , 杨学良 , 王晓慧 , 李龙土

功能材料

100nm是介于微米晶和纳米晶之间的重要临界尺寸,研究了平均晶粒尺寸为100nm的钛酸钡(BTO)陶瓷的微结构和铁电性能,分析了测试温度和外加电场对纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性的影响。与超细纳米晶BTO陶瓷不同的是,100nm BTO陶瓷主要以四方相形式存在的;介电温谱显示,正交到四方相的相变具有典型的弥散特征,低温时介电损耗〈0.02。此外,铁电性能测试表明,100nm BTO陶瓷具有良好的铁电滞后特征,随着电场的增加,能量损耗密度、剩余极化强度和矫顽场均增加;随着温度的升高,陶瓷的铁电性在逐渐减弱,高于居里温度时由铁电相转为顺电相,铁电性消失。实验结果表明,100nm BTO陶瓷的铁电性与测试温度和外加电场有着密切的关系。

关键词: 铁电性 , 纳米晶钛酸钡陶瓷 , 温度 , 电场

电场对(Ba_(0.97)Ca_(0.03))(Ti_(0.82)Zr_(0.18))O_3无铅压电陶瓷铁电性的影响

张小龙 , 王传方 , 湘云 , 杨仁波 , 韩立仁 , 刘佳 , 杨学良 , 王依山 , 邵健 , 李德军

功能材料

采用溶胶-凝胶方法制备了(Ba0.97Ca0.03)(Ti0.82Zr0.18)O3无铅压电陶瓷。在电场1~8kV/cm下,频率为0.01~10Hz范围内,对其电滞回线进行了分析。实验结果表明(Ba0.97Ca0.03)(Ti0.82Zr0.18)O3陶瓷的电滞回线随电场值和频率的变化明显,在低电场下,随着频率的增加矫顽场(Ec)单调减小,在低频下剩余极化(Pr)增加;而在高电场下,随着频率的增加Ec单调增大,电滞回线达到饱和时,电滞回线随不同测试频率无明显变化。

关键词: 溶胶-凝胶 , 无铅陶瓷 , 电滞回线 , 铁电性 , 电场

高温除尘用微粉SiC多孔陶瓷的制备和性能研究

王传方 , 湘云 , 杨仁波 , 韩立仁 , 张小龙 , 杨学良 , 王依山 , 刘佳 , 孙扬善

硅酸盐通报

本文以平均粒径为2.4 μm微粉SiC颗粒作为多孔陶瓷的主要原料,活性炭和石墨为造孔剂,再添加陶瓷粘结剂和羧甲基纤维素钠(CMC)溶液,采用逐层包覆工艺混料成型.将成型后的胚体在1300℃下烧结出不同陶瓷粘结剂含量(5~ 15wt%)(下同)以及不同成型压力(5~20 MPa)下的多孔陶瓷并研究了其气孔率、收缩率、过滤压降及抗压强度随陶瓷粘结剂含量以及不同成型压力下的变化.研究表明多孔陶瓷的气孔率随着成型压力由12.2MPa增加到48.8 MPa和粘结剂含量5%增加到15%气孔率逐渐降低,其抗压强度分别随着胚体成型压力的增大和粘结剂含量的增加而增加,烧结后胚体收缩率随粘结剂含量有先降低后增加的趋势.在粘结剂含量为10%时,成型压力19.52 MPa下多孔陶瓷的抗压强度和显气孔率都取得了较高的值,分别为31.75 MPa和29.87%,室温下空气流量为0.016 m3·h-1时,过滤压降为21.23 hPa.

关键词: 碳化硅 , 多孔陶瓷 , 高温除尘 , 微粉

不同铝源制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷及性能研究

刘鹏玮 , 蔡强 , 白成英 , 湘云 , 李建保 , 刘张敏 , 李誉 , 杨杰 , 朱飘

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.20.013

以碳化硅(SiC)和不同铝源(多孔Al2O3/纳米Al2O3/Al(OH)3)为起始原料,通过原位反应结合工艺制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷.主要研究了不同铝源及温度对多孔陶瓷抗弯强度、气孔率、线性伸缩率等性能的影响,并采用XRD和SEM分析表征了样品的物相组成与断面形貌.结果表明:以多孔Al2O3为铝源,在1450℃下保温3h制备的碳化硅多孔陶瓷的综合性能最优,其强度为58MPa,气孔率为41.9%;烧结温度对3种铝源所制备的多孔陶瓷具有相同的影响,随着温度的升高,强度逐渐升高,气孔率逐渐降低,线性收缩率逐渐增大.

关键词: 碳化硅多孔陶瓷 , 铝源 , 莫来石 , 抗弯强度 , 气孔率

电场对(Ba0.90Ca0.10)TiO3陶瓷铁电性的影响

韩立仁 , 湘云 , 杨仁波 , 张艳杰 , 谭忠文 , 杨学良 , 李德军

功能材料

采用溶胶-凝胶方法制备了(Ba0.90Ca0.10)TiO3陶瓷,在电场1.5~20kV/cm下,在频率为0.01~10Hz范围内,对其电滞回线进行了分析。实验结果表明(Ba0.90Ca0.10)TiO3陶瓷的电滞回线随电场值和频率的变化明显,在低电场下,随着频率的增加矫顽场(Ec)单调减小,在低频下剩余极化(Pr)增加;而在高电场下,随着频率的增加Ec单调增大,电滞回线达到饱和时,电滞回线随不同测试频率无明显变化。

关键词: 溶胶-凝胶 , 陶瓷 , 电滞回线 , 铁电性 , 电场

复合碳化硅陶瓷过滤膜材料的制备及表征

苏魁范 , 湘云 , 李建保 , 王春鹏 , 张国庆 , 景亚妮 , 白成英

膜科学与技术

研究了陶瓷纤维过渡层浆料的不同工艺配方对复合碳化硅过滤膜材料结构的影响,陶瓷粘结剂量对过滤膜的孔隙率、孔径大小和孔径分布的影响,以及陶瓷粘结剂量为15%(质量分数)时,造孔剂量对过滤膜孔隙率的影响.采用流延成型法在多孔碳化硅陶瓷块体上流延制备复合碳化硅陶瓷过滤膜,并用XRD对过滤膜进行物相分析,扫描电镜观察过滤膜的形貌,表面过滤膜的孔隙率和孔径分布则用排水法和泡点法分别测试.结果表明,1300℃烧结3h后的碳化硅过滤膜在2θ=22°时,有SiO2衍射峰生成.当陶瓷纤维过渡层浆料各成分的质量比为:硅酸铝纤维∶莫来石纤维∶羧甲基纤维素钠(CMC)∶蒸馏水=1∶1∶1.565,复合碳化硅陶瓷过滤膜结构最均匀平整.当粘结剂量5%增加到25%时,过滤膜气孔率从46%下降到29%,平均孔径从11.916μm减小至4.017μm;当粘结剂量为15%,造孔剂量从5%增加到25%时,过滤膜气孔率从41%上升到60%.

关键词: 碳化硅 , 过滤膜 , 陶瓷纤维过渡层 , 流延成型 , 孔隙率 , 孔径

BaTi0.75Zr0.25O3陶瓷的低温烧结及介电性能研究

苏魁范 , 陈缔 , 湘云 , 李建保 , 王春鹏 , 张国庆 , 王黎明

绝缘材料

通过掺入不同含量的B2O3对BaTi0.75Zr0.25O3(BZT)陶瓷进行低温烧结,研究其对介电性能的影响,并采用X射线衍射进行物相分析.结果表明:掺杂B2O3的BZT陶瓷在1150℃烧结温度下得到的主晶相均为钙钛矿,且不存在明显的杂相.观察试样的表面形貌,当B2O3掺杂量为0%~1.5%时,陶瓷晶粒尺寸逐渐变大,而掺杂量为1.5%~2.5%时,晶粒尺寸稍微变小.随着B2O3含量的增加,BZT陶瓷的介电常数降低,介质损耗略微增大.与未掺杂的BZT陶瓷相比,掺杂B2O3的BZT陶瓷的烧结温度下降了300℃,掺杂1.5% B2O3的BZT陶瓷的结构和介电性能较好.

关键词: BaTi0.75Zr0.25O3 , B2O3 , 低温烧结 , 介电性能

SiC/莫来石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响因素

景亚妮 , 湘云 , 李建保 , 白成英 , 蒋文凯 , 李誉 , 刘张敏

硅酸盐通报

以煅烧高岭土、Al(OH)3粉末、SiC粉末为主要原料,以石墨为造孔剂制备了SiC/莫来石复相多孔陶瓷,研究了造孔剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对SiC/莫来石复相多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构.结果表明:当SiC粒径为60 μm,造孔剂含量为15%时,在1400℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其孔隙率为30.3%,抗折强度达到58.0 MPa.

关键词: 复相多孔陶瓷 , 抗弯强度 , 气孔率

低温水热合成钛酸钡纳米管阵列薄膜及性能研究

张海涛 , 湘云 , 陈新 , 朱素娟 , 田文伟 , 陈日科 , 李建保

功能材料

以二氧化钛纳米管阵列为模版,用水热法合成了钛酸钡纳米管阵列薄膜.讨论了水热温度、水热时间、碱的浓度对其生长形貌的影响.用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征了其晶体结构及微观形貌;用热重-差示扫描量热仪测定了材料的热学性能;用宽频介电阻抗谱仪测试了样品的介电性能.结果表明,在低至100℃水热温度下反应6h即可制得单一相的钛酸钡纳米管阵列薄膜.水热时间的延长和较高的水热反应温度有助于提高样品的介电常数.氢氧化钾的加入抑制了钡离子向纳米管阵列中扩散而促使表面颗粒的结晶长大.纳米管的结构转变温度在700-1100℃之间,至1280℃左右时发生相变转变.

关键词: 钛酸钡纳米管阵列薄膜 , 水热法 , 微观结构和形貌 , 热性能 , 介电性能

氟化铝添加量对碳化硅/莫来石复合多孔陶瓷性能的影响

杨仪潇 , 刘张敏 , 湘云 , 李建保 , 石雯怡 , 张伟 , 尹沛羊

硅酸盐通报

本文以碳化硅(SiC)、气相SiO2、纳米Al2O3和AlF3·H2O为原料,制备出了碳化硅/莫来石复合多孔陶瓷,主要研究了AlFa·H2O添加量、烧结温度对多孔陶瓷抗弯强度、气孔率、孔径分布等性能的影响.用SEM、XRD研究了多孔陶瓷的微观形貌和物相组成.结果表明:AlF3·H2O对莫来石的生成有明显的促进作用,1300℃时,添加AlF3·H2O的样品中检测到莫来石相,多孔陶瓷气孔率随AlF3·H2O加入量增加而升高,而抗弯强度随其增高而先增加后减小,AlF3·H2O添加量为4wt%时,多孔陶瓷气孔率为42.8%,抗弯强度为31.1 MPa.

关键词: 多孔陶瓷 , 碳化硅 , 莫来石 , 氟化铝

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