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相界附近结构演化及淬火对BiFeO_(3)-BaTiO_(3)压电陶瓷结构与电学性能的影响

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硅酸盐学报 2022年第6期50卷 1533-1541页

作者：杨利陈超江向平黄枭坤聂鑫饶汉文景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西省先进陶瓷材料重点实验室江西景德镇333000

采用传统固相法制备了(1-x)BiFeO_(3)-xBaTiO_(3)(BF-xBT,x=0.28,0.29,0.30,0.31)压电陶瓷,研究了其在相界附近的相结构演化与介电、铁电性能和压电性能的变化关系。结果表明,所有样品均呈现出钙钛矿相结构且无任何杂相,且均位于三方-... 详细信息

采用传统固相法制备了(1-x)BiFeO_(3)-xBaTiO_(3)(BF-xBT,x=0.28,0.29,0.30,0.31)压电陶瓷,研究了其在相界附近的相结构演化与介电、铁电性能和压电性能的变化关系。结果表明,所有样品均呈现出钙钛矿相结构且无任何杂相,且均位于三方-赝立方相相界附近,表现出三方、赝立方两相共存状态。随着x的增加,相结构中赝立方相相含量逐渐增加,而三方相相含量逐渐减少,当x=0.30时,样品的三方相与赝立方相含量趋于相近,表现出最佳的电性能:压电系数d_(33)=165 pC/N,剩余极化强度Pr=26.80μC/cm^(2),Curie温度T_(C)=465℃。另外,淬火后样品的Raman振动模与弥散指数的显著变化表明淬火工艺能有效提高样品的长程有序度和铁电相的温度稳定性,致使BF-xBT体系陶瓷的Curie温度得到进一步提升。特别是对于BF-0.30BT陶瓷样品,由于更合适的三方-赝立方相相比例和淬火工艺,介电和铁电性能均得到增强。本工作揭示了BF-xBT陶瓷样品相结构演化与压电性能的关系,并通过淬火工艺进一步优化BF-xBT陶瓷的电性能,从而为拓宽BF-BT体系材料的应用温度范围提供参考依据。

关键词：铁酸铋-钛酸钡相结构淬火工艺压电陶瓷

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水热粉体制备(K,Na)NbNO_3陶瓷的电学性能研究

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压电与声光 2012年第5期34卷 756-759页

作者：涂娜江向平陈超杨庆李小红景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院江西省先进陶瓷材料重点实验室江西景德镇333001

利用水热法分别合成NaNbO3与KNbO3粉体,将其按摩尔比1∶1充分混合均匀后,于1 040～1 100℃常压烧结2h制备了(K,Na)NbO3(KNN)无铅压电陶瓷。研究了烧结温度对KNN陶瓷的相组成、显微结构、体积密度及电学性能的影响。X线衍射(XRD)结果显示... 详细信息

利用水热法分别合成NaNbO3与KNbO3粉体,将其按摩尔比1∶1充分混合均匀后,于1 040～1 100℃常压烧结2h制备了(K,Na)NbO3(KNN)无铅压电陶瓷。研究了烧结温度对KNN陶瓷的相组成、显微结构、体积密度及电学性能的影响。X线衍射(XRD)结果显示,混合粉体经烧结后形成了单一的铌酸钾钠固溶体;场发射扫描电镜(FESEM)测试分析表明,适当提高烧结温度能促进陶瓷晶粒长大,提高其致密度,从而改善样品的压电性能。当烧结温度为1 080℃时,陶瓷的体积密度达到最大值(4.46g/cm3),此时性能最佳:压电常数d33=96pC/N,平面机电耦合系数kp=0.37,品质因数Qm=108,介电常数εr=450,介电损耗tanδ=0.024和居里温度TC=417℃.

关键词：水热铌酸钾钠电性能

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浸萃联合法制取硼酸新工艺

陶瓷学报 2012年第1期33卷 6-10页

作者：展红全江向平罗志云江毅景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院江西省先进陶瓷材料重点实验室江西景德镇333001

以盐酸为分解剂,异辛醇为萃取剂,煤油为稀释剂,采用浸取萃取联合的方法对辽宁宽甸的低品位硼镁矿进行工艺处理以制备硼酸。采用离子交换分离-酸碱滴定法和络合滴定法分别对试样中硼和镁的含量进行测定。通过系列实验获得了优化工艺参数... 详细信息

以盐酸为分解剂,异辛醇为萃取剂,煤油为稀释剂,采用浸取萃取联合的方法对辽宁宽甸的低品位硼镁矿进行工艺处理以制备硼酸。采用离子交换分离-酸碱滴定法和络合滴定法分别对试样中硼和镁的含量进行测定。通过系列实验获得了优化工艺参数如下:反应温度95℃,反应时间60min,油相:水相:固相=4∶3∶1,酸量为1.05倍的理论酸量,萃取级数4～6级,稀释剂∶萃取剂=1∶1。在该工艺参数下,MgO和B2O3的分解率可达到95%以上,硼酸四级萃取率达到90%以上。

关键词：硼酸浸萃联合法异辛醇硼镁矿

K0.5Na0.5)NbO3-BaCu0.5W0.5O3无铅压电陶瓷的结构与性能

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硅酸盐学报 2011年第7期39卷 1155-1159页

作者：江向平卫巍陈超涂娜余祖灯李小红景德镇陶瓷学院材料科学系江西省先进陶瓷材料重点实验室江西景德镇333001

以传统固相法工艺制备(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xBaCu0.5W0.5O3[(1-x)KNN-xBCW]无铅压电陶瓷,研究不同BCW掺量(x=0%,0.1%,0.25%,0.5%,1.0%,摩尔分数,下同)对KNN陶瓷的晶体结构和电性能的影响,结果表明:x<0.5%时,KNN陶瓷的相结构没有改变,仍为正交相钙钛矿结构。与纯KNN陶瓷相比,掺BCW陶瓷的烧结温度降低,相对密度显著提高。引入BCW对KNN陶瓷的电性能有很大影响,其压电常数d33、机电耦合系数kp和机械品质因数Qm均随BCW含量的增加先升高后降低,并在x=0.25%时达到最大值。当x=0.25%时,(1-x)KNN-xBCW陶瓷的相对密度达到98.2%,获得最佳电性能:介质损耗tanδ=0.031,相对介电常数εr=450,d33=128 pC/N,kp=0.40,Qm=201。

关键词：无铅压电陶瓷铌酸钾钠相对密度压电性能

Zn_2SiO_4结晶釉的粒度尺寸参数与热分析

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中国陶瓷 2016年第9期52卷 50-55页

作者：张颁潮江向平李小红江兴安景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西省先进陶瓷材料重点实验室景德镇333001

以钠长石、高岭土、石英、石灰石和煅烧的氧化锌为主要原料,Zn O为晶核剂控温烧结Zn_2Si O_4结晶釉。利用EDS能谱仪对样品的组成含量进行分析,激光粒度分析仪测试浆料粒径,差热分析仪(DTA/TG)测定样品在热反应时的特征温度和吸收或放出... 详细信息

以钠长石、高岭土、石英、石灰石和煅烧的氧化锌为主要原料,Zn O为晶核剂控温烧结Zn_2Si O_4结晶釉。利用EDS能谱仪对样品的组成含量进行分析,激光粒度分析仪测试浆料粒径,差热分析仪(DTA/TG)测定样品在热反应时的特征温度和吸收或放出的热量,采用kissinger法对釉中的Zn_2Si O_4结晶进行热力学分析,探索结晶釉中晶体的生长机理。结果表明:采用过40~60目筛的煅烧氧化锌作为晶核,在1140℃下保温120 min,结晶釉中形成的晶花最大,其晶花面积达到316.54 mm^2。随着釉料加水球磨时间的延长,结晶釉中晶体逐渐增多,且单个晶体逐渐减小。模拟热力学分析,利用不同升温速率下的DTA曲线中出现的硅酸锌的主要结晶峰的峰值温度,拟合Kissinger方程,晶体的活化能为E=245.5 k J/mol。

关键词： Zn2Si O4 结晶釉热力学

Er^(3+)掺杂对Bi_(3)Ti_(1.5)W_(0.5)O_(9)-Bi_(4)Ti_(3)O_(12)共生无铅压电陶瓷性能的影响

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材料研究学报 2022年第10期36卷 760-768页

作者：曾仁芬江向平陈超黄枭坤聂鑫叶芬景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西省先进陶瓷材料重点实验室景德镇333403

用传统固相法制备了Bi_(7-x)Er_(x)Ti_(4.5)W_(0.5)O_(21)(BTW-BIT-xEr^(3+),x=0.05、0.10、0.15、0.25、0.35)共生铋层结构无铅压电陶瓷,用BTW-BIT-xEr^(3+)的XRD和SEM表征其相结构和形貌,研究了Er^(3+)掺杂对其上转换发光性能和电学性能的影响。结果表明:在这种陶瓷中生成了铋层状结构的单一晶相。在980 nm光波激发下所有组分的上转换荧光谱中都能清晰地观察到两个绿光和一个红光发射峰,峰的中心分别位于532 nm、548 nm和660 nm处。改变掺杂Er^(3+)离子浓度可调节其强度比。根据BTW-BIT-0.15Er^(3+)样品在532 nm和548 nm绿光的光强比拟合了290~440 K的温度灵敏度,结果表明440 K处的灵敏度最大为0.0023 K-1。Er^(3+)离子替代BTW-BIT-xEr^(3+)伪钙钛矿层的Bi^(3+)使氧空位浓度的降低,降低了高温介电损耗,提高了激活能和压电常数。BTW-BIT-0.15Er^(3+)陶瓷的综合电学性能最优,分别为d_(33)=14 pC/N、T_(c)=697℃,tanδ=0.53%、Q_(m)=2055。这种陶瓷材料具有最优的发光性能和良好的热稳定性。

关键词：无机非金属材料共生陶瓷铋层结构上转换发光电学性能

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种子诱导结晶釉中硅酸锌晶化动力学(英文)

硅酸盐学报 2014年第12期42卷 1571-1578页

作者：展红全杨贤锋江向平朱棉霞李小红罗志云景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院江西省先进陶瓷材料重点实验室江西景德镇333001 新加坡生物工程与纳米技术研究所新加坡138669

以ZnO为晶种,研究了SiO2-Al2O3-ZnO-CaO-MgO-K2O-Na2O系统结晶釉中硅酸锌的可控析晶过程。结果表明:起装饰作用的盘状硅酸锌晶体由冰针形状硅酸锌晶粒组成,受釉层厚度的限制,晶体生长沿方向。采用John William Mullin以及Johnson-Mehl-A... 详细信息

以ZnO为晶种,研究了SiO2-Al2O3-ZnO-CaO-MgO-K2O-Na2O系统结晶釉中硅酸锌的可控析晶过程。结果表明:起装饰作用的盘状硅酸锌晶体由冰针形状硅酸锌晶粒组成,受釉层厚度的限制,晶体生长沿方向。采用John William Mullin以及Johnson-Mehl-Avrami动力学模型模拟灼烧过程中晶体生长,低温下晶体生长主要受前驱体在玻璃相中扩散控制,在高温下,则主要受前驱体和晶核界面反应控制。

关键词：硅酸锌动力学结晶釉

HNO_3浓度对水热合成Bi_2WO_6形貌及光催化性能的影响

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硅酸盐学报 2017年第4期45卷 563-571页

作者：朱圣江向平李菊梅李小红陈云婧景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西省先进陶瓷重点实验室江西景德镇333001

采用水热法,通过调节前驱体溶液中的HNO_3浓度合成了不同形貌的Bi_2WO_6。利用X射线衍射、Raman光谱、扫描电子显微镜、比表面积分析仪和紫外–可见漫反射谱对样品进行表征,探讨了Bi_2WO_6的形成机理。以氙灯模拟太阳光,考察了样品对罗... 详细信息

采用水热法,通过调节前驱体溶液中的HNO_3浓度合成了不同形貌的Bi_2WO_6。利用X射线衍射、Raman光谱、扫描电子显微镜、比表面积分析仪和紫外–可见漫反射谱对样品进行表征,探讨了Bi_2WO_6的形成机理。以氙灯模拟太阳光,考察了样品对罗丹明B(Rh B)的光催化性能并分析了光催化机理。结果表明:改变前驱体中的HNO_3浓度对Bi_2WO_6样品的物相组成和晶体结构没有明显影响,但是对其形貌和光催化性能有显著影响。当前驱体溶液中的HNO_3浓度为0.2 mol/L时,所制备的花状微球Bi_2WO_6在氙灯辐照120 min后,对Rh B的降解率达到82.5%;在3次回收利用后仍表现出了良好的稳定性。

关键词：水热法钨酸铋硝酸浓度光催化

Co2O3掺杂对BCTZ无铅压电陶瓷的性能影响

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压电与声光 2014年第3期36卷 441-444页

作者：于坤江向平陈超李璐李小红景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院、江西省先进陶瓷材料重点实验室江西景德镇333001

采用固相法制备了（Ba0.85Ca0.15）（Ti0.92Zr0.08）O3-x%Co2O3（BCTZ-xCo,x=0-1.4）无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶... 详细信息

采用固相法制备了（Ba0.85Ca0.15）（Ti0.92Zr0.08）O3-x%Co2O3（BCTZ-xCo,x=0-1.4）无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐细化减小,介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数kp均呈下降趋势。机械品质因数Qm显著增大,当x=0.7时,具有最佳的综合电性能,其中d33=392pC/N,kp=46.0%,Qm=435,介电损耗tanδ=0.62%,表明BCTZ-xCo陶瓷材料是一种具有应用前景的无铅压电材料。

关键词： Co2O3 (Ba0 85Ca0 15)(Ti0 92Zr0 08)O3 压电性能机械品质因数无铅压电陶瓷