Al_2O_3颗粒级配对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3系LTCC材料性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和D_(50)分别为0.83μm与3.49μm的Al_2O_3粉料为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计将两种氧化铝按一定配比混合以优化氧化铝颗粒级配,研究了氧化铝颗粒级配和烧成温度对玻璃/Al_2O_3材料的烧结性能、介电性能和力学性能的影响。随着氧化铝颗粒级配的优化,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度、相对介电常数、抗弯强度增加,而介电损耗减小。添加D_(50)为2.81μm的Al_2O_3混合粉料的玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:体积密度为3.09 g/cm~3,相对介电常数7.78,介电损耗0.53×10~(-3)(于10 MHz下测试),抗弯强度为181 MPa,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。     

激光选区烧结金刚石/碳化硅复合材料性能研究

采用激光选区烧结(SLS)技术结合液相渗硅工艺制备了金刚石/碳化硅复合材料,研究了粉末原料中金刚石含量对SLS成形素坯和金刚石/碳化硅复合材料性能的影响,利用电子探针显微分析仪分析了复合材料的物相分布和硅-碳反应机理。结果表明,金刚石含量的增加可以有效提高复合材料的物理性能、机械性能和热学性能。金刚石/碳化硅复合材料的最大体积密度、抗弯强度和表面洛氏硬度HRA分别为(2.90±0.01) g·cm~(-3)、(231.15±3.27) MPa、78.06±0.54,在常温下的最低热膨胀系数和最高热导率分别为2.06×10~(-6) K~(-1)和207.21 W·m~(-1)·K~(-1)。     

CBZS/AlN玻璃-陶瓷的低温烧结及性能研究

以CaO-B2O3-ZnO-SiO2(CBZS)玻璃粉以及AlN粉体为原料,采用常压烧结法制备了CBZS/AlN玻璃-陶瓷,研究了不同CBZS玻璃含量对复合材料烧结性能、热学性能、介电性能以及力学性能的影响规律.结果表明:CBZS玻璃含量的增加,能有效促进CBZS/AlN玻璃-陶瓷的致密化,可在700～775℃烧结获得致密结构的CBZS/AlN玻璃-陶瓷复合材料;但当CBZS玻璃的含量超过65％后,对玻璃-陶瓷烧结性能的促进作用开始减弱,并恶化了复合材料的热导率与弯曲强度,同时增加其介电损耗.当CBZS玻璃含量为65wt％时,在750℃烧结可获得致密结构的玻璃-陶瓷复合材料,其体积密度为2.87 g·cm-3,热导率为5.31 W/(m·K),介电常数为7.45,介电损耗为0.86×10-3,抗弯强度为209.04Mpa.     

(Na2O+K2O)对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al2O3材料性能的影响

实验以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃和Al_2O_3粉料为原料,设计玻璃中(Na_2O+K_2O)含量分别为0、2%、4%、8%的优化玻璃组成,800～950℃低温烧结得到LTCC材料。研究结果表明:随着(Na_2O+K_2O)含量升高,Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃/Al_2O_3烧结体的体积密度与介电常数逐渐增加,烧结体气孔率随之减小,介电损耗出现先减小后增加的趋势。添加2%(Na_2O+K_2O)的Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料,在875℃烧结试样显示出优异性能。     

熔融石英对Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结性能与介电性能的影响

以Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃粉、Al_2O_3粉、熔融石英为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/陶瓷系介电陶瓷材料。设计采用添加熔融石英的方法改善玻璃/Al_2O_3材料的烧结,研究了熔融石英对玻璃/Al_2O_3材料烧结性能、介电性能、物相与显微结构的影响。随着熔融石英添加量增加,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度与相对介电常数减小,而介电损耗增加。添加1 vol%熔融石英的Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:收缩率为13.78%,体积密度为3.08 g·cm~(-3),气孔率为0.32%,10 MHz下介电常数为8.05,介电损耗为0.00091,因此该体系材料比较适合用作LTCC材料。     

不同气氛制备的MoSi_2/Al_2O_3复合材料显微结构与介电性能

采用固相烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3复合材料,研究了空气、真空、Ar气氛对显微结构及介电性能的影响。结果表明:Ar气氛下试样烧结性能好于真空及空气气氛,MoSi_2颗粒被Al_2O_3包覆且分散均匀;3种气氛下烧成的试样均含MoSi_2、Al_2O_3和Mo_5Si_3相,而空气下发现有SiO_2,真空及Ar保护气氛有少量Mo;空气气氛下烧成的复合材料气孔率最大,断裂韧性与抗弯强度最低;Ar保护气氛烧成后试样的断裂韧性与抗弯强度分别达到9.70 MPa·m~(1/2)与179.5 MPa。随频率的增加,不同烧结气氛制备的MoSi_2/Al_2O_3复合材料的介电常数和介电损耗均降低;随着烧结气氛从空气、真空、Ar气的变化,复合材料介电常数的实部和虚部均增加。     

低温烧结LED基板用Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O 玻璃/Al2O3材料的性能研究

实验以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃与Al_2O_3粉料为原料,设计玻璃与Al_2O_3粉料复合的质量比分别为60∶40、55∶45、50∶50、45∶55,采用低温烧结法制备LED基板材料。研究结果表明:随着Al_2O_3含量(质量分数)增加,样品的烧成收缩率与热导率先增加后减小。添加45%Al_2O_3的玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,试样烧成收缩率为12.82%,体积密度为3.10 kg/L,10 MHz下介电常数为8.03,介电损耗为0.000 7,热导率为2.89 W/(m·K)。高温下Ca~(2+)离子、Al~(3+)离子、Si~(4+)离子与O~(2-)离子聚集在一起发生了化学反应,形成了CaAl_2Si_2O_8晶体。玻璃/Al_2O_3烧结材料的主晶相为玻璃、氧化铝、钙长石,SEM显示烧结体微观结构致密。因此该体系材料比较适合用作低温烧结LED基板材料。     

低温烧结玻璃/陶瓷复合材料的微结构及性能

借助钙长石陶瓷和硼酸盐玻璃良好的介电和热膨胀性能,制备了一系列玻璃/陶瓷复合材料,并对这些复合材料进行了X射线衍射分析、扫描电镜观察和性能测试.结果表明:复合材料的介电常数、热膨胀系数和显微硬度随着陶瓷含量的增加而增加,其介电损耗则随陶瓷含量的增加而减小.陶瓷含量(质量分数≥60%)高的复合材料在高于850℃烧结时析出一定量的α-石英和方石英,这增加了材料的热膨胀系数,但对其介电常数影响不大.所制备的复合材料具有高的相对密度(≥96.5%)、低的介电常数(5～6)、低的介电损耗(0.10%～0.42%)、低的热膨胀系数(4.6×10-6～6.5×10-6/℃)和低的烧结温度(≤900℃),有望用作介电材料和基板材料.     

复合聚全氟乙丙烯材料的介电及高频击穿性能研究

在聚全氟乙丙烯(FEP)中添加 TiO_2和 Al_2O_3,通过热压成型的方法制备了 FEP/TiO_2复合材料和 FEP/Al_2O_3复合材料,研究了氧化物添加量对复合材料介电常数、介电损耗和高频击穿性能的影响。结果表明,随氧化物含量的增加,复合材料的介电常数和介电损耗均增加;在同一添加量下,TiO_2对复合体系的介电性能影响较大。FEP/TiO_2复合材料的高频击穿性能随 TiO_2含量的增加而下降,在 TiO_2含量为4.0%(质量分数,下同)时,复合材料的损伤阈值已降为 FEP 材料损伤阈值的48.9 %。而 FEP/Al_2O_3复合材料的高频击穿性能随 Al_2O_3含量的增加而升高,当 Al_2O_3含量为1.2%时,复合材料的损伤阈值已增大到 FEP 材料损伤阈值的2倍,达到313 J/m~2。     

SiO_2对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结与介电性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和α-Al_2O_3粉料为原料,低温烧结玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计调控基质玻璃中SiO_2含量,以优化Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃复合氧化铝材料的烧结与介电性能。结果表明,提高SiO_2含量,玻璃/Al_2O_3材料的烧成收缩率降低,试样烧结温度升高,烧结体介电常数先增加后减小,介电损耗先减小后增加,介电性能转折点出现在SiO_2含量为60 wt%。当SiO_2含量为60 wt%时,复合材料综合性能最好,试样在875℃烧结致密,体积密度为3.10 g·cm~(-3),10 MHz频率下介电常数为8.03,介电损耗为0.0005,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。     

MnO对Ca2Mg2Al28O46材料结构和性能的影响

采用固相烧结法制备了含不同比例MnO的Ca_2Mg_2Al_(28)O_(46)材料,研究了材料的烧结性能、显微结构和热学性能。结果表明:1 650℃下Mn~(2+)取代Mg~(2+)固溶进入Mg Al_2O_4晶格形成Mg_(1–x)Mn_xAl_2O_4同构尖晶石固溶体,进而扩散进入Ca_2Mg_2Al_(28)O_(46),产生畸变的磁铅石结构,使晶粒形貌从六方片层状向等轴状发展,并加快了材料的致密化进程。含不同添加量MnO的Ca_2MgAl_(28)O_(46)材料1 750℃热处理后的体积密度为3.21～3.33 g/cm~3,闭口气孔率在0.4%～1.1%。随着MnO含量的增加,材料的热膨胀系数略有增大,但热导率明显提高,添加2%(质量分数)MnO试样的热膨胀系数由8.94×10~(–6)/K增加到9.41×10~(–6)/K,热导率由1.49 W/(m·K)增加到2.70 W/(m·K)。     

高流动性PA 6/Al_(2)O_(3)导热复合材料的制备及其性能北大核心

以球形Al_(2)O_(3)为填料,高流动性聚酰胺(PA)6为基体,利用双螺杆挤出熔融共混技术,制备了PA 6/Al_(2)O_(3)导热复合材料,并研究了Al_(2)O_(3)含量和粒径对复合材料性能的影响。结果表明:随着亚微米Al_(2)O_(3)含量的增加,填料形成了更加发达的导热通道,当Al_(2)O_(3)质量分数为80%时,复合材料的导热系数达到1.510 W/(m·K),较纯PA 6提升了439%,同时复合材料的弯曲强度提高了60%,弯曲模量提高了367%,结晶温度提高了16.1℃;添加Al_(2)O_(3)不仅改善了复合材料的结晶性能,还提高了复合材料的导热性能和力学性能。     

Sm_xCe_(1-x)O_(2-x/2)(x=0.05,0.1,0.15)陶瓷的热物理性能

以Sm_2O_3和Ce(NO_3)·6H_2O为原料,采用溶胶凝胶法和固相烧结法合成了Sm_xCe_(1-x)O_(2-x/2)陶瓷材料。研究了材料的相结构和显微组织,热导率和热膨胀。结果表明:合成的Sm_xCe_(1-x)O_(2-x/2)陶瓷纯净并具有单一的萤石结构。其显微组织致密,晶界清晰。Sm_2O_3掺杂能降低CeO_2的热导率,其1000℃时的热导率在2.2~2.6 W/m·K之间,与氧化钇部分稳定氧化锆的热导率相当;Sm_xCe_(1-x)O_(2-x/2)陶瓷的热膨胀随Sm_2O_3含量的增加而降低,其1200℃时的热膨胀系数大于13×10~(-6)/K。     

无机溶胶陶瓷结合剂的制备与研究

以硅溶胶、铝溶胶及化学纯H_3BO_3、NaNO_3、LiNO_3为原料,以溶胶凝胶法制备Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2-R_2O体系无机溶胶陶瓷结合剂,并以金刚石为磨料,采用喷雾干燥法制备金刚石-陶瓷复合粉体,后经干燥、压制、烧结制得金刚石-陶瓷复合烧结体。利用X射线衍射仪、TG-DSC、扫描电镜、抗折试验机等表征手段对无机溶胶陶瓷结合剂的物相组成、显微形貌、复合烧结体断面形貌及抗弯强度等进行分析。结果表明,820℃/1h下进行烧结,以此配方制备的无机溶胶陶瓷结合剂结构均匀,且可熔融为液相并对金刚石进行较好地包覆。随着陶瓷结合剂含量的增加,金刚石-陶瓷复合烧结体的抗弯强度随之提高,而气孔率随之降低,且当结合剂含量为30wt%时,抗弯强度和气孔率分别为95.42MPa和34.36%。     

PE-LLD/Al2O3导热复合材料的制备及性能

通过哈克密炼–模压成型法制备了线型低密度聚乙烯(PE-LLD)/Al_2O_3复合材料,并在不同温度条件下对复合材料的导热性能进行研究。通过扫描电子显微镜、热失重分析仪、差示扫描量热仪、激光导热仪和精密阻抗分析仪研究了复合材料中Al_2O_3的分散性及复合材料的热稳定性、熔融行为、导热性能和介电性能。结果表明,Al_2O_3均匀分散在PE-LLD基体中;添加微米级Al_2O_3后,复合材料的熔点和熔融焓变化不大,热稳定性能有所提高;当Al_2O_3添加量为100份时,复合材料的热导率为1.426W/(m·K),比纯PE-LLD的热导率提高218.0%;随着温度的升高,Al_2O_3的添加量越多,复合材料的热导率降低越明显;随着Al_2O_3添加量的增加,复合材料的介电常数和介电损耗增大,在低频时增加更明显。     

CaO掺杂对钡硼硅系微晶玻璃性能的影响

本文采用固相法制备了具有高热膨胀系数的BaO-B2O3-SiO2 (BaBSi)系微晶玻璃.CaO部分替代BaO的掺杂方法制备BaBSi系微晶玻璃,研究CaO掺杂对微晶玻璃性能的影响.通过SEM、XRD和DSC对微晶玻璃材料的热、力和电学性能的分析表明:随着CaO掺杂含量的增加,微晶玻璃中方石英晶相含量显著减少,而石英晶相含量明显增加;随着CaO掺杂含量的增加,微晶玻璃的抗弯强度呈现减小的变化趋势,微晶玻璃的热膨胀系数也在一定范围内变小,同时微晶玻璃的热膨胀系数随温度的变化更趋于线性化,更加优化了微晶玻璃的热学性能.在950℃的烧结温度条件下,CaO掺杂量为8％(质量分数)时制备的微晶玻璃具有良好的综合性能,高热膨胀系数(12.51×10-6/℃),高抗弯强度(170 MPa),低介电常数(6.2)及低介电损耗(0.06％).     

镍渣制备多孔堇青石陶瓷的研究

以镍渣、Al_2O_3和SiO_2为原料,按偏镁铝方案确定堇青石的组成,无需添加额外的烧结助剂和造孔剂,成功制备出多孔堇青石陶瓷。测定了试样的显气孔率、抗弯强度和热膨胀系数,用XRD分析了试样在烧结过程中的物相变化,并用SEM观察其断面的显微结构。结果表明:在1200~1380℃保温4 h,制备的多孔陶瓷的显气孔率为38.13~31.39%,抗弯强度为25.53~32.54 MPa,热膨胀系数为3.17×10~(-6)~1.43×10~(-6)/℃,且其主晶相为堇青石。SEM图谱显示多孔堇青石陶瓷中堇青石晶体呈六方棱柱状,还存在大量孔洞。     

48.3(0.61CaTiO_3-xNd_(2/3)TiO_3)-51.7MgTiO_3复合陶瓷的制备和性能

用传统固相法制备48.3(0.61Ca Ti O_(3-x )Nd_(2/3)TiO_3)-51.7Mg TiO_3复合陶瓷。研究在1 320℃烧结时Nd~(3+)含量和保温时间对复合陶瓷微观形貌、相组成和介电性能的影响。结果表明:复合陶瓷的气孔率随Nd~(3+)含量的增加先下降后上升,相对介电常数εr和谐振频率温度系数τf随Nd~(3+)含量的增加而降低,品质因数Q·f值随Nd~(3+)含量的增加先上升后下降,之后再上升。当x0.48时,保温7 h所得样品的气孔率较低;x≥0.48时,保温4 h的样品气孔率较低。保温时间对材料谐振频率温度系数几乎没有影响。当烧结温度为1 320℃、保温4 h和Nd~(3+)含量为0.54时,样品性能较佳:εr=45.28,τf=73.76×10–6/℃,Q·f=35 002GHz。加入Nb~(5+)并复合Zn Al_2O_4后,得到的0.96(48.3(Ca_(0.60)Nb_(0.16)TiO_(3-0.54)Nd_(2/3)TiO_3)-51.7Mg Ti O_3)-0.04Zn Al2O4复合陶瓷的εr=41.24、τf=39.44×10–6/℃。     

MgO掺杂Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4.01)O_(12)陶瓷的制备及介电性能

首先研究了Ti缺失和过量对Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4+x)O_(12)陶瓷粉体(x=-0.005～0.020)相结构的影响,再采用传统固相法制备了MgO掺杂(0～25 mol%)Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4.01)O_(12)陶瓷,主要研究了MgO含量变化对Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4.01)O_(12)陶瓷晶相结构、显微结构和介电性能的影响。结果表明:x=-0.005～0.005时有少量的CuO杂相存在,当x=0.010时得到了单一的类钙钛矿结构,Ti含量进一步增加出现了少量的TiO_2杂相;随着MgO掺量的增加,晶粒尺寸逐渐增大,在MgO掺量为1 mol%时,体积密度达到最大为4.98 g/cm~3,相对密度为98.76%。陶瓷的室温介电常数和介电损耗均是先增大后减小,在MgO掺量为5 mol%时,陶瓷的介电常数达到最大值1.01×10~5(10 kHz),介电损耗为0.183。在40～100 kHz频率范围内,介电常数均在4.78×10~4以上,具有良好的频率稳定性。     

PP/纳米Al_2O_3复合材料及其发泡材料的制备与表征

用PP与纳米Al_2O_3熔融共混法制备复合材料,再用超临界CO_2间歇发泡法制备发泡材料,并对材料的结晶行为、力学性能、发泡行为和导热性能进行研究。结果表明,纳米Al_2O_3能提高复合材料的结晶和熔融温度,但会降低PP链段运动能力,当纳米Al_2O_3含量为7%时,复合材料的结晶度由纯PP的28.10%降至24.46%;纳米Al_2O_3具有刚性粒子的增强增韧协同效果,当纳米Al_2O_3含量为5%时,纳米Al_2O_3的骨架效应使得复合材料的拉伸强度达到33.9 MPa,继续提高其含量后复合材料的拉伸强度略微下降。由于纳米Al_2O_3的刚性粒子增韧效果,当纳米Al_2O_3含量达到7%时,复合材料的冲击强度可达到5.26 k J/m2。纳米Al_2O_3起到异相泡孔成核剂作用,加入5%的纳米Al_2O_3后,发泡材料的泡孔密度提高至2.18×107个/cm3,其热导率在纳米Al_2O_3含量为7%时达到0.107 W/(m·K)。