低介电损耗AlN陶瓷及BN—AlN基陶瓷材料研究

首先利用化学工艺制备出烧结助剂Y2O3均匀混合的AlN粉体及BN均匀包覆AlN的复合粉体。利用无压烧结制备出AlN陶瓷及BN—AlN基复相陶瓷。通过对陶瓷显微结构、热性能及微波介电性能的研究发现,通过化学工艺,将BN包覆到AlN粉体表面,制备出显微结构均匀的AlN-20％BN（质量比）复相陶,其热导率为78．1w／m·K,在Ka波段介电常数为7．2、介电损耗最小值为13×10^-4通过材料化学工艺,将烧结助剂Y2O3均匀添加到AlN基体中,制备出热导率为154．2w／m·K,在Ka波段介电常数为8．5、介电损耗最小值为9．3×10^-4的AlN陶瓷材料。     

氮化铝制品的新进展

综述了AlN制品的某些新进展,包括其原料和处理、填料和坩埚、陶瓷金属化和共烧技术以及作为微波衰减材料等,强调了AlN制品的应用前景.     

大功率微波真空管用氮化铝基高导热微波吸收材料

大功率的微波真空管用微波吸收材料要求具有良好的导热性能,可以将微波衰减所产生的热量及时传导出去,此前常用BeO作为基体材料,但是BeO的毒性限制了其使用,因此研究的焦点转向了同样具有高热导率的AlN。本文介绍了大功率微波真空管用AlN-SiC复合微波吸收材料的研究现状及主要的制备方法。     

AlN-SiC复合微波衰减材料的衰减性能

以氮化铝、碳化硅等为原料,在高温氮气氛下无压烧结制备了AlN-SiC复合衰减材料.运用网络分析仪、电阻测试仪等测试仪器,研究了材料的衰减性能.结果表明,通过无压烧结得到了性能均一、具有优良衰减性能的AlN-SiC复合微波衰减材料,材料介电参数适当,适于微波管内衰减器的设计使用;同时,本文也综合了关于微波管用微波衰减材料衰减性能的一些必要的测试手段.     

高导热AlN陶瓷材料制造及其应用研究

对AlN陶瓷材料制备过程中影响其性能尤其是导热性能的诸多因素进行实验 ,摸索出一套较合理的制备工艺 ,制造出性能较稳定、导热率高的AlN陶瓷材料。观察了AlN陶瓷的微结构并得出某些结论。已加工出AlN陶瓷夹持杆、收集极和输出窗 ,在微波管上试用 ,取得一些经验。     

CNT/α-MnO_2复合正极对锂空气电池性能的影响研究

作为锂空气电池的关键组成部分之一,正极材料性质对锂空气电池的性能起到重要影响。以CNT为碳载体,以α-MnO_2为催化剂,制备CNT/α-MnO_2复合电极作为电池正极。通过恒流定容充放电测试、深度充放电测试、循环伏安测试、电化学阻抗谱测试和扫描电镜测试,研究CNT/α-MnO_2复合正极材料对锂空气电池性能的影响,并获得最优电极材料配比。研究表明:制备的CNT/α-MnO_2复合电极表现出高循环稳定性和高催化活性,显著提升了锂空气电池的性能;当正极材料中CNT与α-MnO_2的质量比为3∶6时,装备CNT/α-MnO_2复合正极的锂空气电池表现出最佳性能,其循环次数高达170次。     

Nd3+、Li1+对CaTiO3微波介电性能的影响

研究了Nd3 、Li1 取代对CaTiO3微波介电性能的影响。以x=0.39的Ca1-xNd2x/3TiO3(CNT)为典型材料,在1 300~1 380℃烧结制备CNT。在1 350℃烧结4 h,可制备出介电常数rε=109.24,品质因数与频率之积Qf=8 650 GHz,谐振频率温度系数τf= 243×10-6/℃的CNT(x=0.39)微波陶瓷。对于(1-y)Ca1-xNd2x/3TiO3-yLi1/2Nd1/2TiO3(CNLNT),采用一步预合成法在1 200~1 380℃烧结制备CNLNT(x=0.39,y=0.49)微波陶瓷。随着烧结温度的提高,CNLNT(x=0.39,y=0.49)陶瓷的rε下降,τf略有下降。当烧结温度超过1 300℃时,Qf值下降。在1 300℃烧结4 h,rε=104,Qf=3 440 GHz,τf= 9×10-6/℃。     

SiC改性Mg_2SiO_4陶瓷微波衰减性能的研究

采用热压烧结工艺在1500℃下保温1h,制备了SiC改性Mg_2SiO_4陶瓷,研究了SiC添加量对Mg_2SiO_4陶瓷烧结性能、显微结构及微波衰减性能的影响。初步探讨了该Mg_2SiO_4陶瓷的微波衰减机制。结果表明:当SiC质量分数从0增加到10%,Mg_2SiO_4陶瓷的表观气孔率逐渐增大,烧结性能下降;Mg_2SiO_4陶瓷的谐振频率随之向低频移动,谐振吸收峰的峰值逐渐减小,有效衰减带宽增大。电阻损耗和介质损耗是Mg_2SiO_4陶瓷主要的微波衰减机制。     

TiN/AlN复合陶瓷的电性能

以AlN粉为原料,TiN粉为调节剂,添加稀土金属(Sm2O3,Y2O3,)烧结助剂在N2气氛下,采用放电等离子烧结技术在1 700℃,25 MPa下保温10 min制备了相对密度高于98%的AlN陶瓷。引入导电相TiN对AlN陶瓷电性能进行改性,AlN复合陶瓷的相对密度随着TiN含量的增加而有所下降,电阻率出现明显的导电渗流现象,渗流阀值出现在质量分数为26%左右。通过X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱分析可知:AlN烧结体含有主晶相AlN、第二相稀土金属铝酸盐和间隙相TiN,一般认为,低熔点的稀土金属铝酸盐促进了AlN陶瓷的烧结致密化,导电相TiN提供了导电的自由电子致使陶瓷体的电性能降低。     

TiO2添加剂对AlN-SiC材料微波衰减性能的影响

在AlN-SiC复相材料中加入TiO2,采用热压工艺,制备了性能优异的AlN-SiC-TiO2复相微波衰减材料。通过矢量网络分析仪、SEM等测试手段,研究了AlN-SiC复相材料微波衰减性能与SiC含量的之间的关系,以及添加剂TiO2对AlN-SiC复相材料微波衰减特性和显微结构的影响。结果表明,SiC是良好的宽频微波衰减剂,对衰减频谱曲线特征起决定作用;TiO2的添加大大促进了AlN-SiC复相材料的烧结性能和微波衰减性能,添加了TiO2后6 GHz下衰减量由0.6 dB增加到0.85 dB。初步探讨了AlN-SiC-TiO2复相材料的微波衰减机理,电导损耗、介质损耗是其主要的微波衰减机理。     

含钛衰减陶瓷制作工艺

通过实验对现有衰减材料制作过程中的一些问题进行讨论 ,从微观结构、烧成工艺以及与国外衰减瓷几个方面的对比对衰减瓷的研制提出改进意见和建议。     

H_3BO_3掺杂Li_2ZnTi_3O_8陶瓷的微波介电性能

采用传统的固相烧结工艺制备了H3BO3掺杂的Li2ZnTi3O8陶瓷。研究了H3BO3掺杂量对所制Li2ZnTi3O8陶瓷的烧结特性、相成分、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:H3BO3对于所制陶瓷相成分没有影响,仅为单一的Li2ZnTi3O8相;H3BO3能够将Li2ZnTi3O8陶瓷的烧结温度降低200℃左右,同时没有显著损害该陶瓷的微波介电性能;当H3BO3掺杂量为质量分数2.0%时,950℃烧结的Li2ZnTi3O8陶瓷微波具有良好的介电性能:εr=25.99,Q.f=54 926GHz,τf=-12.17×10–6/℃。     

(Mg_(0.7)Zn_(0.3))TiO_3-(Ca_(0.61)La_(0.26))TiO_3系微波介质陶瓷性能研究

采用传统固相反应法制备了(1-x)(Mg0.7Zn0.3)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3(MZCLT)微波介质陶瓷。分析了(Ca0.61La0.26)TiO3掺杂量对MZCLT陶瓷相结构、烧结性能和介电性能的影响。所制MZCLT陶瓷的主晶相为(Mg0.7Zn0.3)TiO3和(Ca0.61La0.26)TiO3,还存在微量的(Mg0.7Zn0.3)Ti2O5。当x=0.13,1275℃烧结4h时,0.87(Mg0.7Zn0.3)TiO3-0.13(Ca0.61La0.26)TiO3陶瓷介电性能较佳:εr=26.7,Q·f=86011GHz(8GHz),τf为-6×10-6/℃,优于(Mg0.7Zn0.3)TiO3陶瓷介电性能(εr=19.2,Q·f=253000GHz,τf为-39×10-6/℃)。     

ZnO-B_2O_3玻璃对Mg_2TiO_4微波介质陶瓷结构和性能的影响

利用传统固相烧结法制备了ZnO-B2O3玻璃掺杂的Mg2TiO4微波介质陶瓷,研究了ZnO-B2O3玻璃掺杂对所制陶瓷相成分、微观形貌和微波介电性能的影响。结果表明:ZnO-B2O3玻璃掺杂能使Mg2TiO4陶瓷的致密化温度降低200℃左右。当Mg2TiO4中掺杂质量分数2%的ZnO-B2O3玻璃时,经1 300℃烧结所得陶瓷微波性能较好:εr=13.62、Q.f=101 275 GHz、τf=–51×10–6/℃。     

(La0.44Sr0.33)TiO3对MgTiO3系高频高Q MLCC瓷料性能的影响

采用传统固相反应法制备了(1-x)(Mg0.95Zn0.05)TiO3-x(La0.44Sr0.33)TiO3(MZLST)介质陶瓷。系统研究了(La0.44Sr0.33)TiO3掺杂量对MZLST陶瓷烧结特性、相构成、微观结构和微波介电性能的影响。结果表明,掺杂少量的(La0.44Sr0.33)TiO3后,MZLST陶瓷的主晶相为(Mg0.95Zn0.05)TiO3和(La0.44Sr0.33)TiO3,随着烧结温度的升高,第二相(Mg0.95Zn0.05)Ti2O5的含量增加。当x=0.10时,MZLST陶瓷在1 285℃烧结2h获得最佳的介电常数εr=22.17,品质因数Q.f=48 471GHz(6.72GHz),谐振频率温度系数τf=-7.99×10-6/℃。     

CuO对(Ni_(1/3)Nb_(2/3))_(0.7)Ti_(0.3)O_2微波陶瓷低温烧结性能的影响

采用传统固相反应法制作(Ni1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O2微波陶瓷,研究了CuO掺杂对所制陶瓷低温烧结性能、微观结构、相构成及微波介电性能的影响。结果表明,掺杂少量的CuO就能显著降低(Ni1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O2陶瓷的烧结温度,且能改善陶瓷τf。当CuO掺杂量(质量分数)为1.0%时,(Ni1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O2在950℃烧结,显示出良好的微波介电性能:εr=67.65,Q·f=3708GHz,τf=14.3×10-6/℃。     

隔离器用M型钡铁氧体陶瓷电磁性能的研究

以BaCO3和Fe2O3为原料,采用传统陶瓷工艺制备了六角磁铅石M型钡铁氧体陶瓷。采用XRD和SEM表征了样品的晶体结构和形貌特征。采用同轴法测试了样品的复介电常数(ε)和磁导率(μ),利用带状线法测试了其微波吸收性能。结果表明:经不同的烧结制度均制备出了物相单一、结晶良好的钡铁氧体样品;1 200℃保温8h制备的样品ε最大;1 250℃保温4 h制备的样品具有最高的μ,且在10.2 GHz的频率下,吸收损耗可达5.0 dB/mm。     

Li2O-B2O3复合掺杂对BaAl2Si2O8陶瓷结构与介电性能的影响

采用传统固相反应工艺,按质量分数合成BaO-Al2O3-SiO2-5%(xLi2O-yB2O3)(x=0. 2~0. 6,y=0. 8~0. 4)陶瓷。研究xL-yB烧结助剂对BAS系微波介质陶瓷的结构和介电性能的影响。通过Clausius-Mossotti公式计算讨论了BAS理论与实验介电常数的差异。研究结果表明:xL-yB烧结助剂中Li+进入钡长石Ba2+位,并产生了O2-空位,促进BAS六方相向单斜相转变。添加适当比例的xL-yB烧结助剂后,BAS陶瓷的烧结温度从1400℃降低到925℃,同时BAS陶瓷样品密度、品质因数(Q×f)值以及谐振频率温度系数(τf)得到改善。当烧结助剂为0. 5L-0. 5B,烧结温度为925℃时,可获得综合性能相对较好的BAS陶瓷,其介电性能:εr=6. 74,Q×f=26670 GHz,τf=-21. 09×10-6℃-1。     

用于大功率微波器件的新型薄膜衰减材料

根据大功率微波电真空器件中衰减材料的作用及对衰减材料的要求,介绍了一种新型的FeSiAl薄膜衰减材料,并对这一材料的特点、微观结构及衰减机制进行了分析.     

TiO_2对AlN-C复相材料性能的影响

以TiO2[0]为前驱体,采用热压烧结工艺,高温原位合成AlN-C-TiC复相材料。通过矢量网络分析仪、SEM和XRD等测试手段,研究了添加剂TiO2对AlN-C复相材料密度、热导率、电阻率、微波衰减特性和显微结构的影响。结果表明,添加TiO2后有新相TiC生成,热导率降低,改善了材料的衰减性能。通过调整参数,使得该复相材料在w(TiO2)为3%时,微波衰减达到-0.8dB。