BaO含量对K2O-B2O3-SiO2-Al2O3低温烧结材料性能的影响

在不添加熔融玻璃的情况下,采用一次预烧法制备了低温烧结的K_2O-B_2O_3-SiO_2-Al_2O_3复合材料,并系统地讨论了BaO含量对复合材料微观结构、物相组成、介电性能、弯曲强度和热膨胀系数的影响。X射线衍射结果表明复合材料的主晶相为石英相,次晶相为氧化铝相。除此之外,研究结果表明调整BaO含量有利于获得良好的烧结性能。当BaO质量分数为5%时,在850℃烧结的复合材料在14 GHz下的相对介电常数(ε_r)为5.42,介电损耗为3.6×10~(-3),热膨胀系数(TEC)为8.4×10~(-6)/℃,弯曲强度为158 MPa。这为制备新型的LTCC材料提供了一种有效的方法,具有广阔的应用前景。     

添加BCB对固相合成CBS材料的微观结构及介电性能的影响

采用传统固相合成法制备CaO-B_2O_3-SiO_2(CBS)系玻璃陶瓷材料。借助XRD、SEM和电性能测试手段,系统研究了添加BaCu(B_2O_5)(BCB)对CBS材料微观结构与介电性能的影响。结果表明,添加BCB未改变CBS主晶相,其液相润湿作用加速CaSiO_3的扩散,将CBS的烧结温度从960℃降低至875℃,同时其致密性得到提高,介电常数与介电损耗略微增加。纯CBS经960℃致密烧结时,相对介电常数ε_r为6.17,介电损耗tanδ为0.0012(14GHz),而添加4%~6%(质量分数)BCB的CBS材料,在烧结温度为875℃时,致密性优异,ε_r为6.36~6.39,tanδ为0.0014~0.0015(14 GHz)。     

Bi_2O_3掺杂对BLTN微波介质陶瓷性能影响研究

主要采用固相反应法,将原料粉体经过混料、球磨、预烧、成型和烧结后制备Ba_3La_2Ti_2Nb_2O_(15)(BLTN)微波介质陶瓷。研究了不同量的Bi_2O_3掺杂对BLTN微波介质陶瓷烧结行为、显微结构和介电性能的影响。结果表明:Bi_2O_3的添加不仅能有效降低BLTN陶瓷的烧结温度,而且显著提高了其相对介电常数(ε_r)和品质因数。当Bi_2O_3添加量为0.2%(质量分数)时,陶瓷的烧结温度由1440℃降低到1360℃,并呈现较好的微波介电性能:ε_r=55,Q·f=13 500 GHz(4.71 GHz),τ_f=–2.35×10~(-6)℃~(-1)。     

复合助烧剂对CaO-BaO-Li_2O-Sm_2O_3-TiO_2陶瓷低温烧结和性能的影响

采用传统固相反应法制备了CaO-BaO-Li_2O-Sm_2O_3-TiO_2(CBLST)陶瓷。研究了复合添加BaCu(B_2O_5)(BCB)和Li_2O-B_2O_3-SiO_2(LBS)对CBLST陶瓷的烧结特性、微观组织、相组成及介电性能的影响。结果表明:添加质量分数w(BCB)=60%和w(LBS)=0.5%～5.0%的CBLST陶瓷的相组成未改变,仍为正交钙钛矿相和BaSm_2Ti_4o_(12)(BST)相。通过添加w(BCB)=6.0%和w(LBS)=0.5%,可以使CBLST陶瓷的烧结温度从1325℃降到1050℃,并且在1050℃烧结2h的CBLST陶瓷介电性能优良:ε_r=81.9,tanδ=0.0062,τ_f=–3.75×10~(–6)/℃,其tanδ比纯CBLST陶瓷的tanδ(0.016)明显降低。     

CuO-B2O3掺杂对BaAl2 Si2O8陶瓷结构及微波介电性能的影响

采用固相反应法制备BaAl_2Si_2O_8-x(CuO-B_2O_3)(质量分数x=0%,1%,1.5%,2%,2.5%)陶瓷。探究了添加不同量的CuO-B_2O_3(CB)烧结助剂对BaAl_2Si_2O_8(BAS)陶瓷的烧结温度、结构及微波介电性能的影响。结果表明:质量分数1%的CB烧结助剂可促进BAS晶体结构由六方相全部转变为单斜相,并且CB烧结助剂添加量在质量分数2.5%范围以内,无第二相生成。添加质量分数1%的CB烧结助剂可使BAS陶瓷烧结密度增加到最大值,并能将烧结温度由1400℃降低至1250℃,制备的BAS陶瓷的相对介电常数(ε_r)和品质因数(Q·f)达到最大值,并且谐振频率温度系数(τ_f)的绝对值也减小至最小值,其介电性能为:ε_r=6.47,Q·f=30198 GHz,τ_f=-14.78×10~(-6)℃~(-1)。     

低温共烧Na_2O-B_2O_3-SiO_2玻璃/Al_2O_3复合材料烧结工艺的研究

采用烧结法制备了低温共烧Na_2O-B_2O_3-SiO_2玻璃/Al_2O_3复合材料。研究了玻璃粉末的粒度、玻璃与Al_2O_3质量比,成型压力和热处理制度对复合材料烧结性能和电学性能的影响。结果表明,玻璃粉末中位径为1.233μm、玻璃/Al_2O_3质量比为3:7、成型压力为15 MPa、烧结温度为900℃以及保温时间为2 h时,复合材料具有较高的体积电阻率(3.8×1012?·cm)、较低的介电常数(6.86)和介电损耗(0.001 43),可以满足基板材料对电学性能的要求。     

玻璃/Al_2O_3系MLCI介质材料的微观结构与性能研究

采用烧结法制备了一种低温共烧(LTCC)K_2O/Na_2O-B_2O_3-SiO_2玻璃/Al_2O_3介质材料。系统研究了玻璃/Al_2O_3比例和烧结温度对介质材料结构与性能的影响。结果表明,材料烧结后只有Al_2O_3晶相,材料烧结属于液相烧结机制。介质的相对介电常数ε_r随Al_2O_3含量的增加而升高,Al_2O_3质量分数为35%时,经860℃烧结材料的性能最优:ε_r=5.93,tanδ=3.1×10~(–3),收缩率为16%,抗弯强度为159 MPa。所制备的介质材料能够用于高频MLCI领域。     

B2O3-Li2O低温助烧ZMSZT陶瓷的微波介电性能

为了研究了B2O3与Li2O添加剂对(Zn0.8Mg0.2)2SiO4-ZrO2-TiO2(ZMSZT)基微波介质陶瓷的性能影响,分别采用排水法、XRD、SEM以及网络分析仪表征单独添加及复合添加B2O3与Li2O的ZMSZT微波介质陶瓷的致密性、微观结构及介电性能。结果显示在ZMSZT陶瓷中同时添加1wt%B2O3和4wt%Li2O可有效提高其烧结性能,在930℃/3 h烧结条件下可以获得较高的致密性及微波介电性:ρ=3.83 g/cm3,εr=9.36,Qf≈30 120 GHz(f=10.3 GHz),τf=-5.71×10-6/℃。这种B2O3与Li2O复合添加的ZMSZT陶瓷可以应用到LTCC(低温共烧陶瓷)领域。     

助剂对ZnO-SiO2陶瓷烧结和性能的影响

研究了Bi2O3-SiO2烧结助剂预合成对ZnO-0.6SiO2陶瓷烧结和微波介电性能的影响。750℃预烧后的Bi2O3-SiO2烧结助剂能形成液相,有效地将ZnO-0.6SiO2陶瓷的烧结温度从1 380℃降至990℃。随助剂添加量的增加,ZnO-0.6SiO2陶瓷的介电常数(rε)略有提高,品质因数(Q×f)随之下降,频率温度系数(τf)无明显变化。添加3%~10%(质量分数)预合成的Bi2O3-SiO2助剂后,ZnO-0.6SiO2陶瓷在990℃保温2 h,获得微波介电性能为:rε=6.19~6.59,Q×f=37 500~41 800 GHz(测试频率f=11 GHz),τf=(-52.9~-50.1)×10-6/℃。     

无压烧结SiC-AlN复相陶瓷导热和介电性能的研究

添加10%(质量分数)BaO-SiO_2-Y_2O_3烧结助剂在氮气氛下无压烧结制备SiC-AlN复相陶瓷。研究了SiC含量、烧结温度对复相陶瓷烧结性能、显微结构、热导率和高频介电性能的影响。结果表明:样品中主晶相为6H-SiC和AlN,次晶相为Y_3Al_5O_(12)和Y_4Al_2O_9;当SiC质量分数为50%时,1850℃烧结1 h,显气孔率低于0.3%;而Si C含量继续增加,显气孔率显著上升。热导率、介电常数和介电损耗都随着烧结温度的升高而升高。当Si C质量分数为50%时,1900℃下复相材料呈现最好的热扩散系数和热导率,分别为26.3 mm~2·s~(–1)和61.5W·m~(–1)·K~(–1);1850℃下获得的Si C-Al N复相陶瓷在12.4~18 GHz频率范围内获相对介电常数和介电损耗分别为33~37和0.4~0.5,该频段内随频率升高,介电常数和介电损耗下降。     

添加V_2O_5对Mg_4Nb_2O_9微波介质陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了Mg4Nb2O9微波介质陶瓷,研究了添加V2O5对其烧结温度、微观结构和介电性能的影响。结果表明:当添加0.5%(质量分数)的V2O5时,Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度从1350℃降低到1150℃,烧结温度范围拓宽为1150～1300℃;在1150℃烧结5h后,其介电性能达到最佳:εr=11.86,Q·f=99828GHz(11.2GHz),τf=–57×10–6/℃(10～90℃,1MHz)。当w(V2O5)增大到1.5%时,Mg4Nb2O9陶瓷的介电性能变差。     

Ca_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)TiO_3微波介质陶瓷低温烧结研究

采用固相反应法,以Ca0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3(CLST—0.7)陶瓷为基料,掺杂质量分数为10%的CaO-B2O3-SiO2(CBS)氧化物和2%～6%的Li2O-B2O3-SiO2-CaO-Al2O3(LBSCA)玻璃料为复合烧结助剂,研究了LBSCA掺杂量对CLST—0.7陶瓷的低温烧结行为及微波介电性能的影响。结果表明,复合烧结助剂掺杂促使CLST—0.7陶瓷烧结温度降低了200～300℃,并保持良好的微波介电性能。掺杂质量分数10%CBS和4%LBSCA的CLST—0.7陶瓷经950℃烧结5h后,其εr=71.84,Q·f=1967GHz,τf=41.7×10–6/℃。     

(1-x)CaTiO_3-x(Li_(1/2)Ln_(1/2))TiO_3高介微波介质陶瓷

研究了烧结温度、组成和稀土元素对(1-x)CaTiO_3-x(Li_(1/2)Ln_(1/2))TiO_3(x=0.3、0.5(摩尔分数); Ln=La、Nd、Sm)微波介质陶瓷的晶体结构和微波介电性能的影响.X-射线衍射(XRD)分析表明,除(1-x)CaTiO_3-x(Li_(1/2)Ln_(1/2))TiO_3(x=0.5,Ln=Nd)陶瓷中含有少量Nd_2Ti_2O_7外,其余陶瓷均形成了单一的正交钙钛矿相.x=0.5的样品微波介电性能明显优于相应的x=0.3的样品.(1-x)CaTiO_3-x(Li_(1/2)Ln_(1/2))TiO_3(x=0.5)陶瓷微波介电性能:介电常数ε=160,品质因数与频率之积Qf =1 200 GHz,频率温度系数τ_f=-97×10~(-6)/℃(Ln=La);ε=129,Qf=2 000 GHz,τ_f=-52×10~(-6)/℃(Ln=Nd);ε=118,Qf=2 305 GHz,τ_f=-45×10~(-6)/℃(Ln=Sm).     

ZnNb_2O_6-TiO_2微波介质陶瓷及其在电容器中的应用

采用固相法在880～975℃下烧结制备了添加w(CuO)为2.00%,w(B2O3)为3.00%及w(SnO2)为0.15%的ZnNb2O6-1.75TiO2基复合微波介质陶瓷。研究了该陶瓷的低温烧结机理、微波介电性能及其在多层片式陶瓷电容器中的应用。结果显示:随着烧结温度的提高,物相由Zn2TiO4,Zn0.17Nb0.33Ti0.5O2,ZnNb2O6向ZnTiNb2O8转变,εr和τf减小,Q·f升高。但当t≥975℃时,出现过烧现象,晶体缺陷增多恶化了材料的Q·f。在950℃烧结4h时,得到最好的介电性能:εr=36.7,τf=–22.6×10–6/℃,Q·f=18172.2GHz。且在此温度下制备的多层片式陶瓷电容与内电极Ag90Pd10的兼容性良好,Res为0.3426Ω,tanδ为9×10–5,可靠性良好。     

微波烧结Ba_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)陶瓷材料的初步研究

研究了Ba_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)(x=0.67,BST)陶瓷材料的微波烧结情况,从烧结特性、微结构与相组成及微波介电性能等方面对微波烧结的样品与传统工艺制得的样品进行了对比.结果表明, 与传统制备工艺相比,微波烧结BST陶瓷缩短了烧结周期,并促进了样品的致密化,其物相组成和传统烧结的样品没有区别,且晶粒细小分布均匀.微波烧结BST陶瓷可获得较优的微波介电性能:介电常数ε_r=82.89,品质因数与频率之积Qf=8 450 GHz(频率f=4.75 GHz),谐振频率温度系数τ_f=22.58×10~(-6)/℃.     

ZrO_2掺杂BaO-La_2O_3-TiO_2陶瓷预烧温度研究

采用固相反应法,在不同温度(1100~1250℃)下预烧后烧结制备了Ba4La9.33(Ti0.95Zr0.05)18O54微波介质陶瓷,研究了预烧温度对其相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。结果表明:不同预烧温度下制备的陶瓷样品主晶相均为类钨青铜结构的BaLa2Ti4O12晶相。1200℃预烧制备的陶瓷样品晶粒为典型的柱状晶,分布均匀,且晶粒尺寸最大。1200℃预烧后,于1400℃烧结制备的陶瓷样品具有最佳的微波介电性能:εr=86.83,Q·f=5875GHz(4.482GHz),τf=81.99×10–6/℃。     

CTLA陶瓷微波介电性能及烧结特性研究

采用固相反应法制备了0.65CaTiO3-0.35LaAlO3(CTLA)陶瓷,研究了CTLA陶瓷的物相组成、烧结特性及微波介电特性。结果表明,CTLA陶瓷只含有Ca0.65La0.35Al0.35Ti0.65O3主晶相,不存在第二相。烧结温度在1 380～1 450℃间,陶瓷的微波介电性能最佳,介电常数εr=44.5,频率温度系数τf≈0,品质因数与频率之积Q×f≈43 948GHz。当w(Nb2O5)=10%时能使陶瓷致密化烧结温度降到1 300℃,但微波性能变差,εr=38.3,τf=-2.8×10-6/℃,Q×f=13 260GHz。     

sol-gel法制备Ba_(3.99)Sm_(9.34)Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷

以柠檬酸为络合剂,通过sol-gel法制备了Ba3.99Sm9.34Ti18O54陶瓷前驱体;经1100℃预烧2h压片成型后,再在1300℃保温3h,即得到了烧结致密的陶瓷样品。与传统固相法相比,其烧结温度降低了50℃,且陶瓷晶粒细小,晶粒分布均匀,具有更加优良的微波介电性能:εr=79.56,Q·f=9636GHz(4.71GHz),τf=–1.23×10–6/℃。     

Ba_(6-3x)(Nd_(1-y)Bi_y)_(8+2x)Ti_(18)O_(54)系微波介电陶瓷的研究

研究了Ba_(6-3x)(Nd_(1-y)Bi_y)_(8+2x)Ti_(18)O_(54)(x=0～1)陶瓷微波性能,并对其微观机理和晶体结构进行分析.随Bi_2O_3含量的增加,系统介电常数(ε)迅速增大,品质因数与频率的乘积(Q·f)逐渐减小.掺入Bi_2O_3后,系统中出现具有高ε的Bi_4Ti_3O_(12)晶相,并形成了类填满型钨青铜结构,阳离子极化增强,因此ε随Bi_2O_3含量的增加而增大.实验表明,当y=0.25～0.3时,Ba_(6-3x)(Nd_(1-y)Bi_y)_(8+2x)Ti_(18)O_(54)(x =0～1) 陶瓷具有优良的微波介电性能,其主要工艺条件和性能参数为烧结温度1 200 ℃保温4 h,ε≈102～107,Q·f≈20 000～22 000 GHz(1 GHz测量), 容量温度系数|αc|<10×10~(-6)/℃.     

Ca[(Li_(1/3)Nb_(2/3))_(0.95)Zr_(0.15-x)Ti_x]O_(3+δ)陶瓷的微波介电性能

研究了Zr和Ti复合取代Ca[(Li1/3Nb2/3)0.95Zr0.15-xTix]O3+δ(0≤x≤0.15,CLNZT)陶瓷B位对其晶体结构及微波介电性能的影响,并分析了谐振频率温度系数τf随容忍因子t的变化关系。当0≤x≤0.15时,CLNZT陶瓷为单一斜方钙钛矿相,随x的增加,τf由–9.4×10–6/℃变为–15.8×10–6/℃,而品质因数与谐振频率乘积Q·f值先增大,x=0.10时又开始下降。当x=0.10时,陶瓷具有较好的微波介电性能:εr为32.8,Q·f值为1.66×104GHz,τf为–13.6×10–6/℃。