AlN-W-CNTs复合陶瓷的微波衰减研究

以AlN、CNTs和W粉为原料,采用放电等离子烧结技术,在1 700℃、30 MPa的工艺条件下制备了AlN/W/CNTs复合陶瓷。采用扫描电镜、能谱分析仪、安捷伦LCR自动测试仪等对复合陶瓷的微观组织、介电常数、微波损耗进行了表征,研究了影响复合陶瓷微波损耗性能的因素。结果表明,高能球磨混粉能有效的改善CNTs在基体中的分散均匀性;W含量的增加能有效促进复合陶瓷的烧结致密化;随着CNTs含量的增加,材料的介电损耗降低,介电常数增加;CNTs含量在1%体积分数,1 MHz以下的损耗角正切tanδ≥0.04。     

导电颗粒Mo对AlN/Mo复合陶瓷性能的影响

以氮化铝、钼为原料,CaF2为烧结助剂,在氮气气氛下,采用无压烧结方式制备了致密度高于98%的AlN/Mo复合微波衰减陶瓷。采用XRD,FESEM,网络分析仪及激光导热仪对样品的微观结构、介电性能及热导率进行测试分析。结果表明:样品的致密度随着Mo含量的增加逐渐增大。电阻率的变化符合渗流理论,渗流阈值在Mo含量为23%附近。介电常数和介电损耗均随着Mo含量的增加而增加。复合陶瓷的热导率受致密度和Mo含量两个因素的影响,当致密度低于某临界值时,热导率随着致密度的增加而增加;当致密度超过临界值后,复合陶瓷的热导率主要受Mo含量的影响,随着Mo含量的增加,热导率逐渐减小。在烧结温度为1720℃时,Mo含量为5%的复合陶瓷的热导率为114.6 W.m-.1K-1。分析了复合陶瓷的显微结构与导热理论。     

SiC含量对氮化铝基微波衰减复合陶瓷性能的影响研究

以氮化铝和纳米碳化硅为原料,无烧结助剂,1 600 ℃下保温5 min,放电等离子烧结(以下简称SPS),制备了AlN-SiC复合陶瓷.利用扫描电镜,能谱分析仪,XRD,安捷伦4284A LRC阻抗分析仪等对其致密度,显微结构,表面成分,生成的主要物相,介电损耗和介电性能进行分析.结果表明,AlN-SiC复合陶瓷的致密度在91％以上,物相主要有作为原料的AlN和β-SiC,以及烧结之后生成的2H-SiC和Fe5 Si3;随着SiC含量的增加,材料的介电损耗,介电常数相应增加;SiC含量在30％～40％(质量分数,下同)之间,1 MHz以下的损耗角正切tanδ≥0.3,表明纳米SiC具有较强的吸波性能.相同含量的碳化硅,材料的介电常数和介电损耗随着频率的增加而降低.     

SiC的添加对AlN/Mo/SiC复合陶瓷的制备和性能影响探究

以氮化铝(AlN),钼(Mo),碳化硅(SiC)为原料,采用放电等离子烧结的方式,在1700℃,30 MPa制备出致密度高达98.5％的SiC添加的AlN/Mo复合陶瓷.采用XRD,FESEM,Agilent4284型LCR自动测试仪,网络分析仪及激光导热仪对样品的微观形貌,导电性能,介电性能和热导率进行了测试分析.研究结果表明:采用放电等离子烧结工艺,在较低的温度下可以制备出组织致密均匀的AlN/Mo/SiC复合材料,但随着SiC添加含量的增加,当SiC的体积含量占到总体的60％时,复合材料的致密度又会出现明显的下降.添加SiC后,相对于AlN/Mo复合陶瓷,复合材料的电阻率得以进行有效的控制,不会出现非线性突变-渗流现象,而是在一定的范围内缓慢下降.在26.5～40.0 GHz下复合材料的介电常数和介电损耗均随着SiC含量的增加而增加.复合材料的热导率随着SiC含量的增加而下降:当致密度高于某临界值时,其热导率主要受SiC含量及其分布状态的影响,随着SiC含量的增加呈缓慢下降的趋势;而当致密度低于临界值后,致密度成为热导率的决定性因素,使得复合材料的热导率随着致密度的降低快速下降.     

低温烧结氮化铝陶瓷烧结助剂的研究进展

分析烧结助剂在低温烧结制备高热导率AlN陶瓷过程中的作用和机理;综述AlN低温烧结助剂的研究实践;介绍烧结助剂的选择原则和几种不同烧结助剂体系对AlN陶瓷材料的烧结致密度与热导率的影响.     

粉末特性对AlN陶瓷致密化的影响

以沉淀前驱物和低温燃烧合成前驱物为原料，利用碳热还原法制备出比表面积分别为4．26m^2／g和17．4m^2／g的两种AlN粉末，以该两种粉末为原料制备AlN陶瓷，研究了粉末比表面积对AlN陶瓷烧结行为的影响。结果表明：粉末比表面积是影响AlN烧结行为的关键因素之一，对于燃烧合成前驱物制备的AlN粉末试样，没有添加Y2O3烧结助剂时在1700℃获得致密，添加Y2O3烧结助剂后，试样的烧结致密化温度降低为1600℃；而对于沉淀前驱物合成的AlN粉末试样，添加烧结助剂后仍需要在高于1800℃才能获得致密。探讨了粉末比表面积对AlN陶瓷烧结行为的影响机理，并利用SEM对陶瓷烧结过程中的显微结构变化进行了表征。     

AlN陶瓷基片烧结曲线的研究与优化

研究了AlN陶瓷基片烧结曲线中液相烧结升温速率、保温时间、烧结温度对基片性能的影响。测定不同液相烧结升温速率下试样的翘曲度,确定最佳升温速率范围为0.2~0.5℃/min;同时,根据不同保温时间下试样密度的变化优选保温时间为5h,并协调出最高烧结温度为1 830℃。通过对比烧结曲线优化前后AlN陶瓷基片主要性能及组织结构,结果表明烧结曲线优化后效果明显。     

高导热氮化铝陶瓷的粉末注射成形技术

氮化铝(AlN)陶瓷具有热导率高、热膨胀系数低、电阻率高等特性以及良好的力学性能,被认为是新一代高性能陶瓷基片和封装的首选材料,为了满足微电子技术发展对微型复杂形状高导热陶瓷零部件用量日益增加的需求,该文作者研究利用粉末注射成形技术制备高导热AlN陶瓷零部件.该技术以AlN粉末为原料,加入5%Y2O3为烧结助剂;选用蜡基粘结剂体系(PW+PP+SA),确定粉末装载量为62%(体积分数),注射温度为160～170℃,注射压力为90～100 MPa;采用溶剂脱脂+热脱脂工艺脱脂;在1850℃流动氮气氛中烧结.所制备出的AIN陶瓷热导率达232.4 W/(m·K).     

微波烧结制备Mn-Zn铁氧体软磁材料

采用频率为2.45 GHz的微波烧结制备Mn-Zn铁氧体软磁材料。通过SEM对样品的组织和形貌进行了观察和研究;从理论上探讨了Mn-Zn铁氧体粉末压坯在微波场中加热的机理、机制,以及微波烧结过程材料的结晶、晶粒长大、致密化及影响因素,讨论了烧结工艺参数对材料的致密及组织形貌的影响。结果表明:在微波烧结早期,可以观察到晶粒长大的"畴状"结构,这种早期结构可能随着温度升高长大成为后来的晶粒;微波烧结可以实现材料快速致密,其中烧结温度对致密化有较大影响,随着烧结温度升高样品密度增大,即从1 200℃的4.20 g·cm-3增大到1 400℃的4.93 g·cm-3;Mn-Zn铁氧体材料属于磁性介质材料,烧结时因为材料对微波的吸收产生磁性损耗和介电损耗,这些损耗转化为热量加热烧结样品,这两种损耗在很大程度受磁导率和介电常数的影响。     

微波烧结工艺对6％Al2O3/Mo复合材料结构和性能的影响

以溶胶凝胶法制备的6% Al₂O₃/Mo复合粉末为原料，采用微波烧结技术制备了6% Al₂O₃/Mo复合材料.研究了微波烧结温度及烧结时间对复合材料的结构及性能的影响，并探讨了复合粉末的微波烧结动力学.结果表明:溶胶凝胶法制备的6% Al₂O₃/Mo复合粉末形貌呈平滑多边形和近球形；Al₂O₃/Mo复合材料的致密度及硬度均随着微波烧结温度及烧结时间的增加而增加；1 600 ℃下烧结30 min的6% Al₂O₃的复合材料致密度及硬度达到98.1%和2.969 GPa. Al₂O₃/Mo复合粉体微波烧结的致密化机制是体积扩散和晶界扩散共同作用结果，且随烧结温度升高，体积扩散逐渐占据主导地位，其微波烧结激活能在1 500~1 600 ℃范围内为201.93 kJ/mol.研究结果显示微波烧结是一种快速制备高致密Al₂O₃/Mo复合材料的有效方法.      

Studies and Properties of Ceramics with High Thermal Conductivity

The sintering technology of the AlN ceramics power were discussed. It is discussed that the compound sintering aids is consistent with the enhancement of the the thermal conductivity of AlN ceramics, and sintering technics is helped to the improvement of density. It is analyzed how to sinter machinable AlN ceramics with high thermal conductivity. And the microstructure of compound ceramics based on AlN was studied.     

Effect of Y2O3 and Dy2O3 on Microstructure and Mechanical Behaviors of Aluminum Nitride Ceramics

The effects of two types of additives, Y2O3 and Dy2O3, on the sintering and mechanical behaviors of AlN ceramics were investigated. The experimental results show that the sintering temperature can be decreased and the mechanical behavior can be improved by adding rare earth in AlN ceramics. The strength of AlN ceramics with Y2O3 and Dy2O3 are 326 and 320 MPa, respectively, which are 97.6% and 93.9% higher than the un-doped AlN ceramics. The fracture behavior on the fracture surfaces of rare earth oxide AlN ceramics was found to be a mixed mode of transgranular fracture and intergranular fracture. As a result, it is concluded that the improvement of bending strength of AlN ceramics with Y2O3 and Dy2O3 addition are mainly achieved by strengthening the grain boundary.     

纳米AlN颗粒增强铜基复合材料的组织与性能研究

用粉末冶金法制备了AlN增强的Cu/AlN复合材料,研究了AlN含量对复合材料性能的影响和Cu/AlN复合材料的软化温度特性。结果表明,在烧结过程中,弥散分布在铜基体中的纳米AlN颗粒对致密化以及晶粒长大都有阻碍作用。随着复合材料中AlN颗粒质量分数的增加,材料的密度和导电性呈下降趋势,而硬度出现极大值。复合材料的软化温度达到700℃,远远高于纯铜的软化温度(150℃),从而提高了材料的热稳定性。     

Effects of Behaviors of Aluminum Nitride Ceramics with Rare Earth Oxide Additives

The effects of three types of additives, Y₂O₃, Nd₂O₃ and Er₂O₃ on the behaviors of AlN ceramics were investigated. The experimental results showed that the sintering temperature could be decreased and the mechanical behavior could be improved by adding rare earth oxide in AlN ceramics. The highest strength and fracture toughness of AlN ceramics with 2% Y₂O₃ addition were 311 MPa and 3.5 MPa·m^1/2, respectively. Second phase of AlN ceramics with Y₂O₃ addition was identified as Y₃Al₅O₁₂ formed by the reaction with Al₂O₃, meanwhile that with Nd₂O₃ was identified as NdAlO₃. The fracture behavior of AlN ceramics with Y₂O₃ and Nd₂O₃ were a mixed mode of transgranular fracture and intergranular fracture. Because of the high evaporation rates of Er₂O₃ (1.2 × 10⁻⁵ g·cm⁻²), no aluminium erbium oxide was found in the AlN ceramics doped with Er₂O₃. So the dielectric loss tanger(tanδ) and thermal conductivity of AlN ceramics doped with Er₂O₃ were best.     

纳米AlN颗粒弥散增强铜基复合材料的制备及性能研究

本文采用高能球磨结合放电等离子烧结法制备了含不同质量分数AlN的AlN/Cu复合材料。研究了AlN质量分数对AlN/Cu复合材料微观形貌、相对密度、显微维氏硬度、拉伸强度、延伸率及导电性能的影响。结果表明:当AlN质量分数1.0%时,随着AlN质量分数的提高,复合材料的硬度、抗拉强度提高,断后伸长率、电导率降低。但当AlN质量分数为1.0%时,AlN/Cu复合材料相对密度为97.8%,显微硬度和抗拉强度分别达到了HV 119.5和259.7 MPa,电导率为49.30 mS·m~(-1),综合性能达到最优。     

料浆涂覆法制备W-Si-ZrO_2-Y_2O_3高温抗氧化涂层的组织与高温氧化行为

采用料浆涂覆和多步反应烧结工艺在难熔钨合金表面制备W-Si-ZrO_2-Y2O3高温抗氧化陶瓷复合涂层,对涂层的成分、组织特征及1 700℃下的抗氧化性能进行分析。结果表明,在反应烧结过程中涂层形成了以WSi2为主体,ZrO_2和Y2O3均匀分布的多相陶瓷复合结构,涂层与基体形成良好的冶金结合。涂层在1 700℃空气环境中具有良好的抗氧化性能,高温下其表面生成光滑致密的Si O2玻璃膜,有效抗氧化寿命达14 h。     

NiFe2O4-NiO复合陶瓷的熔盐腐蚀行为

采用气氛烧结技术制备NiFe2O4-xNiO复合陶瓷材料(x为复合陶瓷中NiO的质量分数,％.x-0、5、10、17、25),并以该材料作阳极进行960℃的铝电解实验.分析烧结体的显微结构和物相组成以及电解试样的表层形貌与成分,研究NiO的添加对NiFe2O4陶瓷烧结性能和电解腐蚀性能的影响,并对该材料的烧结机制和熔盐腐蚀行为进行探讨.结果表明:氮气气氛下1 300℃烧结的NiFe2O4-NiO复合陶瓷存在NiO和NiFe2O4两种物相,NiO相含量高于理论值;NiFe2O4陶瓷的相对密度为98.54％,添加NiO后复合陶瓷材料的相对密度有所下降,但仍保持在95％以上;电解过程中阳极表面形成不含NiO相的致密保护层,阻止电解质熔盐的渗透;保护层厚50～80 μm,为含Al的尖晶石NiFe2O4相;随着NiO含量增加,阳极表面的致密层变得越发不平整.     

FCVD-SPS法制备高硅钢软磁复合铁芯及电磁性能研究

采用流化气相原位沉积结合放电等离子烧结工艺成功制备了高硅钢软磁复合铁芯Fe-6.5% Si/SiO₂（质量分数）,并系统研究了复合铁芯微观结构与电磁性能的关系。结果表明,高硅钢软磁复合铁芯中的Fe-6.5% Si颗粒被SiO₂绝缘层均匀并且致密的包围,Fe-6.5% Si/SiO₂复合铁芯表现出高磁感、高电阻率、良好的频率稳定性、低矫顽力、以及低铁损等优异的电磁特性,饱和磁感应强度为175 emu·g-1,矫顽力为15 Oe,相对磁导率为350（80 kHz）,电阻率为8.6×10-5?·m,0.2 T、5 kHz外场下铁损仅为11.8 W·kg-1。     

High-Temperature Oxidation of ZrB2–MoSi2–AlN Composite Ceramics

Powder Metallurgy and Metal Ceramics - The oxidation mechanism of ZrB2–MoSi2–AlN composite ceramics has been studied in the range 1550–1680°C. The oxidation stages and scale...