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。     

(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。     

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。     

低温常压烧结制备碳化硅-莫来石复相材料

将6H-SiC和α-Al2O3按质量比为7:3混合,添加0～10%的[BaO+TiO2]作为烧结助剂,球磨后的均匀粉体压制成生坯,在1 200℃预氧化1 h后在氢气气氛下常压烧结1h制备SiC-莫来石复相材料。研究了烧成温度和BaO–TiO2含量对该复相材料烧结性能和相组成的影响。结果表明:1500℃下,随着烧结助剂含量的增加,烧结致密性明显提高,当含量(质量分数)达到8%时,获得显气孔率为0.17%的致密复相材料。预氧化时,烧结助剂中的BaO与α-Al2O3及SiC氧化生成的方石英反应,生成钡长石BaAl2Si2O8,烧成过程中,钡长石转化成玻璃相,促进莫来石的生成,同时促进烧结。复相材料主晶相为6H-SiC和莫来石,次相为玻璃相和Al2SiO5。     

MgAlON结合镁质和尖晶石质材料的烧结性能

以镁砂或尖晶石为骨料,以Al-Al2O3 -MgO混合粉为基质料,采用氮化烧结法制成MgAlON结合镁质和尖晶石质复合材料,研究了烧成温度和基质料中Al2O3、Al比 (质量比,下同 )和Al2O3、MgO比对试样烧结性能的影响。研究表明:以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度随烧成温度的升高而提高,但以镁砂为骨料的试样在 1400℃时烧结致密化程度最差;随着基质料中Al2O3、Al比的提高,以镁砂为骨料的试样的烧结致密化程度基本上呈增加趋势,以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度则基本上呈下降趋势;当基质料中Al2O3、MgO比为 2. 33时,以镁砂为骨料的试样的烧结致密化程度最差,而以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度随着基质料中Al2O3、MgO比的提高而降低。     

无压烧结Al2O3-SiC纳米复合材料

Al2O3＋5％SiC（体积比）复合陶瓷可以通过传统粉末加工工艺,用无压烧结来制备。工业用Al2O3SiC粉加水混碾成料浆,后凝固成颗粒状,经冷等静压制成生坯,在1750—1780℃氮气氛下无压烧结。1780℃可以接近全致密（〉99％）。加入少量MgO可以促进制品的低温烧成致密性。1780℃烧成后,维氏硬度和压痕断裂韧性分别为18GPa以及2．3MPa·m^1/2。透射电子显微镜显示,SiC粒子主要存在于基质颗粒的内部且在整个复合微结构分布良好。晶粒内的颗粒大小介于50～200nm之间,但晶粒间的颗粒较大,一般直径200～500nm。     

PVB对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃和Al_2O_3为原料,加入流延剂后流延成型生瓷带,采用低温烧结法制备了玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计添加PVB粘结剂与KH-570型硅烷偶联剂协同优化流延工艺,重点研究了PVB粘结剂对浆料特性、生瓷带性能以及生坯烧结性能的影响。随着PVB相对分子量降低,浆料固含量增加,生瓷带体积密度增加,拉伸强度与断裂伸长率逐渐降低。PVB粘结剂中的PVB、PVA、PVAc基团在溶剂中溶解,产生一定粘度,使玻璃/Al_2O_3浆料具备合适流延的粘度。添加PVB-5s的玻璃/Al_2O_3浆料的固含量为67 wt%,相应生瓷带体积密度为1.92 g·cm~(-3),拉伸强度为1.42MPa,生瓷带表面光滑致密,生坯于850℃烧结良好,烧结体微观结构致密,介电性能优良,因此该体系材料比较适合用作低温共烧陶瓷材料。     

Al2O3/h-BN自润滑复相陶瓷烧成工艺的探讨

通过探讨烧成方法和烧成温度对Al2O3/h-BN自润滑复相陶瓷物相组成、显微结构的影响,结果表明：常压烧成时,材料很不致密;热压烧成时由于压力和液相的共同作用,可以破坏片状h-BN长大时形成的卡片房式结构,促使片状h-BN定向排列,缩小材料的孔隙率,提高了材料的致密度。由于h-BN的卡片房式结构的阻碍,Al2O3/h-BN自润滑复相陶瓷材料较难烧结致密,需要高温热压烧成,烧成温度初步确定在1700～1800℃之间。     

冷等静压成型工艺对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响

本文以Al2O3-B2 O3-SiO2系玻璃中加入三元碱制备的陶瓷结合剂为基础,再添加适量碱土金属化合物MgO、ZnO、CaF2和稀土氧化物CeO2添加剂制成陶瓷结合剂,研究冷等静压成型工艺对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响.结果表明:冷等静压成型压力在100～260 MPa范围内,随着成型压力的增加,试样的体积密度随之增加,当成型压力为220 MPa时,试样的体积密度达到2.34 g/cm3后趋于恒定,较双向压制的试样提高了15.8％;在该压力范围内,随着成型压力的增加,再压制的试样体积收缩率增大,烧结后试样收缩率约在0.18％上下波动,而烧结后试样的抗折强度呈先增加后降低,当成型压力为180 MPa时,试样抗折强度达到93.48 MPa,较双向压制的试样提高了42.5％.经冷等静压处理的陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削洛氏硬度为71和85的硬质合金及45#钢后,工件表面粗糙度比双向压制的低,且划痕浅而分布均匀.     

纳米Al2O3对刚玉质耐火材料结构和性能的影响

在以板状氧化铝、电熔白刚玉、烧结氧化铝微粉为主要原料的刚玉质耐火材料中通过机械混合法和前驱体(铝溶胶)法引入0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%(质量分数,下同)的纳米Al2O3,混练均匀后,以180MPa的压力压制成125mm×25mm×25mm的试样,于120℃干燥12h后,在硅钼棒电炉中于不同温度(1400℃、1500℃、1600℃和1650℃)下保温4h烧成,然后测定烧成后试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度和高温抗折强度,并采用SEM分析烧成后试样的显微结构。结果表明:以前驱体法引入纳米Al2O3对材料性能的优化效果明显好于机械混合法;在相同的工艺条件下,加入1.5%的纳米Al2O3对提高烧成试样的体积密度、常温抗折强度和高温抗折强度作用最明显;当纳米Al2O3加入量超过1.5%时,烧成试样的强度迅速降低。