MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2系统微晶玻璃的析晶过程与微波介电性能

利用DTA、XRD、SEM及TEM等实验手段,研究了MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2系统玻璃的一个典型组成的析晶过程,并讨论了其在相变过程中微波介电性能的变化规律.研究结果表明,作为核化的先导,原始玻璃在晶化之前已经分相;在热处理过程中,金红石晶核首先在约800℃时析出;硅钛铈矿和α-堇青石则先后在约900和1100℃出现.随着热处理温度和晶化程度的提高,材料的微波介电常数不断提高,而介电损耗则不断下降.但热处理温度超过1100℃时,由于α-堇青石相的大量析出,材料的介电常数开始降低,同时由于晶粒的粗化,介电损耗略有升高.由玻璃受控析晶得到的微晶玻璃由针状金红石、颗粒状硅钛铈矿和板条状α-堇青石三种主要晶相构成,在微波频率下(10G),介电常数可在8～11范围内调控,介电损耗可＜6×10-4,是一种有实用价值的新型微波介质材料.     

CeO2对镁铝硅钛系统微晶玻璃的相变和介电性能影响

运用DTA、XRD、SEM等测试手段,研究了CeO2添加到MgO-Al2O3-SiO2-TiO2系统后玻璃的形成,相变和介电性能．研究结果表明,在MgO-Al2O3-SiO2-TiO2系统中引入CeO2可以降低玻璃的析晶倾向,玻璃的相变过程也随之变化,随着CeO2含量的增加,硅钛铈矿相出现,金红石和堇青石的相对含量均有所减少,而硅钛铈矿相的相对含量不断增加．在微波频率下(10GHz),材料的介电常数可在7．5-10．5范围内调控,介电损耗<5．5×10-4．     

Cr2O3的添加对MgO-Al2O3-SiO2-TiO2系统微晶玻璃析晶行为的影响

利用DTA、XRD、SEM和TEM等实验手段,研究了Cr2O3的添加对于MgO-Al2O3-SiO2-TiO2系统微晶玻璃析晶行为的影响.同时,通过Ozawa和Kissinger方法计算出系统中α-堇青石的析晶活化能E.研究结果表明,少量Cr2O3的添加并不改变MgO-Al2O3-SiO2-TiO2系统玻璃析出的晶相类型,但是提高了玻璃转化温度Tg,降低了α-堇青石的析晶活化能.由于析晶活化能的降低,促进了α-堇青石的析出,最终获得了一种有实用价值的微波介质材料.该材料在微波频率下(10GHz)的相对介电常数约5.5,介电损耗＜7×10-4.     

硬盘基板用微晶玻璃的析晶过程研究

利用差热分析、热膨胀曲线与Ｘ射线衍射等方法研究了含ＴｉＯ_２和ＺｒＯ_２的 ＭｇＯ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２玻璃的析晶过程．７８０℃时玻璃中析出的镁铝钛酸盐促使玻璃在８００℃析出Ｍｇ－透辉石,随后在 ９３０℃Ｍｇ－透辉石和镁铝钛酸盐开始向假蓝宝石、金红石和Ｚｒ／Ｔｉ固溶体转变;１０３０℃假蓝宝石开始转变为β－石英固溶体,而在１１２５℃以上温度,β－石英固溶体转化为α－堇青石、方石英和顽火辉石,同时金红石和Ｚｒ／Ｔｉ固溶体向锆英石和钛酸镁转变．依据玻璃析晶序列,选择在９３０～１０５０℃间温度下对玻璃进行热处理,制得以假蓝宝石为主晶相的微晶玻璃．此微晶玻璃具有细小均匀的晶粒结构,具有高的弹性模量（１２０ＧＰａ）和良好的表面性能,是适宜的硬盘基板材料．     

粉末烧结法制备α-堇青石基玻璃陶瓷的析晶动力学和性能

在堇青石化学计量组分和非堇青石化学计量组分中分别添加B₂O₃, 通过玻璃粉末烧结法制备玻璃陶瓷,并研究了玻璃陶瓷的性能, 包括非等温析晶动力学、热学、力学和介电性能。本研究使用非堇青石化学计量组分制备了α-堇青石基玻璃陶瓷, 并加入B₂O₃促进α-堇青石析出, 提高MgO-Al₂O₃-SiO₂玻璃的结晶能力。玻璃成分中过量的MgO和SiO₂不会影响玻璃的析晶能力, 但会影响析晶的类型; 增加B₂O₃含量可以制备低热膨胀系数的α-堇青石基玻璃陶瓷, 但会降低玻璃陶瓷的软化点。此外, 增加B₂O₃含量还可以提高玻璃陶瓷的致密性和强度。α-堇青石基玻璃陶瓷的最大抗弯强度、弹性模量、断裂韧性和体积密度分别为(42.4±3.0) MPa、(34.0±2.9) GPa、(0.7±0.15) MPa·m^1/2和1.53 g/cm³。制备的α-堇青石基玻璃陶瓷表现出良好的介电性能(介电常数低至3.5), 热膨胀系数低至4.22×10^-6 K^-1。     

La2O3在MgO-Al2O3-SiO2-TiO2微晶玻璃中的作用

在ＭｇＯ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２－ＴｉＯ_２玻璃中添加不同数量的氧化镧,采用差热分析、Ｘ射线衍射及电子显微镜等技术研究了氧化镧对玻璃析晶过程与力学性能的影响．氧化镧的加入使玻璃中析出α－堇青石相的温度降低;同时避免了高膨胀方石英相的析出．随着氧化镧加入量的增加,玻璃整体析晶能力下降,微晶玻璃中晶相含量减少,晶粒尺寸增大,微晶玻璃的弹性模量与硬度减小,断裂韧性增加,体现出大尺寸长柱状金红石晶粒的增韧作用．     

La2O3在MgO-Al2O3-SiO2-TiO2微晶玻璃中的作用

在MgO-Al2O3-SiO2-TiO2玻璃中添加不同数量的氧化镧，采用差热分析，X射线衍射及电子显微镜等技术研究了氧化镧对玻璃析晶过程与力学性能的影响。氧化镧的加入使玻璃中析出α－堇青石相的温度降低，同时避免了高膨胀方石英相的析出。随着氧化镧加入量的增加，玻璃整体析晶能力下降，微晶玻璃中晶相含量减少，晶粒尺寸增大，微晶玻璃的弹性模量与硬度减小，断裂韧性增加，体现出大尺寸长柱状金红石晶粒的增韧作用。     

高频微晶玻璃介质材料的晶化研究

利用堇青石为主晶相的微晶玻璃,高频损耗小,成功地研制了一种介电常数ε＝7．2±0．2,介电损耗tgδ＜1．5×10^－4（制试频率＞1GHz）的微波材料.采用X射线衍射分析、扫描电镜、物理性能和电性能测试等技术,研究了该种玻璃晶化过程中的密度变化、晶相转变、以及电性能与晶相组成和结构的关系．     

热处理对Mg-Al-Si-Ti-B系微晶玻璃析晶及介电性能的影响

采用差热分析仪(DSC), X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等测试手段, 研究了不同烧结制度下19MgO-23Al₂O₃-53SiO₂-4TiO₂-2.5B₂O₃(wt%, M-A-S-T-B)系微晶玻璃样品的析晶过程、相成分与含量及微观形貌, 并分析了核化与晶化时间对材料微波介电性能的影响关系。结果表明, 根据玻璃受控析晶机制, 当热处理制度为850℃/2 h+950℃/2 h时, 斜顽辉石(MgSiO₃)相得以较好的析出, 且伴随有α-堇青石(Mg₂Al₄Si₅O₁₈)、镁铝硅酸盐(xMgO-yAl₂O₃-zSiO₂)和方石英(α-SiO₂)相的析出。随着核化时间的延长, M-A-S-T-B体系各晶相种类及析出量变化不明显; 而随着晶化时间的延长(20 h), 材料的晶化程度提高, 品质因数(Q×f)得以提升, 颗粒状晶粒析出趋于显著; 但当晶化时间进一步延长至30 h时, 样品致密度降低, 介电损耗略有增大。在热处理制度为850℃/2 h+950℃/20 h下, 样品获得的微波介电性能较优: ε_r=3.85、τ_f ≈-5.37×10^-6/℃和Q×f ≈12740 GHz(f₀=13.973 GHz)。     

以钾长石制备α-堇青石微晶玻璃及其性能研究

以钾长石为主要原料,制备了α-堇青石微晶玻璃。采用差热分析(DSC)、X射线衍射仪(XRD)及场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别研究了微晶玻璃的烧结和晶化行为、晶相组成及显微结构。探讨了晶化温度对微晶玻璃晶相、显微结构及性能的影响。结果表明,随着温度的升高,微晶玻璃中α-堇青石含量先增加后减小,而微晶玻璃孔隙先变少后增多;微晶玻璃抗折强度(最高达到131 MPa)高,介电常数(最低为4.56,200kHz)及介电损耗(最低为0.030,200kHz)低,晶化温度低于1000℃,可以用作低温共烧陶瓷材料。     

微晶玻璃的制备与光谱特性

高温熔制摩尔组分为32CaO-12Y₂O₃-24Al₂O₃-31SiO₂-1Yb₂O₃的玻璃, 制得的玻璃于950、1050、1100℃三个不同温度进行热处理, 用XRD分析热处理后样品的相变, 用TEM观察1050℃热处理后的样品, 并研究了1050℃热处理前后样品的光谱特性. 研究结果表明: 玻璃在1050℃热处理后, 在玻璃中产生单一YAG相微晶颗粒; 热处理前后样品光谱特性的变化表明热处理后掺杂的Yb ³⁺离子择优进入到YAG晶格位, 制备得到了透明Yb:YAG微晶玻璃.     

(Sr,Ca)TiO3陶瓷材料的结构与介电性能

研究(Sr,Ca)TiO₃系统陶瓷材料的组成、结构与介电性能关系.当ST/CT比值约为7:3时,主晶相(Sr_0.7Ca_0.3)TiO₃形成完全互溶钙钛矿型固溶体,具有立方顺电相结构;系统中微量钨青铜型新化合物铌酸钛钡BTN对主晶相(Sr_0.7Ca_0.3)TiO₃的介电性能起进一步的改善作用.获得具有理想介电性能(ε_(20℃1MHZ)>250,α_{c(-55～+125℃)}=-1150ppm/℃,tgδ_(20℃1MHZ)<5×10^-4,ρ_{v(20℃100VDC)}>10¹³Ω·cm)、不含Pb、Bi的Q组MLC瓷料.     

贱金属电极MLCC用低失真介质陶瓷材料

在还原气氛下,烧制出一种主晶相为(Ba,Ca,Sr,)(Zr,Ti)O3介质陶瓷材料. XRD 相成分分析发现:合理的工艺方法可获得不含强铁电相的介质材料.该介质材料具有较高的介电系数(ε_r为300-400),较低介质损耗(tgδ≤30×10^-4),直流偏压下电容量变化小(偏压为2.5kV/mm时变化约0.03%),且介电系数温度特性符合EIA标准之X7R特性的要求等特点, 适用于制作低失真贱金属电极MLCC.     

Zn-Al共掺对0.95MgTiO3-0.05CaTiO3介电性能的影响

采用固相反应法制备了 (Mg_0.93Ca_0.05Zn_0.02)(Ti_1-xAl_x)O₃介质陶瓷.研究了Zn-Al共掺杂对0.95MgTiO₃-0.05CaTiO₃(95MCT)陶瓷介电性能的影响.结果表明：Zn-Al共掺杂的95MCT陶瓷的主晶相为MgTiO₃和CaTiO₃两相结构,Zn-Al共掺杂可以抑制中间相MgTi₂O₅的产生,同时,有第二相CaAl₂O₄出现;Zn-Al共掺杂能有效地降低95MCT陶瓷的烧结温度至1300℃,改善介电性能,并对介电常数温度系数具有调节作用.当 Zn²⁺掺杂量为0.02mol、Al³⁺掺杂量为0.02mol时, 在1300℃烧结2.5h获得最佳性能：ε_r =20.35, tgδ=2.0×106, α_c=1.78×106.     

Ca0.3(Li1/2Sm1/2)0.7TiO3微波介质陶瓷的低温烧结研究

采用传统陶瓷制备工艺, 制备了掺杂Na₂O-CaO-B₂O₃(NCB)氧化物的Ca_0.3(Li_1/2Sm_1/2)_0.7TiO₃(CLST)陶瓷, 研究了NCB掺杂量与晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能的关系. 研究结果表明: 复合氧化物NCB掺杂量在1wt%～15wt%范围内没有杂相生成, 晶相仍呈斜方钙钛矿结构. 随着NCB添加量的增加, 陶瓷致密化温度和饱和体积密度降低, 介电常数ε_r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值也呈下降趋势, 频率温度系数τ_f向正方向增大. NCB氧化物掺杂能有效地将CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降低至900℃. 添加12.5wt% NCB的CLST陶瓷在低温900℃烧结5h仍具有良好的微波介电性能: ε_r=73.7, Qf=1583GHz, τ_f=140.1×10-6/℃, 满足高介多层微波器件的设计要求.     

Ni2+掺杂尖晶石相透明微晶玻璃制备及光学性能

实验制备了Ni²⁺掺杂的ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(ZMAS)体系的透明微晶玻璃, 研究了微晶玻璃的超宽带发光现象。热分析结果表明样品的玻璃化转变温度(T_g)和析晶峰温度(T_c)分别为754℃和948℃。采用X射线粉末衍射分析了两种热处理制度对玻璃的晶体形核、晶体生长及物相变化的影响, 结果表明: 采用阶梯温度热处理制度可以得到Ni²⁺掺杂的尖晶石相透明微晶玻璃。紫外-可见吸收光谱和荧光光谱测试表明制备的Ni²⁺掺杂ZMAS微晶玻璃中Ni²⁺以四配位和六配位共同存在于尖晶石相中, 红外荧光中心位于1324 nm的样品荧光半高宽达490 nm。样品的超宽带荧光主要是由于微晶玻璃中六配位Ni²⁺在ZnAl₂O₄和MgAl₂O₄形成的尖晶石相固溶体晶体场中的³T_2g(³F)→³A_2g(³F) 能级跃迁。实验结果表明, 制备的微晶玻璃在超宽带光纤放大器等光子器件中具有潜在的应用前景。     

环保型多重掺杂X7R瓷料的多元非线性回归分析

通过引入自制复合氧化物掺杂剂, 应用多元非线性回归分析方法, 建立了多元非线性回归数学模型y=b₀+Σb_ix_i+Σb_iix_i²+Σb_iiix_i³, 确立了环保型多重掺杂X7R 多层陶瓷电容器(MLCC)瓷料中各种掺杂剂的用量对介电常数及电容量温度变化率(Δ C/C _25℃)的多元非线性回归方程, 并进一步解释了部分掺杂剂的改性机理. 回归方程表明, 介电常数随Nb、Ce掺杂量的增加而降低, 这与当前较为成熟理论“壳-芯”结构模型完全吻合. 最后通过回归方程优化瓷料配方, 研制了环保型X7R MLCC瓷料系统. 在空气中于1140℃下烧成的BaTiO3陶瓷材料的主要性能指标达到: ε_298K=2900±50, tgδ≤1.0%,ρ≥10¹¹Ω·cm,Δ C/C _25℃(-55℃～+125℃)≤±15%.