石英SiO_2改性Al_2O_3陶瓷性能研究

以高纯石英SiO2、氧化铝粉末为原料,采用传统固相反应法在1 580℃空气中烧结得到了致密的Al2O3封装陶瓷。研究了不同石英SiO2/Al2O3配比对Al2O3陶瓷的热学性能、力学性能及介电性能的影响。研究结果表明,当石英SiO2的质量分数为3.5%时,在1 580℃烧结温度下保温3h所得样品综合性能最佳。陶瓷试样密度为3.85g/cm3,抗弯强度达到517 MPa,热膨胀系数为6.6×10-6(300℃),介电常数为9.4。     

高纯、细晶Al2O3陶瓷的Mo-Mn金属化机理研究

通过对高纯、细晶Al2O3陶瓷金属化层、金属化层被酸腐蚀后的陶瓷表面显微结构及金属化层中元素在金属化层与陶瓷中的分布情况分析,探讨了高纯、细晶Al2O3陶瓷的Mo-Mn金属化机理。研究发现高纯、细晶Al2O3陶瓷的金属化机理与95%Al2O3陶瓷存在很大不同,高纯、细晶Al2O3陶瓷金属化时,Al2O3相通过溶解-沉淀传质过程,细小颗粒和固体颗粒表面凸起部分溶解,并在金属化层中的较大Al2O3颗粒表面析出。在Al2O3颗粒生长和形状改变的同时,金属化层形成致密结构,完成了烧结,实现了金属化层与高纯、细晶Al2O3陶瓷的紧密结合。     

粉末分布对激光近净成形Al_2O_3陶瓷薄壁件表面形貌的影响

采用同轴送粉激光近净成形系统,研究同轴送粉粉末分布特征,开展氧化铝(Al2O3)陶瓷薄壁件成形实验,结合粉末分布密度函数分析光斑直径和激光功率对激光近净成形Al2O3陶瓷薄壁件表面形貌的影响。结果表明,同轴送粉粉末成双重高斯分布,激光光斑大小影响光束直接辐照粉末量,进而影响薄壁件表面形貌,光斑大小与光束直接辐照粉末量成高斯积分函数;增大激光功率可减弱高斯分布粉末对激光能量分布的影响,有利于获得较好的表面形貌,但激光功率过大会导致薄壁件表面形貌变差;采用合理的工艺参数成形的Al2O3陶瓷件相对密度可达99.72%。     

纳米YAG/Al2O3复相陶瓷材料性能与微观结构研究

采用高分子网络凝胶法直接制备YAG纳米粉体，XRD结果表明，所得粉体具纯的YAG相，平均粒径在30nm。通过热压烧结得到了致密YAG／Al2O3烧结体。所得的致密体材料为晶内型和晶间型混合分布。其抗弯强度达498．56MPa，比单相Al2O3陶瓷有大幅度提高。     

氧化铝陶瓷加工表面粗糙度与材料显微结构间关系

通过研究四种显微结构不同的Al2O3陶瓷加工表面粗糙度的变化规律,来探讨Al2O3陶瓷材料加工表面粗糙度与其显微结构的关系.结果表明,Al2O3陶瓷材料加工表面粗糙度决定于磨料粒径和材料显微结构.总的来说,磨料粒径和陶瓷晶粒越小,表面粗糙度精度越高.当磨料粒径降到与陶瓷晶粒尺寸级别相当,或者更小时,决定Al2O3陶瓷材料加工表面粗糙度的关键因素是材料气孔的大小数量.材料越致密,其加工表面粗糙度的精度就能加工得越高.     

MgO-Y_2O_3对热压烧结Al_2O_3性能的影响

以高纯的硫酸铝氨分解的无定形Al2O3为原料,MgO-Y2O3为烧结助剂,在N2气氛下热压烧结制备Al2O3陶瓷。研究了烧结助剂掺量对Al2O3材料的相组成、显微结构、烧结性能、力学性能、热导率和介电性能的影响。结果表明:所制Al2O3陶瓷具有细晶的显微结构特征和超高的抗弯强度。随着MgO-Y2O3掺量的增加,晶粒尺寸、抗弯强度和热导率先增大后减小,而介电损耗则呈现先减小后增大的变化规律。当MgO和Y2O3掺量均为质量分数2%时,Al2O3陶瓷呈现为较佳的综合性能:抗弯强度达最大值为603 MPa,热导率为36.47 W.m–1.K–1,介电损耗低至6.32×10–4。     

355nm紫外激光抛光Al_2O_3陶瓷作用机理的实验研究

陶瓷材料的性能优越,但是表面质量差,采用短波长激光抛光技术可以有效提高陶瓷材料表面质量。针对紫外激光抛光Al2O3陶瓷过程中可能存在的熔化、汽化、微裂纹、材料的熔融飞溅和光化学作用等不同的作用形式进行了实验研究。通过对抛光后表面形貌特征进行观测,研究了紫外激光抛光Al2O3陶瓷的作用机理,并分析了高能量密度下产生的白色粉末的形貌、附着力、组成成分和主要物相,进一步确定了紫外激光抛光Al2O3陶瓷的作用机制。     

高纯氧化铝陶瓷表面形貌对Mo-Mn法金属化封接强度的影响

本文通过不同烧结温度制备出两种显微结构的高纯Al2O3陶瓷,采用四种不同的加工方式,制备出不同表面状态的高纯Al2O3陶瓷样品.利用轮廓仪测量样品表面粗糙度,并利用扫描电镜对其表面显微形貌进行分析.然后,将各种不同表面形貌的高纯Al2O3陶瓷进行高温Mo-Mn法金属化,并用Ag焊料进行封接.最后,测试出不同表面形貌的高纯Al2O3陶瓷金属化封接强度,进而研究高纯氧化铝陶瓷表面形貌对其Mo-Mn金属化封接强度的影响.结果发现,表面未加工高纯Al2O3陶瓷金属化封接强度高、一致性最好.     

掺杂MgO和La2O3对Al2O3陶瓷性能的影响

以高纯硫酸铝氨分解的无定形Al2O3为原料,MgO、La2O3为烧结助剂,在N2气氛下热压烧结制备Al2O3陶瓷。研究了MgO和La2O3掺杂量对所制Al2O3陶瓷的相组成、显微结构、烧结性能、力学性能、热导率和介电性能的影响。结果表明：随着MgO或La2O3掺杂量的增加,Al2O3晶粒尺寸均逐渐减小而抗弯强度逐渐升高...     

95%Al2O3陶瓷Mo-Mn金属化层烧结机理研究

通过对95%Al2O3陶瓷Mo-Mn金属化层烧结前后显微结构的分析,对不同Mo含量金属化配方的块状烧结体及高纯高致密Al2O3陶瓷表面金属化层显微结构的研究,探讨了95%Al2O3陶瓷Mo-Mn金属化层的烧结过程,揭示了Mo骨架结构中Mo颗粒间气孔形成的机理.     

高抗弯强度微波介电LTCC基板材料的研究

为了适应基板高载荷、高可靠的要求,制备了一种适用于LTCC应用的高抗弯强度微波介电陶瓷材料。该陶瓷材料由Ca-Mg-Zr-Zn-B-Si微晶玻璃和氧化铝构成。采用差热热重同步分析仪、扫描电镜、X射线衍射分析仪、带谐振腔夹具的矢量网络分析仪和三点抗弯测试仪研究了陶瓷材料的烧结性能、微观结构、抗弯强度和介电性能。860℃烧结15 min获得陶瓷具有最佳致密度,其抗弯强度大于400 MPa,1. 9 GHz频率时εr=8. 12,tanδ=0. 0028;15 GHz频率时εr=7. 96,tanδ=0. 0031。该陶瓷与金、银电极共烧匹配良好,适用于制备LTCC基板。     

激光熔覆Al2O3/CaF2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层组织与耐磨性研究

航空航天、热能、电力工业装备中许多在高温腐蚀性气氛条件下工作的摩擦运动副零部件,不仅要求材料具有优异的高温耐磨性与抗氧化性,同时由于高温条件下无法实现外加润滑而必须具有优异的高温自润滑性能。采用先进的表面工程手段在高温结构材料工件表面制备具有优良高温自润滑性能的先进氧化物陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层,是解决上述问题的有效方法之一。本文采用激光熔覆技术上制备出了以氧化物陶瓷Al_2O_3为基、以CaF_2为高温自润滑相的陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层,在干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性能。结果表明,激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料中,具有优异高温耐磨性能及高温稳定性的Al_2O_3以片状初生相形式析出形成连续的基体骨架、而具有优异高温自润滑性能的CaF_2则呈球状均匀分布于基体骨架中之间;摩擦磨损试验结果表明,由于激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料集中了Al_2O_3先进氧化物陶瓷材料优异的高温耐磨性、高温抗氧化性及CaF_2高温自润滑相的优异高温自润滑性能,激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层具有优异的摩擦学性能,同激光熔覆Al_2O_3陶瓷涂层相比,激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料     

机械活化燃烧合成AlN-Al_2O_3复合陶瓷粉

在催化剂氯化铵的作用下,将高能球磨机械活化后的工业铝粉置于空气中自燃,制备出了AlN质量分数约为80%的AlN-Al2O3复合粉体。通过对原始铝粉和球磨铝粉的形貌进行对比分析,探讨了球磨对铝粉的机械力化学效应。借助XRD和扫描电镜分析了燃烧产物的物相、形貌和结构,结果表明,生成的AlN颗粒主要集中于燃烧产物中心部,粒径为2μm;生成的Al2O3颗粒则主要分布于燃烧产物外表面,粒径为100nm。     

Nb_2O_5对氧化铝陶瓷显微结构及性能的影响

研究了SiO2-MgO-CaO-BaO-TiO2-WO3烧结助剂作用下Nb2O5对氧化铝陶瓷性能和显微结构的影响(烧结温度1350℃),并用扫描电子显微镜观察了不同Nb2O5含量的氧化铝陶瓷的显微结构。结果发现:未加入Nb2O5时氧化铝的抗弯强度为365MPa,加入质量分数为0.4%或0.6%的Nb2O5后氧化铝陶瓷中晶粒出现异向生长,抗弯强度明显提高,超过400MPa。     

氧化铝陶瓷的Mo-Mn-Ti-Si-Al系统膏剂金属化工艺研究

用Mo-Mn-Ti-Si-Al系统膏剂金属化两种氧化铝陶瓷材料。封接强度实验结果表明,Mo-Mn-Ti-Si-Al系统膏剂不适宜高纯Al2O3陶瓷的金属化封接,而比较适宜95%Al2O3陶瓷的金属化封接。用该膏剂金属化95%Al2O3陶瓷,其焊接强度最高值可达150MPa以上。通过显微结构分析发现,高纯Al2O3陶瓷的金属化机理与95%Al2O3陶瓷金属化的机理不同,前者中玻璃相仅仅通过高温熔解-沉析与表面的Al2O3晶粒反应,后者金属化层内玻璃相与陶瓷内玻璃相相互迁移渗透。     

LTCC材料介电性能的影响研究

文章研究了La2O3-B2O3和SiO2作为添加剂对钙硼硅系LTCC材料的烧结和介电性能的影响。实验结果表明,La2O3-B2O3添加剂促进了CaSiO3的析晶,从而极大增强了钙硼硅玻璃陶瓷的抗弯强度。Si用于调节样品的收缩率以满足实际生产要求。CaO-B2O3-SiO2-6wt%La2O3-B2O3-7wt%Si样品性能较好：εr=6.13,tanδ=12.34×10-4（10 GHz）,弯曲强度σf≥160 MPa,收缩率为14.9%。     

铝基板阳极氧化成膜温度与膜层结构

对铝基板在草酸体系下阳极氧化成膜温度进行了研究,发现膜的起始破坏温度为32.5℃,而与草酸电解液的浓度关系不大。通过XRD、SEM对膜层进行了分析,并测试了膜层的绝缘性能。结果表明:氧化膜层是以非晶态形式存在的,膜表面存在直径80nm左右的针状物,形成Al(OH)3水合物。较高溶液温度下,草酸的溶解作用加剧了膜层断面开裂、膜质疏松等缺陷,严重影响着膜层的绝缘性能,温度不超过32.5℃,能得到均匀、致密的膜层。