Al2O3陶瓷微波介电性能的研究与进展

近年来随着微波通讯技术与微波集成电路(microwave integrate circuits,MICs)的发展,用于移动通讯、智能运输系统(Intelligent transport system,ITS)、GPS天线的低介电常数低介电损耗的微波介质陶瓷引起了广泛的关注,其中最具代表性的即为Al2O3陶瓷.本文总结了近几年Al2O3陶瓷微波介电性能的研究情况,系统介绍了Al2O3陶瓷微波介电性能的影响因素和目前研究的Al2O3陶瓷体系,希望对于研究Al2O3陶瓷的微波介电性能提供有益的参考,使其在微波通讯等方面得到更广泛的应用.     

添加剂对BaO-TiO2-Nd2O3系微波陶瓷改性的研究

研究了影响BaO-TiO2-Nd2O3微波陶瓷材料介电性能的机理,通过用Bi2O3和MnO2对BaO-TiO2-Nd2O3微波陶瓷材料进行掺杂改性,得到了介电常数为95、Q×f为4800GHz和τf(谐振频率温度系数)为(4±3)×10-6℃-1的微波陶瓷材料。该材料可用于制作介质滤波器及分米波通信设备用的小型、轻量的片式元器件。     

MgO/MgF2掺杂对Al2O3陶瓷烧结、显微结构及微波介电性能的影响

采用搅拌混合法和无压烧结工艺,制备了Mg2+浓度为500 ppm的MgO掺杂和MgF2掺杂的Al2O3陶瓷,系统地研究了MgO和MgF2掺杂对Al2O3陶瓷致密化、显微结构和微波介电性能的影响.研究结果表明:与MgO掺杂相比,MgF2掺杂在较高温度下能更加有效地促进Al2O3陶瓷的致密化.在1550℃烧结条件下,MgF2掺杂的Al2O3陶瓷比MgO掺杂的Al2O3陶瓷的晶粒更大,同时介电常数也更高.但另一方面,MgF2掺杂的Al2O3陶瓷介电损耗也远比MgO掺杂的Al2O3陶瓷要高.同时简单分析了造成此现象的原因.     

Li2Zn3(1-x)Ca3xTi4O12微波陶瓷介电性能研究

本文以Li2CO3,ZnO,CaCO3,TiO2为原料,采用固相反应法制备了Li2Zn3(1-x)Ca3xTi4O12(x=0,0.05,0.1,0.15)陶瓷,并研究了CaTiO3固溶量对其显微结构和微波介电性能的影响.结果表明:Li2Zn3Ti4O12晶相中固溶CaTiO3相,晶胞参数会增大;少量CaTiO3相固溶于Li2Zn3Ti4O12陶瓷后,提高了Li2Zn3Ti4012陶瓷的烧结温度及其介电常数,但降低了其品质因素,可增大其温频系数.在1100℃/2 h烧结条件下,Li2Zn2.7Ca0.3Ti4O12陶瓷微波介电性能达到:εr=24,Q×f=50000 GHz,Tf=-25×10-6/℃.     

Pr2O3取代Sm2O3对CLST微波介质陶瓷介电性能的影响

论述了使用Pr2O3取代Sm2O3对CaO-Li2O-Sm2O2—TiO2（CLST）微波介质陶瓷介电性能的影响。采用传统固相反应法制备16CaO-9Li2O-xPr2O3-（12-x）Sm2O3-63TiO2（简写为CLPST-x）陶瓷。XRD分析结果表明，不同取代量的CLPST-x呈现单一的正交钙钛矿结构。当CaO：Li2O：Pr2O3：Sm2O3：TiO2=16：9：4：8：63，烧结温度为1300℃时．CLPST-x能够取得良好的介电性能。εr=101，tanδ=0．00923，τr=85ppm／℃（1MHz），此时，晶粒大小均匀，晶界清晰。     

臭氧发生器用Al2O3陶瓷基板材料的改性研究

研究了掺杂成分MgO,TiO2,Y2O3,MgTiO3,CaTiO3对臭氧发生器用Al2O3陶瓷基板材料的体积密度、介电常数、介质损耗、热导率等性能的影响,实验结果表明,较合适的掺杂配方是Y2O3 0.6wt%,MgTiO3 0.2wt%,CaTiO3 0.2wt%。     

添加剂对BaO-TiO2-Sm2O3系微波陶瓷改性的研究

研究了影响BaO—TiO2—Sm2O3微波陶瓷材料介电性能的机理，通过用Nd2O3和AL23及MnO2对BaO—TiO2—Sm2O3微波材料进行掺杂改性，得到了二种工艺稳定，品质因素Q值高，τf(谐振频率温度系数)低，烧结温度较低的被波陶瓷材料。该材料可用于制作介质滤波器及分米波通信设备用的小型、轻量的片式元器件。     

Y3+掺杂对Al2O3陶瓷硬度的影响

本实验主要研究了稀土Y2O3添加量、成形压力和烧结温度等对氧化铝陶瓷的影响.研究结果表明,在Y2O3掺量为0.5wt%、压力20MPa和1 600℃烧成(保温2h)的条件下,Al2O3陶瓷的密度可达3.9g/cm3以上,其硬度也得到了很大程度的提高.微观结构分析表明,添加Y2O3不仅可以细化晶粒,还能抑制氧化铝晶粒的异常长大,使晶粒尺寸均匀而形成致密化结构.     

TiN改性Al2O3纳米复相陶瓷的研究进展

Al2O3陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀和耐磨损等优点．是应用最广泛的陶瓷之一．但脆性大．难以加工．严重限制了它的应用范围。主要介绍了TiN改性Al2O3纳米陶瓷的研究进展．与SiC、ZrO2改性Al2O3纳米陶瓷相比,TiN—Al2O3纳米复相陶瓷不仅力学性能优异,而且具有导电能力,可用于电火花加工．扩大了Al2O3陶瓷的应用范围。最后对Al2O3纳米复相陶瓷的发展前景作了展望。     

微波干燥制备Al2O3纳米粉体的研究

以AlCl3和NH3·H2O为原料,采用沉淀法制备Al2O3纳米粉体,利用XRD、TEM、DTA等分析测试手段对所得Al2O3粉体的晶相组成、粒径分布等性质进行了研究,发现微波处理10分钟后在550℃加热30分钟即可得到平均粒径小于35纳米的Al2O3纳米粉体。     

Ti3SiC2/Al2O3复合材料的制备与性能研究

以TiC／TiO2/Si／Al／Ti等为主要原料，采用热压法原位合成Ti2SiC2／Al2O3复合材料，分别探讨了Al掺入量和工艺制度对Ti3SiC2/Al2O3复合材料物相、显微结构以及性能的影响。结果表明：原位合成制备的Ti3SiC2/Al2O3复合材料与传统方法合成制备的纯Ti3SiC2材料相比，材料的硬度和致密度均有很大的提高。     

纳米Al2O3对Zn2+的吸附性能研究

采用自制的纳米Al2O3,以火焰原子吸收光谱法为检测手段,考察了纳米Al2O3在静态条件下对Zn2 的吸附性能。结果表明,在pH=6时,纳米Al2O3对Zn2 有较好的吸附性能,吸附容量可达5 500μg/g。干扰离子Ni2 、Cu2 、Mn2 对纳米Al2O3吸附Zn2 影响较小,吸附于纳米Al2O3上的Zn2 可以用1 mol/L的盐酸洗脱,洗脱率达80%以上。     

纳米ZrO2对Al2O3陶瓷性能的影响

以纳米ZrO2,微米Al2O3为原料,采用无压烧结方式制备了ZTA复相陶瓷.结果表明:纳米ZrO2的加入有利于制备细晶ZTA复相陶瓷.此外,nano-ZrO2的加入对Al2O3陶瓷的显微结构也产生影响,ZrO2颗粒以"晶内型"和晶界型2种形式存在.合理的配方组成及制备工艺有利于ZrO2以四方亚稳相存在.ZrO2质量分数为30%时,其四方相质量分数可达69%,有利于应力诱导相变增韧,该ZTA复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别达到604MPa,6.87MPa·m1/2.     

铝系金属间化合物及其在Al2O3陶瓷中的应用

从铝系金属间化合物的基本性质出发,概述了铝系金属间化合物/Al2O3陶瓷基复合材料的性能、显微结构、制备工艺及金属间化合物对陶瓷补强增韧的机理,并指出其中存在的相应问题和预测其发展趋势。     

Y2O3掺杂CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究

在CaO-Al2O3-SiO2(CAS)系统微晶玻璃中引入稀土氧化物Y2O3,结合XRD、SEM等测试手段,研究了Y2O3的引入对微晶玻璃烧结过程、微观结构以及性能的影响。实验结果表明:随着Y2O3的引入,微晶玻璃烧结温度降低,烧结时间变短。当Y2O3质量分数为3.25%时,CAS微晶玻璃具有最佳的制备工艺和最好的力学性能。     

氧化钇对赛隆结合碳化硅制品性能的影响

采用反应烧结法制备Sialon结合SiC材料,在配料中加入少量Y2O3,研究其对材料显微结构、力学性能、抗氧化性和抗热震性的影响.发现添加Y2O3可明显改善Sialon结合SiC的抗氧化和热震能力,提高材料常温抗折、抗压强度,但对1400℃下高温抗折强度有负面影响.又在1200℃下测其抗折强度,发现强度可达50MPa以上.因而,在中低温条件下,添加Y2O3既可使材料具备优良的力学性能,又可提高其热学性能.     

用KF/Al2O3催化合成肉桂酸的研究

采用KF/Al2O3催化剂催化合成肉桂酸.用新催化剂催化反应可以降低反应温度,缩短反应时间,提高肉桂酸的产率.探索出了最佳反应条件当反应温度控制在160℃,苯甲醛和乙酸酐的摩尔比1∶3,用6.0 g KF/Al2O3催化反应1.0 h,得到肉桂酸的产率为85.4%.     

ZrB2-Al2O3泡沫陶瓷的研制

研究了ZrB2-Al2O3泡沫陶瓷的凝胶注模成型技术.讨论了分散剂、pH值、固相体积含量对ZrB2-Al2O3泡沫陶瓷浆料粘度的影响,分析研究了ZrB2-Al2O3泡沫陶瓷显微结构及其强度.     

负载型氧化铝无机膜的制备研究

从无机铝盐出发,采用溶胶凝胶法,在实验室自制的多通道管状αAl2O3支撑体上浸渍成膜。实验考察了有机粘结剂、增塑剂和干燥过程控制剂对膜性能的影响,并用SEM、孔径分布、平均孔径等测试方法对氧化铝无机膜的性能进行了表征。实验结果表明:PVA除了起粘结剂和稳定分散剂外,它还有增塑剂和黏度调节剂的作用,PVA的加入应有一个适宜的量,一般以10%左右为宜;丙三醇既可以做黏度调节剂,又可以作为干燥过程控制剂,有机粘结剂的加入对溶胶与支撑体的润湿性和膜的连续性起着重要的作用,干燥过程控制剂的加入使膜的表面无裂纹和针孔等缺陷产生;当丙三醇2%和PVA10%时,膜的平均孔径变小,孔径分布变窄,平均孔径为7nm左右。