堇青石微晶玻璃结合碳化硅复相陶瓷材料的制备

以MgO-Al_2O_3-SiO_2(MAS)系玻璃作为高温结合剂,经1430℃×2 h的烧成和1350℃×2 h的热处理,制备了堇青石微晶玻璃结合碳化硅复相陶瓷材料,并利用XRD和SEM等测试方法研究了烧成温度和微晶玻璃的化学组成对复相陶瓷的组成、结构及性能的影响。结果表明,经1430℃烧成MAS系玻璃可形成液相包裹SiC颗粒,起到填充气孔的作用,再经1350℃保温2 h热处理可使玻璃中析出呈团簇状且粒径小于1μm的堇青石微晶。提高烧成温度至1470℃导致SiC剧烈氧化和方石英的析出,不利于材料的热膨胀性能。适当提高玻璃中MgO的含量有利于堇青石的析出和热膨胀系数的降低,其中,经1430℃烧成SC-A2配方样品的热膨胀系数最低,为5.2×10~(-6)·℃~(-1)。     

珍珠岩制备单一α-堇青石微晶玻璃及其性能

以珍珠岩为主要原料制备了单相α-堇青石微晶玻璃.采用DSC、XRD及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.探讨了烧结温度和SiO2含量对微晶玻璃晶相、显微结构及性能的影响.结果表明,随着烧结温度升高,微晶玻璃中μ-堇青石逐渐减少并转变成α-堇青石,微晶玻璃的孔隙率减少.随着SiO2含量升高,α-堇青石晶相析出温度先降低后增高,微晶玻璃的密度及抗折强度先增大后减小,介电性能变差.当Mg∶Al∶Si=2∶2∶5.95时经900 ℃烧结6 h制得单一α-堇青石微晶玻璃,并具有高抗折强度(116 MPa),低介电常数(5.72,10 MHz),低介电损耗(0.0059,10 MHz),与Si相匹配的热膨胀系数(2.91×10-6 K-1),可以用作低温共烧陶瓷材料.     

低热膨胀系数堇青石微晶玻璃的制备

采用传统熔体冷却法制备了Mg O-A1_2O_3-Si O_2玻璃,并通过热处理进一步获得了堇青石基微晶玻璃。探索了Zr O_2/Ti O_2复合成核剂及热处理制度对微晶玻璃析晶性能及热膨胀系数的影响规律。结果表明,Mg O-A1_2O_3-Si O_2体系有较强的表面析晶倾向,晶核剂的加入能降低析晶温度,同时有利于诱导样品发生均匀析晶,并能促进低温型堇青石相向膨胀系数更低的高温型堇青石相转变,有利于降低堇青石微晶玻璃材料的膨胀系数。在复合晶核剂作用下,当析晶温度为1050℃,保温时间为60 min时,可获得最低热膨胀系数为1.03×10~(-6)/℃的堇青石微晶玻璃材料。     

锂辉石对堇青石多孔陶瓷性能的影响

通过堇青石颗粒料制得的堇青石多孔陶瓷,与加入一定比例锂辉石制得的堇青石多孔陶瓷,在不同的温度下烧成,对气孔率、抗折强度、热膨胀系数等性能进行测试对比研究,对比实验数据表明加入锂辉石对堇青石多孔陶瓷的性能起到了优化作用。结果表明加入5%锂辉石烧成温度1280℃制得堇青石多孔陶瓷气孔率45.83%、抗折强度22.64MPa、热膨胀系数1.73×10-6/℃。     

锂辉石对堇青石多孔陶瓷性能的影响

通过堇青石颗粒料制得的堇青石多孔陶瓷,与加入一定比例锂辉石制得的堇青石多孔陶瓷,在不同的温度下烧成,对气孔率、抗折强度、热膨胀系数等性能进行测试对比研究,对比实验数据表明加入锂辉石对堇青石多孔陶瓷的性能起到了优化作用。结果表明加入5%锂辉石烧成温度1280℃制得堇青石多孔陶瓷气孔率45.83%、抗折强度22.64MPa、热膨胀系数1.73×10-6/℃。     

不同铝源对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能影响

以碳化硅、氮化铝、层析氧化铝、氢氧化铝、氟化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂通过原位反应烧结技术制备碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷.研究了含铝化合物种类、烧结温度、石墨含量对SiC/堇青石复相多孔陶瓷相组成、微观结构、气孔率和抗折强度的影响,同时对S0组在1200℃烧结温度下制得的SiC/堇青石复合多孔陶瓷的孔径分布进行了测试分析.结果表明:以AlN为铝源在1200℃下烧结,石墨含量在15％时,堇青石结合SiC多孔陶瓷的抗弯强度和气孔率两项综合性能达到最优,气孔率为31.99％,相应的弯曲强度86.20 MPa.S0组的平均孔径大小在3.0191 μm.     

镁铝硅系堇青石基微晶玻璃的制备及性能研究

采用高温熔融法制备了MgO-Al2O3-SiO2 (MAS)系堇青石基微晶玻璃.借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及热膨胀系数仪研究了晶化热处理工艺、MgO/Al2O3质量比以及晶核剂种类(TiO2/ZrO2)与含量对MAS系堇青石基微晶玻璃理化性能和晶化特性的影响.结果表明:在核化温度750℃、保温时间1h,晶化温度1050℃、保温时间2.5h,升温速率5 ℃/min时,微晶玻璃中堇青石含量最高,析晶性能最好;当MgO/Al2O3质量比为1左右时,在30 ～ 700℃温度范围内,平均热膨胀系数最小,在4.4 ～4.8×10-6K-1范围内可调;TiO2是MAS系堇青石基微晶玻璃的有效晶核剂,而ZrO2的加入并不利于基础玻璃的晶化.     

碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能研究

采用碳化硅、烧高岭土、氢氧化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂制备了碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷.研究了烧结温度和烧结助剂二氧化铈对碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构表明:制备出的SiC多孔陶瓷的主相是SiC,结合相是堇青石与方石英,多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构;在1350℃烧结,并保温3h,当造孔剂含量为15％时,碳化硅/堇青石复合多孔陶瓷性能最佳,其气孔率31.80％,相应的弯曲强度为63.74 MPa.在1200℃下,添加不同含量的CeO2,对烧结样品的相组成有影响,能够降低生成堇青石的温度,在CeO2含量为3％的样品中,堇青石的峰最明显,但是过量的氧化铈会抑制了堇青石的生成;随着CeO2加入量的增加,其气孔率和弯曲强度也会随之变化,1200℃下,在CeO2加入量为4％时其弯曲强度最优.但随着CeO2的含量的增加,其气孔率逐渐下降.     

粉煤灰堇青石玻璃陶瓷的抗热震性能

粉煤灰堇青石玻璃陶瓷采用处理后的武汉阳逻电厂粉煤灰为主要原料合成.X射线粉晶衍射(XRD)分析样品的主晶相为堇青石,次晶相为尖晶石.图像分析显示堇青石含量达到84.12％.电子背散射图像显示尖晶石和玻璃相均匀弥散分布在堇青石基体中,气孔分布较均匀.粉煤灰堇青石玻璃陶瓷的热膨胀系数α1为2.80×10-6B/℃(1000℃).样品经过在1200℃到室温(空气)的范围分段淬火(温度间隔为200℃)后,材料的弹性模量不但没有下降,反而略有上升,表明材料抗热震能力△T≈1 200℃.     

添加氧化铈对堇青石基微晶玻璃的烧结和性能的影响

采用X射线衍射、扫描电镜和差热分析等手段研究了稀土氧化铈对由熔融淬冷法制备的非化学计量组成的堇青石基微晶玻璃的相变、烧结特性和性能的影响。研究结果表明：添加氧化铈能够明显抑制μ-堇青石相的形成和促进μ-堇青石向α-堇青石的转变。氧化铈的加入降低了微晶玻璃的烧结活化能和堇青石微晶玻璃的烧结温度,添加氧化铈质量分数为4％的微晶玻璃的μ-堇青石转变为α-堇青石的最低温度约为900℃,此时烧结样品几乎完全致密化,但氧化铈加入量太多将会阻止微晶玻璃的烧结和晶化。微晶玻璃的抗折强度随氧化铈含量的增加而增加,当氧化铈为4％时样品的抗折强度达到最大值。微晶玻璃的热膨胀系数随着氧化铈含量的增加变化不大。该微晶玻璃可望应用于微电子封装领域,能够与高导电率、低成本的金属如铜、银／钯低温共烧制成电子基板材料。