硼硅酸盐玻璃/陶瓷流延浆料体系优化设计与烧结性能研究

借助高效流延成型工艺,探讨了多种溶剂组合与分散剂对玻璃/陶瓷浆料体系流变性能的影响,通过对玻璃/陶瓷料、塑化剂与粘结剂等配制浆料的组成配比进行优化设计,详细研究了浆料中各组成含量对流延生料带体积密度,以及对烧成后玻璃/陶瓷致密度、物相等微观结构与性能的影响。结果表明,适当的浆料组成类型及含量对提高试样的烧成致密度、降低高频介电损耗、改善微观结构均有明显的影响;850℃烧结试样10MHz测试,相对介电常数为7.7,介电损耗2.0×10-4,25~500℃热膨胀系数(7.30~7.65)×10-6/℃,满足模块级LTCC大面积高密度封装要求。     

温度对PVB/Pluronic F127/PEG200体系的动态流变学行为的影响

采用动态流变仪研究了温度对聚乙烯醇缩丁醛(PVB)/Pluronic F127/聚乙二醇(PEG)200共混体系的动态流变学性能的影响。结果表明,体系的黏度随剪切频率的增大而减小,表现出假塑性流体的特征;复数黏度、动态储能模量、动态损耗模量随温度的升高而降低;非牛顿系数和损耗因子随温度的升高而增大。体系在温度高于140℃时表现出均相聚合物体系的流变行为,低于140℃时动态储能模量明显偏离了均相体系低频末端的标度规则。     

PVB对聚氨酯共混杂化膜微孔结构及性能的影响

选择不同黏度的聚乙烯醇羧丁醛(PVB)树脂,分别添加到聚氨酯(PU)/SiO2体系中,利用浸没沉淀相转化法制备了PU/PVB/SiO2共混杂化膜.分别对PU共混杂化体系的DMA曲线、膜性能进行了测试,并用SEM观察了膜试样的断面结构.结果表明:PVB与PU共混后,该体系的耐非溶剂性变强;PU/PVB为基本不相容体系,但加入PVB能明显加快体系的分相速度,促使在PU/PVB之间产生界面微孔;SEM膜断面照片也显示了分相速度加快而成型出较大的指状孔.PU共混杂化膜的水通量和截留率明显提高,在保持较高通量情形下,截留率可高达85%.     

低温共烧玻璃陶瓷基板烧结过程分析Ⅰ低温区有机物的分解及变化

利用傅立叶红外谱仪（FTIR）对低温共烧玻璃陶瓷基板排胶过程中有机物的分解情况和分解产物进行了分析。利用TGA、DTA对基板吸热、放热和热失重情况进行了研究。结果表明：小分子有机物在室温阶段已挥发殆尽。高分子有机物PVB在200－360℃温度区间发生侧链和主甸的脱离和断裂，与空气反应生成CO2、水蒸汽、丁醛等产物。由于PVB的分解，基板颗粒仅以几何方式堆积，基板没有机械强度。     

微波烧结对PLZT陶瓷电学性能的影响

采用部分共沉淀法制备锆钛酸铅镧(PLZT)粉体, 分别用普通马弗炉和微波马弗炉进行烧结成瓷, 对比分析不同烧结方法对PLZT陶瓷的晶体结构、微观形貌和电学性能的影响。结果表明: 微波烧结和常规烧结均成功制备出钙钛矿相PLZT陶瓷。采用微波烧结得到的PLZT陶瓷样品比常规烧结的晶粒细小, 尺寸更均匀, 孔洞较少; 在电学性能相近时, 微波烧结温度远低于常规烧结, 且保温时间远小于常规烧结。在1000℃进行微波烧结, 陶瓷的介电常数ε_r和压电常数d₃₃最大, ε_r为2512, d33为405 pC/N, 此时, 剩余极化强度为16.5 kV/cm, 矫顽场为8.2μC/cm²; 在1250℃常规烧结, 陶瓷的介电常数最大, 为2822, 压电常数最大, 为508 pC/N, 剩余极化强度为21.6 kV/cm, 矫顽场为9.6μC/cm²。     

纳米ATO/PVB隔热透明原位复合材料的制备及性能

利用超声波将经表面预处理的纳米氧化锡锑(ATO)粒子均匀分散到聚乙烯醇(PVA)水溶液中,与正丁醛缩合反应,原位法制备了一系列纳米ATO/聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合材料。采用FTIR、UV/VIS/NIR、TG、TEM及AFM等对所制备的原位纳米ATO/PVB复合材料的结构、微观形貌及性能进行了研究。结果表明: 在合成PVB树脂的阶段添加少量纳米ATO粒子,能更均匀地分散在PVB基质中,所制备的复合材料薄膜的紫外线及近红外光透过率大幅度下降,而可见光透过率降低幅度较小,且随纳米ATO用量增加,紫外屏蔽及隔热性能不断提高。在纳米ATO用量(与PVB质量比为2.76%)较低时,纳米ATO/PVB复合材料的力学性能尤其韧性得到明显提高,断裂伸长率达到纯PVB的7.3倍; 在ATO与PVB质量比为1.74%时,可见光透过率高于70%,紫外光透过率低于10%,近红外光热辐射透过率低于28%,导热系数为0.23 W(m·K)^-1,与纯PVB相比,用纳米ATO/PVB复合材料胶膜所制盖板的隔热空腔内温度下降5.5℃,具有良好的透明度、紫外屏蔽及隔热性能。     

ZnO掺杂对钙硼硅系玻璃陶瓷微观结构与性能的影响

本工作研究了ZnO掺杂对钙硼硅系玻璃陶瓷的晶相组成、微观结构以及宏观性能的影响.采用Rietveld精修法计算该体系的结晶度和晶相含量,结果表明,ZnO掺杂有助于该体系的析晶,并促进石英和硅灰石的生成.ZnO掺杂促进了该体系的烧结致密化,玻璃陶瓷的力学性能因此得到显著提升.当ZnO掺杂量为8％(质量分数,下同)时,该体系的抗弯强度和杨氏模量分别高达207.9 MPa和82.9 GPa,介电常数为5.75,介电损耗为7.1×10-4,热膨胀系数为9.62×10-6/℃.     

低温烧结铁氧体/陶瓷复合材料的电磁性能研究

采用MgCuZn铁氧体(MCZF)分别与少量CaTiO3(CT)和BaTiO3(BT)复合,以Bi2O3为助熔剂,通过标准陶瓷工艺在900和950℃烧结得到适合低温共烧陶瓷(LTCC)工艺的两类复合材料MCZF/CT和MCZF/BT。对比研究铁氧体与两类复合材料的磁性能和介电性能发现,与陶瓷复合后材料的截止频率可以从13.9MHz提高到136.5MHz,而1MHz处的介电损耗可以从0.741降低到0.012。对比研究不同烧结温度下复合材料的电磁性能发现,950℃烧结的样品比900℃烧结时有更高的起始磁导率、Snoek产量、介电常数及更低的介电损耗,其中MCZF/CT的起始磁导率达到51.8,明显高于MCZF/BT,但后者有更优良的介电频率特性。此外,结合微结构分析讨论了950℃烧结样品的电磁性能变化原因。     

不同烧结工艺Ba1-xSrxTiO3陶瓷结构与电学性能研究

通过传统固相法制备了不同锶含量的钛酸锶钡陶瓷,研究不同烧结温度和保温时间条件下钛酸锶钡陶瓷的物相、微观形貌、介电和铁电特性。结果表明,随烧结温度的升高和保温时间的延长,陶瓷的结晶度先增加后减少,其中1280℃烧结4h的陶瓷结晶度最好,而且随着Sr含量的增加其晶粒粒度减小,Pr下降,P-E回线变窄且倾斜,同时介电常数下降,且表现出一定的频率、温度弥散特征。     

BaTiO_3粉体的预处理及其对陶瓷烧结与介电性能的影响

以工业生产的BaTiO3粉体为基础原料,探讨不同预处理条件及Sr、Y元素掺量对BaTiO3陶瓷显微结构及介电性能的影响。结果表明:掺杂少量的Sr、Y元素可促进BaTiO3晶体向四方相转变;用乙醇作球磨介质处理粉体并在900℃预烧,可促进陶瓷的致密烧结和晶粒细化;掺杂摩尔分数为1.0%的Sr,可使居里温度降低2℃,室温相对介电常数提高到2 400以上;掺杂Y元素可使陶瓷的居里温度升高,并显著提高陶瓷的介电常数,Y元素掺量为0.3%(摩尔分数)时,室温相对介电常数达到21 000以上。     

短切SiC纤维对LAS玻璃陶瓷复合材料性能的影响

采用热压烧结法制备了不同纤维长度的SiCsf/LAS玻璃陶瓷复合材料,研究了该复合材料的微观结构、力学性能和在8.2～12.4GHz频率范围内的微波介电性能.结果表明:SiC纤维体积含量为1%时,随着SiC纤维长度的增加,SiCsf/LAS材料的抗弯强度先增加后降低.由于碳界面层的形成,SiCsf/LAS材料要比LAS材料具有更高的介电常数和损耗.当SiC短纤维的长度为4mm时,SiCsf/LAS复合材料的复介电常数具有最大的频散效应,分析认为这与碳界面层在复合材料中形成的电偶极子有关.     

烧结温度对锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷结构的影响

采用铌铁矿预产物合成法在不同烧结温度下制备组成在准同型相界附近的锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷。采用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜以及介电温谱对制备陶瓷样品进行表征分析和性能测试。结果表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相;随着烧结温度的升高,陶瓷的相结构由菱方-四方两相共存转变为单一菱方相。对陶瓷断口的观察表明:随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,陶瓷逐渐致密;陶瓷的平均晶粒尺寸约为3~4μm。制备的压电陶瓷在1 200℃烧结的试样峰值相对介电常数高达19 520,居里温度为310℃。     

流延法制备片式CaCu3Ti4O12陶瓷及其性能研究（英文）

片式CaCu3Ti4O12陶瓷由于其巨介电效应,用于制备多层陶瓷片式电容具有重大意义。通过水基流延法并在不同的烧结温度下制备的片式CaCu3Ti4O12陶瓷具有优异的介电性能。其中在1080℃下烧结的样品在保持巨电容率(98605)的同时,降低了介电损耗,其值只有0.028,远低于其他报道的损耗值。同时,测试了CCTO陶瓷薄片的复阻抗图谱,讨论了CCTO陶瓷的特殊的电学性能。实验结果表明,通过流延成型制备的CCTO陶瓷薄片在保持巨电容率的同时具有很低的介电损耗,这为CCTO陶瓷在微电子工业上的应用提供了可能性。     

烧结工艺对PMN—PT陶瓷介电,压电性能的影响

采用熔盐法得到了ＰＭＮ－ＰＴ陶瓷,研究了在不同烧结温度下ＰＭＮ－ＰＴ陶瓷的介电、压电性能,分析讨论了烧结温度、烧成密度、晶粒大涉以及晶界玻璃相与介电、压电性能的关系。结果表明,适当的晶粒大小以及采用不同烧结温度和退火工艺消除晶界玻璃相有利于压电、介电性能的提高,并对可能的机理进行了分析。     

烧结气氛对KNN基无铅压电陶瓷性能的影响

本文利用传统固相烧结法制备（K0.47Na0.47Li0.066）（Nb0．94Sb0．06）0.96%Ta0.04O3（简称KNLNST）无铅压电陶瓷,通过在烧结过程中添加与基方相同成分的粉料作为保护气氛,定量研究了不同的烧结气氛对KNLNST无铅压电陶瓷性能的影响。实验表明添加30wt％气氛粉料时所得陶瓷压电介电性能得到明显提高：d33=235pC／N,Tε33/ε0=1218,tanδ=0．0420,kp=42．5％,k1=43％,Qm=54,Pr=18．5μC／cm^2,Ec=1．61kV／mm。相对于不添加气氛粉料时,陶瓷压电铁电性能d33、kp、k1,Pr分别提高13．0％、32．4％、48．3％、14．9％,介电损耗tanδ下降64．3％。本研究结果有助于充分挖掘含有易挥发性元素陶瓷材料的优良压电介电性能。     

硼硅酸玻璃对CaO-B2O3-SiO2玻璃陶瓷结构和性能的影响

采用在CaO-B2O3-SiO2（CBS）玻璃中添加硼硅酸玻璃的方式制备了低温烧结的CBS复相玻璃陶瓷,系统地研究了其对CBS玻璃陶瓷10MHz下的介电常数及热膨胀系数的影响规律。利用DSC,XRD和SEM微观结构分析方法,研究了试样的性能与结构的关系。研究结果表明：硼硅酸玻璃与CBS玻璃具有很好的相容性,硼硅酸玻璃的添加量在0～40%（质量分数,下同）的范围内均可在850℃烧结。硼硅玻璃能有效降低体系的介电常数,实现介电常数在5.6～6.6范围内可调;硼硅玻璃的添加量小于20%时,膨胀系数增加幅度较小,随着硼硅玻璃量的增加,膨胀系数显著增大,其原因是随着硼硅酸玻璃添加量的增加,生成了具有低介电常数、高膨胀系数的-αSiO2。     

铌酸钠钾基压电陶瓷的结构与性能研究

采用传统的固相反应合成法制备了结构较为致密的0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1LiSbO3(KNN-LS)无铅压电陶瓷,研究了其相结构、压电、介电、损耗以及铁电性质.常温下的压电陶瓷具备四方钙钛矿结构,具有较高的压电系数d33=131pC/N和低的介电损耗tanδ=0.09(10kHz)等优点.另外,常温下的KNN-LS陶瓷存在着较为饱满的电滞回线,其剩余极化率Pr为16.1μC/cm2,矫顽场为EC=14.8kV/cm.性能较KNN压电陶瓷有了较大的提高.     

ZnO掺杂对CLST微波介质陶瓷烧结及介电性能的影响

研究了烧结助剂ZnO对CaO-Li2O-Sm2O3-TiO2(简写为CLST)系微波介质陶瓷的烧结特性及介电性能的影响.结果表明:ZnO的添加能有效地降低CLST陶瓷的烧结温度至1150℃.掺杂2wt%ZnO的CLST陶瓷取得了较好的介电性能:εr=84,tanδ=0.009,τf=-15ppm/℃.     

低掺杂量MgO对钛酸锶钡陶瓷的结构和性能的影响

采用传统的陶瓷工艺制备了MgO掺杂的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)陶瓷样品.系统地研究了MgO掺杂量为0.06%～0.18%的Ba0.5Sr0.4TiO3陶瓷的微结构和介电性能.XRD分析显示,在我们所选取的掺杂范围内,MgO并没有影响到BST陶瓷的主晶相钙钛矿结构,且一定量的Mg离子进入到BST的晶格中.扫描电子显微镜对样品的形貌观察揭示了,随着MgO含量的增加其晶粒尺寸逐渐减小.介电性能和介电偏压测试表明,相对未掺杂BST样品的介电损耗明显降低且居里点逐渐向低温移动,可调性随着MgO掺杂量的增加而减小,MgO的掺杂量为0.18%(质量分数)时居里温度移到-49℃,可调性为16%,且样品的居里温度在外加电场作用下向高温方向移动.微波性能测试表明MgO掺杂BST陶瓷相对未掺杂样品具有较高的Q值.