Al2O3粉末对ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料力学性能的影响

为了改善ZrO2陶瓷材料的综合力学性能,探讨了添加不同粒径和含量的Al2O3粉末对ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料微观结构和力学性能的影响.采用真空热压烧结工艺制备了ZrO2纳米复合陶瓷材料,烧结温度为1 450℃,热压压力为30MPa,保温1h.结果表明:微米Al2O3粉末的体积分数为10%时,ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料的抗弯强度最高,可达743MPa;添加纳米Al2O3粉末对材料的韧性提高明显,最高可达11.37MPa.m1/2,但不同粒径的Al2O3粉末对材料的硬度影响则不明显,材料的硬度随Al2O3含量的增加而增加.     

Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷的制备与性能

以WC-10Co纳米复合粉末、YSZ纳米粉末与Al2O3亚微粉末为原料,采用热压烧结制备了性能优良的Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷.分别在1380,1450和1500℃烧结温度下制备Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷,通过考察烧结体的断裂韧性、洛氏硬度、密度、磁滞回线和断口形貌,研究了烧结温度对WC-10Co纳米复合粉末、YSZ纳米陶瓷粉末与Al2O3亚微粉末的复合粉末烧结性能的影响.确定合理的Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷烧结温度为1450℃.结果表明,质量分数为50%的WC-10Co纳米复合粉末、10%的YSZ纳米陶瓷粉末与和40%的亚微Al2O3粉末的复合粉末经过48h的高能球磨后,再经过1450℃热压烧结,可以得到晶粒尺寸小于1μm的整体性能较好的亚微Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷,其相对密度为97.5%,断裂韧性为7.4468MPa·m1/2,硬度为HRA 94.0.     

LED封装用玻璃/Al2O3系LTCC基板材料的性能

以硼硅玻璃和Al2O3陶瓷粉料为原料,通过改变玻璃和Al2O3质量比(60∶40～40∶60),采用低温烧结法制备低温共烧多层陶瓷基板(LTCC)材料。采用热膨胀仪、电子万能试验机、导热仪、X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和阻抗分析仪表征样品的性能。结果表明:样品在烧成温度超过650℃以后,开始出现快速的收缩。随着Al2O3含量增加,样品的密度先增加后减小,烧结收缩率减小。随着样品密度下降,样品的热导率(λ)、抗弯强度(σ)和介电常数(εr)降低,介电损耗(tanδ)恶化。当Al2O3质量分数为45%时,复相材料于875℃烧结致密,显示出较好的性能,λ=2.89 W/(m.K),σ=203.1 MPa,εr=7.66,tanδ=9.1×10-4(于10 MHz下测试)。     

Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的制备及其力学性能

以Al和B2O3为原料,采用高频感应加热方法制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体,然后在N2保护下1600℃热压烧结2h制备出Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷。采用XRD和SEM技术分别表征了Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉的相和形貌以及Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的相和断口形貌。采用三点弯曲法和压痕法分别测试了Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性。研究结果表明：由于室温下Al-B2O3体系的绝热温度大于1800K,因此可以采用高频感应加热方法点燃Al-B2O3体系,并制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体;Al2O3相和AlB12相是分别通过液-液反应机制和液-固反应机制生成;Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为549.48MPa和5.96MPa·m1/2,分别比纯Al2O3陶瓷的350MPa和4MPa·m1/2高56.99%和49%,这可能是原位反应生成的细小AlN颗粒增强增韧了Al2O3基陶瓷。     

Ni-Zn共掺对(Mg0.95Ca0.05)TiO3陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备(Mg0.95Ca0.05)TiO3陶瓷,探讨Ni-Zn共掺对(Mg0.95Ca0.05)TiO3陶瓷物相组成、微观结构和介电性能的影响。研究结果表明:复合添加NiO和ZnO,可在一定程度上抑制第二相MgTi2O5的产生,并能有效地降低烧结温度至1 300℃。当NiO和ZnO添加总量(质量分数)为2%,w(NiO)/w(ZnO)为0.5%:1.5%时,陶瓷在1 300℃烧结获得最佳介电性能:介电常数εr=20.39,7.67 GHz时的介电损耗tanδ=2.01×10-4,频率温度系数τf=-1.72×10-6/℃。     

Al2O3/3Y-TZP复相陶瓷的液相烧结机理

以CaO-MgO-SiO2玻璃为烧结助剂,对液相烧结Al2O3/3Y-TZP(30%体积分数)复相陶瓷的致密化机理进行了研究.结果表明,适量的烧结助剂可以显著促进材料的致密化,液相烧结激活能为169 kJ/mol,表明扩散控制为其致密化机理.     

高岭土原位碳热还原制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料的研究

详细介绍了利用高岭土通过原位反应及热压烧结制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料.探索了以天然矿物高岭土,碳作为原材料,低成本合成制备高性能Al2O3/SiC复相陶瓷的新方法.首先,在原位碳热还原反应中,高岭土和碳在流动氩气氛中合成制备Al2O3/SiC复相陶瓷粉,对合成反应的热力学过程进行理论分析和实验研究,对合成的Al2O3/SiC复相陶瓷粉进行了DTA和XRD分析,分析表明陶瓷粉的合成过程分两步,第一步是高岭土自身的脱水,第二步是SiO2被还原的过程及制备出Al2O3/SiC复相陶瓷粉.研究表明,最佳的粉末合成温度为1550℃;其次,Al2O3/SiC复相陶瓷粉通过热压烧结合成制备Al2O3/SiC复相陶瓷,烧结助剂的添加有助于降低烧结温度.复相陶瓷抗弯强度达到420 MPa,相对密度达到98%,硬度HRA89.     

Ni对MF/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

在不同烧结温度下,研究不同掺量Ni对莫来石纤维(MF)/Al2O3复合材料力学性能的影响规律,借助SEM和EDS等测试手段,分析Ni的掺入使MF/Al2O3复合材料力学性能改善的机理。结果表明,当Ni质量分数=12.5%,烧结温度为1 450℃时,Ni-MF/Al2O3复合材料抗弯强度为870.769 MPa,断裂韧性为9.51 MPa.m1/2,韦氏硬度达到11.59 GPa,相对密度为92.5%;Ni和莫来石纤维对复合材料的复合增韧效果,主要表现为金属塑性变形穿晶断裂和细化晶粒,纤维拔出、脱黏,烧结温度高时Al2O3晶粒细小,显微结构更为致密。     

添加BaO-B2O3-SiO2玻璃对Sr0.3BaO0.7Nb2O6陶瓷烧结和介电性能的影响

以分析纯的BaCO3,SrCO3,Nb2O5,H38O3和SiO2粉末为原料,采用传统的固相合成法制备添加50BaO-4082O3-10SiO2玻璃(物质的量比)的Sro.3Ba0.7Nb2O6(即SBN70)陶瓷.采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和阻抗分析仪研究添加玻璃对SBN70陶瓷的烧结和介电性能的影响.研究结果表明;随着玻璃含量的增加,陶瓷样品的相对密度先增大后减小;当玻璃含量为5%(质量分数,下同)时,样品的密度达到最大值;添加玻璃降低了陶瓷的烧结温度,于1 250℃时添加5%玻璃的SBN70陶瓷已烧结致密,陶瓷的平均晶粒尺寸约2 μm,晶粒呈短柱状结构;当玻璃含量增大时,晶粒尺寸呈增大趋势;当玻璃添加量≤5%时,样品仍为单相四方钨青铜结构;当含量为10%时,出现了第二相SrB4O7;随着玻璃含量的增加,SBN70衍射峰的位置先移向低角度后移向高角度,而居里温度T0逐渐降低,从195℃下降到25℃左右;随玻璃含量的增加,最大介电常数εmax呈先减小后增大的变化趋势,而介电损耗tan δ则随玻璃含量的增大而减小;添加玻璃的SBN70陶瓷具有弥散相变特性,其弥散系数γ随添加玻璃含量的增加而增大.     

Ga2O3掺杂的(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3无铅压电陶瓷的微观结构与性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3+x(质量分数)Ga2O3无铅压电陶瓷,研究了掺杂不同Ga2O3含量对(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3陶瓷的晶相、微观结构和电学性能的影响.研究结果表明:x在0～2变化范围内,陶瓷为单一四方相的钙钛矿结构,具有良好的铁电性能;随着体系中Ga2O3含量的增加,陶瓷的最佳烧结温度逐渐降低;Ga2O3的掺杂导致陶瓷晶粒变小,陶瓷的铁电四方相-顺电立方相的转变温度即居里温度TC有少许上升,但陶瓷的压电性能明显劣化.     

Bi2O3对CBS系LTCC性能的改进分析

采用CBS(CaO-B2O3-SiO2)系微晶玻璃,从玻璃添加剂的配方着手,结合差热分析、X射线衍射仪(XRD)图谱、介电常数等测试数据,在保证玻璃/氧化铝陶瓷基板具备良好性能的基础上,实验研究了Bi2O3对降低烧结温度、提高致密性等方面的作用.设计出一套性能良好的低温共烧陶瓷(LTCC)原料配方和烧结工艺,其烧结温度为830℃、密度为3.0g/cm3、收缩率为17.6%;低频(1kHz)下介电常数ε≤9.7、介电损耗正切tanδ≤5.7×10-3,高频(10GHz)下介电常数ε≤7.3、介电损耗正切tanδ≤4.9×10-3.     

二次烧成对CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃结构和性能的影响

研究一次和二次烧成对CaO-B2O3-SiO2(CBS)微晶玻璃的烧结性能与介电性能的影响。用X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析探讨二次烧成对CBS微晶玻璃的微观结构与介电性能的关系。结果表明:与一次烧成相比,二次烧成能够促进玻璃体中的小晶粒生长,试样的收缩率和体积密度有所增加,有利于介电常数提高和介质损耗的降低,且体系中没有出现新的晶相;875℃烧结的试样,X/Y轴收缩率均为14.33%,体积密度达到2.46 g/cm3,10MHz介电常数和损耗相应为6.21和3.5×10-3,热膨胀系数为11.86×10-6/℃,抗折强度为157.36MPa。     

成型工艺对CBS系微晶玻璃结构与性能的影响

采用干压成型和流延成型工艺制备CaO-B2O3-SiO2(CBS)系生坯。考察成型工艺对CBS微晶玻璃的烧结性能与介电性能的影响;用X线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对试样进行表征。结果表明:与干压成型相比,流延成型体系中没有出现新的晶相,流延成型试样的体积密度和收缩率有所增加,有利于介电常数提高和介质损耗的降低;850℃烧结的流延成型试样,体积密度达到2.58 g/cm3,X、Y轴收缩率均为15.35%,10 GHz时介电常数和介电损耗分别为6.45和8×10-4,300℃的热膨胀系数为12.02×10-6K-1,抗弯强度为161.18 MPa,热导率为1.9 W/(m.K)。CBS微晶玻璃与Ag电极高温烧结后金属Ag布线断裂。金属Ag电极浆料与生料带共烧时,Ag+能够沿着基片表面不致密部分扩散,而相对致密的晶相,能够在一定程度上阻碍Ag+扩散。     

玻璃组成对CaO-Al2O3-SiO2系玻璃烧结、晶化和性能的影响

采用烧结法制备以钙长石为主晶相的微晶玻璃.采用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和性能测试研究玻璃组成对玻璃的烧结、晶化特性和性能的影响.结果表明:随着CaO含量的增加,玻璃转变温度和析晶放热峰温度逐渐降低,而且析晶放热峰变得尖锐;增加氧化钙降低玻璃的析晶活化能,有利于玻璃的析晶;随着SiO2量的增加,玻璃转变温度和析晶放热峰温度移向高温,使玻璃的析晶困难;玻璃样品的烧结温度随CaO含量的增加而降低, 但过多的CaO促进硅酸钙的析出,增加样品的介电常数和热膨胀系数;增加SiO2能够降低微晶玻璃样品的热膨胀系数,改善其介电性能;所制备的微晶玻璃具有相对密度高(≥98.3%),介电常数适中(6.9～7.5),介电损耗低(≤0.1%),热膨胀系数低(3.8×10-6～4.5×10-6 /℃),烧结温度(900～1 000 ℃)低,及介电常数温度稳定性低(66×10-6～113×10-6 /℃).     

钙硅氧化物的质量比对10%Al2 O3高炉渣--尾矿--粉煤灰微晶玻璃性能的影响

利用高炉渣、尾矿和粉煤灰各自成分特点,在未添加任何晶核剂和其他化学试剂条件下,使用烧结法制得了不同CaO/SiO2质量比的10%Al2 O3(质量分数)矿渣微晶玻璃.通过差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜等分析手段,分析了CaO/SiO2质量比和析晶温度对高炉渣-尾矿-粉煤灰微晶玻璃样品的晶相变化规律、析晶行为和主要力学性能的影响.随着CaO/SiO2质量比增大,析晶活化能不断减小,Si-O四面体连接强度下降,质点移动加强,各组开始析晶温度和晶化温度逐渐减小.当玻璃样品中钙硅氧化物的质量比为0.4时,分别在886℃和982℃形核、析晶保温1 h 后,可以得到抗折强度103.59 MPa、显微硬度5.3 GPa、耐酸性0.25%(质量损失率)、耐碱性小于0.1%,主晶相为透辉石的最佳力学性能的微晶玻璃样品.     

改性 PbTiO_3 压电陶瓷工艺的研究

针对改性ＰｂＴｉＯ３压电陶瓷制造过程中ＰｂＯ挥发严重的问题，通过降低烧结温度和增加ＰｂＯ气氛两种方法对系统的压电性能进行了研究，得到了烧结温度低、ＰｂＯ挥发量低、压电性能优良的改性ＰｂＴｉＯ３陶瓷．对高含铅量陶瓷材料的研究有指导意义     

Ca[（Li1／3Nb2／3）0．95Zr0．15]O3＋δ陶瓷的低温烧结

研究了ZnO—B2O3-Na2O（ZBN）玻璃及B2O3复合掺杂对陶瓷的烧结性能及微波介电特性的影响．研究表明,在990℃,掺入质量分数3wt％ZBN＋0．7wt％B2O3,陶瓷微波介电性能最佳：εt=31．8,Qf=13230GHz,τf=-5．2ppm／℃．     

高温熔融法制备ZnO-B2O3-SiO2玻璃

本实验以ZnO、SiO2、B2O3为主要原料,采用高温熔融法制备了ZnO-B2O3-SiO2体系玻璃,对该体系玻璃的成玻范围、熔制条件等进行了试验研究,并利用XRD和傅里叶红外光谱（FTIR）对材料的结构进行了分析。