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.     

95%Al2O3陶瓷的MoO3体系低温金属化机理研究

本文采用由MoO₃加活化剂组成的配方对氧化铝陶瓷进行低温金属化,通过对氧化铝陶瓷、金属化层的显微结构及元素的分布情况来探索氧化铝陶瓷的低温金属化机理。研究发现金属化层中大部分MoO₃还原成活性较好的Mo颗粒,Mo颗粒间相互烧结连通为主体金属海绵骨架,同时少量的Mo氧化物与MnO、Al₂O₃、SiO 2、CaO等形成玻璃熔体,MnO、Al₂O₃、SiO 2、CaO之间也会形成MnO-Al₂O₃-SiO₂-CaO系玻璃熔体,从而获得致密、Mo金属与玻璃熔体相互缠绕、包裹的金属化层。金属化层中的两种玻璃熔体先后渗透、扩散进入氧化铝陶瓷晶界从而实现陶瓷与金属化层之间的连接。金属化层中还原的Mo金属与Ni层之间形成Mo-Ni合金,从而实现Ni层与金属化层之间的结合。     

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。     

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。     

Mo-Mn金属化层对氧化铝陶瓷抗折强度的影响

本文通过比较95％ Al2O3瓷和高纯Al2O3瓷Mo-Mn金属化前后的抗折强度,发现金属化层有助于提高瓷本身的抗折强度.约25 μm厚的金属化层使95％ Al2O3瓷的抗折强度提高20％左右,使高纯Al2O3瓷抗折强度的提高则高达70％.实验通过扫描电镜及光学显微镜观察分析,认为金属化层提高瓷件抗折强度的主要原因是金属化层通过塑性变形吸收了来自裂纹扩展的大量能量.     

99％氧化铍陶瓷活化Mo-Mn金属化机理研究

采用活化Mo-Mn法对99％氧化铍陶瓷进行了金属化实验和抗拉强度实验.封接强度实验结果表明,活化Mo-Mn法适合99％氧化铍陶瓷金属化封接,其焊接强度与氧化铝陶瓷相当.通过对99％氧化铍陶瓷金属化层的显微结构及金属层中的元素在金属层及陶瓷中的分布情况分析,探讨了99％氧化铍陶瓷Mo-Mn金属化机理.研究发现,99％氧化铍陶瓷金属化时,在氧化铍陶瓷和Mo海绵骨架中间形成了一层约3μm的过渡层,金属化层的Mo海绵骨架结构通过过渡层与氧化铍陶瓷基体紧密连接.     

高纯细晶A12O3陶瓷金属化工艺研究

本文主要从金属化配方、涂膏方法、金属化层的厚度、金属化温度和镍层的厚度等工艺角度对高纯、细晶Al2O3陶瓷的封接性能进行研究和分析。其结果显示,采用高Mo含量的金属化膏剂、丝网印刷的涂膏方法、金属化层的厚度约为20pm、在1450℃下烧结,镍层的厚度5μm左右时,其平均抗拉强度可达143MPa,超出行业标准50％以上,其显微结构更加连贯、均匀、致密。     

氧化铝陶瓷的低温钼金属化研究

采用BaO-Al2O3-SiO2（BAS）微晶玻璃的母体玻璃作为烧结助剂,在氧化铝陶瓷表面低温烧结Mo金属化层。研究了金属化烧结温度及BAS含量对样品抗拉强度的影响,讨论了金属化机理。结果表明：以BAS微晶玻璃的母体玻璃作为烧结助剂,可在1500~1550℃烧成Mo金属化层,金属化层致密,连接样品的抗拉强度大于260 MPa。     

水辅助激光无重铸层钻孔Al2O3陶瓷实验研究

为了解决传统加工过程中重铸层无法消除的问题,采用超快皮秒激光创新性地在水介质中对Al₂O₃陶瓷进行皮秒激光钻孔实验,并与空气中钻孔结果进行对比,研究了皮秒激光主要参量如单脉冲能量、扫描次数等对陶瓷微孔的孔径、锥度和重铸层厚度的影响规律,并分析讨论不同介质中皮秒激光与Al₂O₃陶瓷相互作用机理及材料去除机制。结果表明,在水介质中激光钻孔直径增加约35μm、微孔锥度降低至1.04°并可获得无重铸层钻孔效果;激光作用过程中水的存在会引起空泡作用、吸收作用和运输作用,有效防止了去蚀材料二次黏附,消除了重铸层和降低了微孔锥度,提升了微孔质量。该研究阐述了水辅助激光钻孔的具体影响状况并加深了对水辅助的影响机理理解。     

选择性激光烧结/冷等静压复合制造高密度Al2O3异形陶瓷件的研究

为了获得高密度复杂形状氧化铝陶瓷件,提出采用覆膜和混合相结合的方式制备出含有机粘接剂w(PVA)=1.5%和w(ER06)=8.0%的Al2O3复合粉体,对复合粉体进行选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)/冷等静压(cold isostatic pressing,CIP)成形、再经脱脂、高温烧结获得最终陶瓷零部件的制造方法。研究了激光烧结的4个工艺参数,得出在激光功率为21 W、扫描速度为1 600 mm/s、扫描间距为100μm、单层层厚为150μm时,获得的SLS陶瓷坯体密度和强度较好,较高强度的SLS坯体有利于后续其它工艺的进行。研究了具有随形包套的SLS陶瓷件的CIP工艺,得出随着压力的增大,陶瓷坯体的孔隙得到更大程度的消除,粉体颗粒重排压实,密度和强度显著提高,而当CIP压力大于200 MPa时,致密化速率减小。基于环氧树脂粘接剂的热重(TG)曲线分析,对SLS/CIP试样进行合理的脱脂、高温烧结处理,所得Al2O3陶瓷件相对密度大于92.26%。为制造高性能复杂形状的陶瓷件提供了一种新的方法,并拓展了SLS技术的应用范围。     

ZrO2-13%Al2O3陶瓷薄壁件激光近净成形实验

采用同轴送粉激光近净成形系统,在纯钛基体上进行激光近净成形(LENS)ZrO2-13%Al2O3(质量分数)复合陶瓷的基础实验研究。分析了激光功率和扫描速度对激光近净成形陶瓷薄壁宏观质量(宽高、表面平整性和宏观裂纹)的影响规律,获得致密、无宏观裂纹的陶瓷薄壁件。利用扫描电镜观察了成形件的微观组织,结合电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)分析了微观组织成分和ZrO2陶瓷激光加工前后相成分的变化。结果表明,激光功率和扫描速度对激光近净成形陶瓷单层高度和表面宏观质量具有重要影响,通过精确控制该两个参数能够获得良好的表面质量;不同的激光功率和扫描速度下,会产生横向和纵向两种不同的宏观裂纹;激光近净成形技术能够制备出致密并具有细小枝状晶组织的陶瓷;少量的Al2O3主要存在于晶界中,有利于抑制裂纹扩展。     

Electrical and interfacial characteristics of nanolaminate (Al2O3/ZrO2/Al2O3) gate stack on fully depleted SiGe-on-insulator

The structural and electrical characteristics of a novel nanolaminate Al₂O₃/ZrO₂/Al₂O₃ high-k gate stack together with the interfacial layer (IL) formed on SiGe-on-insulator (SGOI) substrate have been investigated. A clear layered Al₂O₃ (2.5 nm)/ZrO₂ (4.5 nm)/Al₂O₃ (2.5 nm) structure and an IL (2.5 nm) are observed by high-resolution transmission electron microscopy. X-ray photoelectron spectroscopy measurements indicate that the IL contains Al-silicate without Ge atom incorporation. A well-behaved C–V behavior with no hysteresis shows the absence of Ge pileup or Ge segregation at the gate stack/SiGe interface.     

Layered Al2O3-TiO2 compositedielectric resonators

Aluminium oxide displays a very low tanδ at microwave frequencies. It also possesses a remarkably high thermal conductivity, ideal for heat dissipation in high power satellite filters. However, its temperature coefficient of the resonant frequency (τ_f) is approximately 60 ppm/K. It is shown that the application of a film of titanium oxide which has a T_f of opposite sign (45O ppm/K) produces a composite in which the τ_f can be tuned to be zero over a wide temperature range. The tanδ of the composite at zero T_f is 3.3×10⁵ (Q=30000) at room temperature and at 10 GHz     

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。     

激光熔覆Al2O3-13% TiO2陶瓷层制备及其抗热震性能

利用高频感应辅助激光熔覆技术在镍基高温合金基体上制备了NiCoCrAl-Y2O3黏结层及Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷层。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了涂层的微观结构。实验结果表明,在高频感应辅助激光的作用下,基体与黏结层、黏结层与陶瓷层之间的界面均展现了良好的结合特性,具有明显的界面扩散现象。陶瓷层在激光的作用下形成了三维网状结构,该结构使得陶瓷材料中的TiO2材料与Al2O3材料均匀分布,减少了因不同材料聚集所产生的内应力。同时对涂层进行了热震实验,结果证明了利用高频感应辅助激光熔覆技术制备的Al2O3-13%TiO2陶瓷层具有良好的抗热震性能,适合工作于高温环境。     

Al2O3/BaxSr1-xTiO3复相陶瓷的凝胶注模制备与微观结构

采用凝胶注模工艺制备出了Al2O3/Ba0.6Sr0.4TiO3复相陶瓷坯体.重点研究了料浆的流变学特性和凝胶化机理.研究表明,Al2O3/Ba0.6Sr0.4TiO3复相陶瓷水基料浆呈现"剪切变稀"行为,单体和交联剂含量和引发剂、催化剂的加入量都对固化速度有着直接的影响.在对Al2O3/Ba0.6Sr0.4TiO3烧结体研究时发现由于Ba0.6Sr0.4TiO3的加入,内部晶粒最终都形成规则的平面六角结构.     

Single-frequency Ti:Al2O3 ring laser

Over 500 mW of single-frequency power has been obtained from a Ti:Al₂O₃ ring laser pumped by 10 W (all lines) from an argon ion laser. The ring laser can be tuned from 750 to 850 nm while maintaining more than 100 mW in single-frequency operation without realignment or a change of optics. The free-running frequency stability of the laser is 3 MHz. Thermal effects cause changes in the ring cavity parameters, limiting the output power. This ring laser has also been operated with an acoustooptic mode locker to obtain 200-ps mode-locked pulses at 250 MHz with nearly the same average power as in single-mode operation     

High-density MIM capacitors using Al2O3 andAlTiOx dielectrics

We have investigated the electrical characteristics of Al₂ O₃ and AlTiO_x MIM capacitors from the IF (100 KHz) to RF (20 GHz) frequency range. Record high capacitance density of 0.5 and 1.0 μF/cm² are obtained for Al₂ O₃ and AlTiO_x MIM capacitors, respectively, and the fabrication process is compatible to existing VLSI backend integration. However, the AlTiO_x MIM capacitor has very large capacitance reduction at increasing frequencies. In contrast, good device integrity has been obtained for the Al₂O₃ MIM capacitor as evidenced from the small frequency dependence, low leakage current, good reliability, small temperature coefficient, and low loss tangent     

Al_2O_3:Ti~(3+)晶体的激光Raman光谱研究

近年来,Al_2O_3:Ti~(3+)晶体被发现是一种很好的激光晶体.1984年,Albreeht等报道了这种晶体的荧光谱和400～900 nm范围的吸收光谱.同年,用这种晶体制成了660～980 nm的宽带调谐激光器.在Raman光谱研究方面,1967年Porto等用50W的Ar~(3+)离于激光,做了五种配置下Al_2O_3:Ti~(3+)晶体Raman光谱,发现了全部7根Raman线.本文报道创.Al_2O_3:Ti~(3+)晶体Raman光谱实验研究的新结果.主要实验设备有:Spex 1403型激光Raman光谱仪,波长范围为10000～30000cm~(-1), 分辨率为0.15cm~(-1).激发光源用Spootra Physics 2020型的氩离子激光器.