CaB2O4/CBS复相陶瓷的制备及性能

研究了偏硼酸钙(CaB2O4)与钙硼硅(CBS)玻璃按不同比例制备的CaB2O4/CBS复相陶瓷的相组成、显微结构、介电性能和热膨胀系数等。在200～500℃时,复相陶瓷的热膨胀系数为10×10–6 K–1。当添加w(CBS)为20%,CaB2O4/CBS复相陶瓷经过930℃保温2 h后,试样主要由CaB2O4晶相和少量的β-CaSiO3晶相所构成。微观结构致密,气孔率低,晶粒尺寸为5μm左右。在10 MHz下,εr为7.18,tanδ为1.2×10–4。     

粉料特性对CBS微晶玻璃结构与性能的影响

利用不同快速球磨时间的CaO-B2O3-SiO2(CBS)玻璃粉料,制备了低温烧结的CBS玻璃陶瓷.利用X线衍射仪(XRD)和电子显微镜(SEM),分析粉料特性与 CBS玻璃陶瓷结构的关系,系统研究了粉料特性对CBS玻璃陶瓷的烧结性能、介电性能(10 GHz)及热学性能的影响.结果表明,减小粉料粒径能在较低的烧成温度下实现烧结,并有效提高致密度,有利于降低介电常数和介电损耗.热膨胀系数显著增大,其原因是随着粉料粒径的减小,生成了大量的具有低介电常数、高膨胀系数的石英相.球磨2 h试样在850 ℃的烧结密度为2.615 g·cm-3,吸水率为0.16%,9.98 GHz下的介电常数和损耗分别为6.16和1.98×10-3.     

掺钛和锆改性的钙硼硅系微晶玻璃之性能

以TiO2、ZrO2为改性剂,制备CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃。对其烧结和介电性能进行了研究,并采用XRD,SEM对微观结构进行了探讨。结果表明:添加适量的TiO2或是混合添加TiO2、ZrO2均能改善CaBSi系微晶玻璃的性能。混合添加比单一添加TiO2更有效。结合材料的烧结性能、介电性能和微观结构,以840℃烧成的添加w(TiO2)为2%、w(ZrO2)为2%的试样性能最佳,其εr为7.1、tanδ为3×10–3,在20~400℃之间的热膨胀系数为7.8×10–6℃–1。     

钙硼硅系LTCC材料性能研究

在低软化点钙硼硅玻璃(LG)[r(Ca:Si)>1]中添加高软化点钙硼硅玻璃(HG)[r(Ca:Si)<1],经低温烧结制备了钙硼硅(CaO-B2O3-SiO2,CBS)LTCC材料(又称CBS微晶玻璃)。利用XRD和SEM,研究了HG的添加量及烧成温度对钙硼硅LTCC材料的物相和微观结构的影响。结果表明,HG玻璃的引入有效提高了LG的烧结性能及拓宽了烧结范围,且有效降低了该材料的相对介电常数。w(HG)为20%时,CBS微晶玻璃能够在850～910℃烧结致密;在1MHz测试频率下,相对介电常数小于7.25,介质损耗小于2×10–3。     

玻璃粉料粒度对B-Al-Si/Al_2O_3性能的影响

通过改变球磨时间,得到不同粒度的B2O3-Al2O3-SiO2(简称B-Al-Si或BAS)玻璃粉料。在玻璃粉料中混入质量分数为40%的Al2O3陶瓷粉末,用流延法制备了低温共烧BAS/Al2O3玻璃/陶瓷复相材料。研究了烧结温度和玻璃的粒度对复相材料的烧结性能、介电性能和热稳定性的影响。结果表明:在800～900℃,材料致密化后析出钙长石晶体;球磨1h的玻璃粉料与w(Al2O3)40%混合烧结的复相材料的性能最优,850℃保温30min后,于10MHz测试,其εr=7.77,tanδ=1×10-4;扫描电镜显示其微观结构致密,有少量闭气孔。     

LTCC基片流延浆料流变性能研究

流延法制备LTCC基片过程中,有机添加剂对流延浆料流变性能有很大的影响。采用NDJ—11旋转式黏度计测定浆料的流变性能。结果表明:混合溶剂二甲苯/正丁醇对粉料的湿润性能最好,浆料的黏度随剪切速率增加而下降,呈剪切变稀的流变学特性,随着固相体积分数的增加,浆料的最佳分散剂用量也相应增加;浆料的黏度随着增塑剂与粘结剂比值R值的增加而急剧降低,流变性能得到明显改善。     

添加剂对CaTiO_3陶瓷性能的影响

研究了Nb2O5、La2O3、ZnO、NiO的加入对CaTiO3陶瓷的烧结和介电性能的影响,并对影响机理作了初步探讨。结果表明:选择合适种类和数量的添加剂能够降低CaTiO3烧结温度并能在1260～1300℃之间烧结,该材料的温度系数为–1000×10–6℃–1,在10kHz～20MHz的相对介电常数为175、介质损耗为10–4,是一种理想的高频热补偿电容器材料。     

稀土掺杂的BSTO/MgO铁电移相材料

为了提高移相器性能,通过掺杂的方法研究了La2O3、Sm2O3、Dy2O3、CeO2等稀土氧化物对BSTO/MgO铁电移相材料低频(10kHz)与高频(2.5GHz左右)相对介电常数εr、介质损耗tgδ和调谐性T等的影响,并对影响机理作了初步探讨。结果表明,掺杂摩尔分数为0.5%La2O3的BSTO/MgO系统基本上达到了相控阵移相器在高频下工作的要求10kHz下,tgδ=4×10–4,T=14.6%;2.41GHz下,tgδ=6.7×10–3。     

氧化铝对钙硼硅基板材料的改性

通过添加Al2O3改善了钙硼硅玻璃基板材料的失透现象,研究了Al2O3对钙硼硅材料的烧结性能、相组成、线膨胀系数和介电性能的影响。结果表明:试样的晶相均为CaB2O4、α-石英和CaSiO3,添加Al2O3不能改变晶相种类。当w(Al2O3)为9%时,基础玻璃由失透变为透明;线膨胀系数降低至10.5×10–6℃–1,tanδ低于1.1×10–3,Al2O3添加前后,试样的εr变化不大(10MHz)。     

烧结温度对富钛CaCu3Ti4O12陶瓷电学性能的影响

采用固相反应法在不同烧结温度(1080～1160℃)下制备了CaCu3Ti4+xO12(x=0,0.01,0.03和0.05)陶瓷,研究了烧结温度对富钛陶瓷相结构和电学性能的影响。结果表明:1080～1140℃烧结的样品均为单一的CaCu3Ti4O12相。1120℃和1140℃烧结样品的相对密度相近,约95%,在50Hz～10MHz,介电频谱中均出现tanδ峰,且从1120℃的105Hz变化到1140℃的103Hz处。运用内部阻挡层电容模型和Maxwell-Wagner模型可以解释该现象。