纳米AIN粉末的制备与烧结

利用低温燃烧合成前驱物制备出平均粒度为100 nm的AlN陶瓷粉末,比较了该粉末的常压烧结和放电等离子烧结的特性。实验表明:以合成的AlN粉末为原料,添加5%(质量比)Y2O3作为烧结助剂,在常压、流动N2气氛下1600℃保温3 h,制备出平均晶粒尺寸为4~8μm、密度为3.28 g.cm-3的AlN陶瓷;将同样的粉末不加任何烧结助剂,采用SPS技术在1600℃保温4 min,得到密度为3.26 g.cm-3的AlN陶瓷,晶粒度约为1~2μm。     

低介电损耗AlN陶瓷及BN—AlN基陶瓷材料研究

首先利用化学工艺制备出烧结助剂Y2O3均匀混合的AlN粉体及BN均匀包覆AlN的复合粉体。利用无压烧结制备出AlN陶瓷及BN—AlN基复相陶瓷。通过对陶瓷显微结构、热性能及微波介电性能的研究发现,通过化学工艺,将BN包覆到AlN粉体表面,制备出显微结构均匀的AlN-20％BN（质量比）复相陶,其热导率为78．1w／m·K,在Ka波段介电常数为7．2、介电损耗最小值为13×10^-4通过材料化学工艺,将烧结助剂Y2O3均匀添加到AlN基体中,制备出热导率为154．2w／m·K,在Ka波段介电常数为8．5、介电损耗最小值为9．3×10^-4的AlN陶瓷材料。     

TiN/AlN复合陶瓷的电性能

以AlN粉为原料,TiN粉为调节剂,添加稀土金属(Sm2O3,Y2O3,)烧结助剂在N2气氛下,采用放电等离子烧结技术在1 700℃,25 MPa下保温10 min制备了相对密度高于98%的AlN陶瓷。引入导电相TiN对AlN陶瓷电性能进行改性,AlN复合陶瓷的相对密度随着TiN含量的增加而有所下降,电阻率出现明显的导电渗流现象,渗流阀值出现在质量分数为26%左右。通过X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱分析可知:AlN烧结体含有主晶相AlN、第二相稀土金属铝酸盐和间隙相TiN,一般认为,低熔点的稀土金属铝酸盐促进了AlN陶瓷的烧结致密化,导电相TiN提供了导电的自由电子致使陶瓷体的电性能降低。     

原位生长柱状晶氧化铝陶瓷材料的制备

按96瓷配比,在α-Al2O3中加入烧结助剂(氟化钙-高岭土),通过水基凝胶注模成型出氧化铝陶瓷坯片.在1570℃,2 h条件下无压烧结,制备出原位生长棒状晶自增韧氧化铝陶瓷.研究结果表明:1570℃烧结时完全生成棒状晶,棒晶呈现三维网络状交织在一起,样品的体积密度达到了3.77 g/cm3.而不含氟化物添加剂的样品在1500～1600℃下烧结时,不能生成氧化铝棒晶,基本呈椭球状或球状.加入少量的氟化物,经过高温烧结,即可在组织内部原位生成棒状晶,这样棒状晶就起到了纤维或晶须的强韧化作用,大大提高了96瓷氧化铝陶瓷的力学性能,断裂韧性达到了5.25 MPa·m1/2,比传统96瓷氧化铝韧性提高了60%.     

AIN／SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3低温共烧玻璃陶瓷

制备了SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3系玻璃,并且与AlN液相烧结得到低温共烧玻璃陶瓷.分析了样品的相结构、形貌、介电常数、介质损耗、热导率和热膨胀系数等性能.结果表明AlN与SiO2-B2O3-ZnO-Bi2O3系玻璃在950℃能够很好地烧结.该陶瓷的性能取决于烧结体的致密度和玻璃含量,当w(玻璃)为40%～60%时,陶瓷具有较低的εr(3.5～4.8)和tan δ[(0.13～0.48)×10-2]、较高的λ[5.1～9.3 W/(m·K)]以及与Si相接近的αl(2.6～2.8)×1-6·K-1],适用于低温共烧基板材料.     

稀土氧化物对氧化铝瓷性能的影响

研究了三种稀土氧化物对氧化铝陶瓷烧结性能和力学性能的影响.研究结果表明:含Y2O3,La2O3,Sm2O3的添加剂促进了氧化铝瓷的烧结,提高了氧化铝瓷的力学性能.Y2O3和Sm2O3掺量为0.5%(质量比)、La2O3掺量为0.75%时氧化铝瓷在1600或1620℃保温2 h烧结,相对密度达98.9%以上,强度超过430 MPa,断裂韧性达5.15 MPa·m1/2以上.微观结构分析表明,Y2O3,La2O3,Sm2O3抑止氧化铝晶粒异常生长,细化晶粒,使晶粒尺寸较均匀形成致密化结构.     

水热粉体制备(K, Na) NbNO3陶瓷的电学性能研究

利用水热法分别合成NaNbO3与KNbO3粉体,将其按摩尔比1∶1充分混合均匀后,于1 040～1 100℃常压烧结2h制备了(K,Na) NbO3 (KNN)无铅压电陶瓷.研究了烧结温度对KNN陶瓷的相组成、显微结构、体积密度及电学性能的影响.X线衍射(XRD)结果显示,混合粉体经烧结后形成了单一的铌酸钾钠固溶体;场发射扫描电镜(FESEM)测试分析表明,适当提高烧结温度能促进陶瓷晶粒长大,提高其致密度,从而改善样品的压电性能.当烧结温度为1 080℃时,陶瓷的体积密度达到最大值(4.46 g/cm3),此时性能最佳:压电常数d33=96 pC/N,平面机电耦合系数kp=0.37,品质因数Qm=108,介电常数εr=450,介电损耗tanδ=0.024和居里温度Tc=417℃.     

添加Y2O3的自蔓延高温合成β-Sialon粉的微波烧结

采纳合理的保温结构，利用TE103单模腔微波烧结系统对添加6wt％Y2O3的自蔓延高温合成β-Sialon粉末的微波烧结行为、烧结样品的微观结构和力学性能进行了研究，SEM和TEM、HREM观察表明，烧结样品晶粒细小，微观结构均匀，力学性能测试表明在1600℃保温5min时烧结样品具有抗弯强度为470MPa，断裂韧性为5．0MPa·m－2，洛氏硬度为89．5；在1650℃保温5min时烧结样品具有抗弯强度为630MPa，断裂韧性为5．8MPa·m-2，洛氏硬度为91．6．     

高导热氮化硅陶瓷的快速制备和性能控制

氮化硅陶瓷力学性能优异,理论热导率高,是大功率电力电子器件的关键热管理材料。但是,高导热氮化硅陶瓷烧结温度高、保温时间长,因此制备成本居高不下,对于产业化应用不利。本研究提出了一种快速制备高导热氮化硅陶瓷的方案。以Y2O3-MgO-C作为烧结助剂,以高纯硅粉作为起始原料,通过流延成型和硅粉氮化制备素坯,在1900℃、0.6MPa保温2h制备出高导热氮化硅陶瓷。研究了C的添加量对于氮化硅陶瓷的致密化、晶相、微结构、力学性能以及热导率的影响规律。最终制备的氮化硅陶瓷密度可以达到99%以上,热导率达到98W/m·K。     

预烧结添加剂对95%氧化铝瓷致密化的影响

分别以CaO、MgO、SiO2简单氧化物和它们的预烧结体作为添加剂加入到质量分数为95%氧化铝中,并于1600℃烧结。用XRD分析了这两种形式添加剂烧成的样品物相组成,用SEM观察其表面和断面的微观形貌,进行抗弯强度试验。结果表明:与加入简单氧化物助剂的氧化铝陶瓷相比,加入预烧结助剂的氧化铝陶瓷可以实现更充分的液相烧结,烧成时间明显缩短,陶瓷相对密度可达到98%以上,晶粒尺寸为5μm左右,抗弯强度大于300MPa。