BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷研究

采用烧结法制备了BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷。通过差热分析仪、影像式烧结点试验仪、X射线衍射仪等方法研究了玻璃组成以及烧结制度对微晶玻璃结构和性能的影响。结果表明:随着B2O3替代Al2O3量的增加,玻璃转变温度和烧结温度逐渐降低,析晶能力增强,有利于重硅酸钡晶体的析出,但不利于钡长石晶体的析出。烧结制度对析出晶体的种类和数量有很大影响。在850℃烧结2 h,微晶玻璃低温共烧陶瓷的气孔率低于1%,热膨胀系数在(7.05～12.78)×10-6/℃之间变化。     

铅硼硅酸盐玻璃中Al_2O_3含量对复相玻璃陶瓷性能的影响

以低软化点的铅硼硅酸盐玻璃和Al2O3粉末为原料,制备Al2O3/玻璃低温共烧复合玻璃陶瓷材料。考察烧结温度和添加不同质量分数的Al2O3对复合玻璃陶瓷烧结机制和微波介电性能的影响,并探讨了作用机制。结果表明:Al2O3掺入PbO-B2O3-SiO2玻璃中改善了与Al2O3陶瓷的界面润湿,对烧结有一定的促进作用。在添加质量分数为4%Al2O3的复相玻璃陶瓷、烧成温度为850℃时性能最好,其密度为3.1 g/cm3,介电常数为8.46,介电损耗为0.001 1。     

Al_2O_3对硼硅酸铅钙系玻璃性能的影响

用熔融法制备CaO-PbO-B2O3-SiO2系玻璃,以低温共烧法制备玻璃烧结体,研究不同Al2O3含量和烧成温度对玻璃的烧结性能和电性能的影响。结果表明:随着Al2O3含量的增加,玻璃的玻璃化转变温度升高,介电常数增加,介电损耗增加;X线衍射分析(XRD)显示G1玻璃在800℃析出CaSiO3和β-SiO2;G1玻璃于725℃保温30 min烧结,于10 MHz测试,介电常数(εr)=6.1,介电损耗(tanδ)=5.9×10-4;该玻璃有较低的玻璃化转变温度(tg=697.1℃)、较差的析晶能力、较低的介电损耗,适合作为低温共烧陶瓷(LTCC)的玻璃料使用。     

ZnO-P2O5-Sb2O3-B2O3系统玻璃的形成与性能优化研究

采用熔体冷却的方法制备了xZnO-yP2O5-zSb2O3-20B2O3(x=10～30 mol%,y=10～45 mol%,z=10～50 mol%)系统无铅玻璃,研究了该体系玻璃的形成区。采用热膨胀仪、失重法等研究了xZnO-yP2O5-zSb2O3-20B2O3系统玻璃的性能和含有MnO2的20ZnO-40Sb2O3-20P2O5-20B2O3体系玻璃的性能。结果表明,随着Sb2O3含量的增加,xZnO-yP2O5-zSb2O3-20B2O3系统玻璃的转变温度降低。xZnO-yP2O5-zSb2O3-20B2O3系统玻璃的失重随P2O5含量的增加而增加。MnO2的引入降低了20ZnO-40Sb2O3-20P2O5-20B2O3系统玻璃的热膨胀系数和失重。     

工艺对玻璃/钙长石材料性能的影响

设计CaO-Li2O-B2O3-SiO2-Al2O3玻璃/钙长石与堇青石、熔融石英、莫来石的复合,研究了它们对材料性能的影响,并探讨了工艺条件对玻璃/陶瓷复合材料性能的影响,制备了具有低温、低介与硅相匹配的低热膨胀系数的新型的复合材料。     

应用于低温共烧陶瓷元件的La2O3-B2O3-TiO2玻璃和BaNd2Ti5O14陶瓷基复合材料

由BaNd2Ti5O14陶瓷和无铅稀土硼玻璃(LBT)合成的玻璃陶瓷复合材料可以用于制备低温共烧陶瓷元器件(LTCC).本研究对这种玻璃陶瓷复合材料进行了检测,并分析探讨了它的相对密度、收缩率和微波介电特性(εr,Q×f0).低温烧结体呈现出可应用的特性,即相对密度高,超过85%,介电常数εr为13～20,Q×f0为2000～10000.结果显示,这种复合材料在制备高频低温共烧陶瓷元器件方面有很好的应用前景.     

CaO- ZnO-B2O3-SiO2玻璃/Al2O3低温共烧复合陶瓷基板研究

用CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃和氧化铝陶瓷复合材料制备了低温共烧陶瓷基板.在CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃中引入ZnO,玻璃微晶化后的主晶相仍为硅灰石,但它的软化温度有不同程度的降低,同时析晶温度也有了显著的改变.特别是以ZnO部分取代CaO时,析晶温度明显提高.该玻璃与氧化铝复合可以在较宽的温度范围内烧结.在850℃/30 min烧结,得到了气孔率为1%、介电常数εr = 7.10的陶瓷基板材料.     

不同Al2O3/SiO2比的MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃制备及性能研究

本文采用烧结法制备MgO-Al₂O₃-SiO₂(MAS)微晶玻璃，研究不同Al₂O₃/SiO₂质量比对MAS微晶玻璃的微观结构和理化性能的影响，采用X射线衍射、差热分析、红外光谱、扫描电子显微镜对基础玻璃与微晶玻璃的结构和表面形貌进行表征，并对微晶玻璃的密度、力学性能、耐蚀性、热学性能和介电性能进行测试分析。结果表明：随着Al₂O₃/SiO₂质量比从0.52增大至0.64,基础玻璃的玻璃化转变温度T_g增大、析晶峰值温度T_p减小，促使样品析出α-堇青石晶相；样品密度在2.52～2.60 g/cm³波动，介电常数ε_r由1.73增加到4.51,热膨胀系数由4.46×10^-6℃^-1降低到2.38×10^-6℃^-1,介电损耗tan...     

硼硅酸盐玻璃/Al2O3低温共烧陶瓷介电性能研究

采用硼硅酸盐玻璃与氧化铝复合烧结制备了硼硅酸盐玻璃/Al2O3系低温共烧陶瓷基板材料,研究了玻璃含量以及玻璃中碱金属离子的含量对介电性能的影响.结果表明,该体系复合材料介电常数随碱金属离子的增加有所增大,复合材料介电常数符合李赫德涅凯对数法则,并随复合材料玻璃含量的增加而减小;复合材料介质损耗随碱金属离子的增加而显著增大.     

MnO2-CuO-TiO2共掺Al2O3陶瓷低温烧结和微波介电性能的研究

作为重要微波介质材料之一,Al₂O₃陶瓷介电性能优良,在微波电路方面得到广泛应用。但Al₂O₃陶瓷的烧结温度较高,制备工序需消耗大量能源。低成本降低烧结温度对Al₂O₃陶瓷的进一步发展具有重要意义。本论文通过MnO₂-CuO-TiO₂掺杂实现了Al₂O₃陶瓷的低温烧结,并对其烧结行为和微波介电性能进行了研究。结果表明,MnO₂、CuO、TiO₂的质量分数分别为0.7%、0.5%、0.8%时,复合掺杂可以大幅降低Al₂O₃陶瓷的烧结温度,所获陶瓷具有良好的微波介电性能。在烧结温度为1 250℃时,Al₂O₃陶瓷的密度可达3.92 g/cm³,介电常数ε_r=10.02,品质因子与谐振频率的乘积Q×f值...     

含ZnO/SnO_2的SiO_2-B_2O_3-Bi_3O_2封接玻璃性能的研究

用传统熔融冷却法制得SiO_2-B2O3-Bi3O_2系统玻璃,采用差热分析法研究了玻璃的结构和玻璃的特征温度Tg和Tf,测试了玻璃的密度、热膨胀系数、介电常数等性能。结果表明,在SiO_2-B_2O_3-Bi_3O_2系统玻璃中,当ZnO含量增加,ZnO/SnO_2质量比上升时,玻璃的热膨胀系数、密度和摩尔体积均呈下降趋势,玻璃的转化温度Tg和软化温度Tf变化不大,析晶温度Ts则有明显的上升。     

Al2O3含量对PbO-CaO-B2O3-SiO2系玻璃析晶行为与烧结性能的影响

PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷(LTCC)生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能,进而决定基板的使用性能。本文研究了Al₂O₃含量对PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明:向PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃中引入Al₂O₃可抑制玻璃析晶,防止高膨胀晶相的析出,并提高玻璃烧结密度;不含Al₂O₃的PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体析晶峰温度为862 ℃,烧结过程中析出方石英晶相,20~200 ℃的平均线膨胀系数高达260.8×10^-7 ℃^-1;引入2.1%(质量分数)Al₂O₃可显著抑制玻璃析晶,700 ℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10^-7 ℃^-1,介电常数显著增大,由6.30提高至7.02。     

K2O含量对B2O3-Al2O3-Na2O玻璃结构及物理性能的影响

选取B_2O_3-Al_2O_3-Na_2O三元玻璃系统,研究改变玻璃系统中K_2O的含量对硼酸盐低熔点封接玻璃性能的影响。通过XRD、DTA等手段对玻璃样品的膨胀系数、转变温度、软化温度、电阻率、介电常数等性能进行了测试。结果表明:在B_2O_3-Al_2O_3-Na_2O三元玻璃系统中,随着K_2O含量的增加,硼酸盐玻璃的膨胀系数呈先下降后上升的趋势,在K_2O含量位于5 mol%左右时,硼酸盐玻璃的膨胀系数小幅下降,这是硼反常现象的体现。K_2O含量在7～8 mol%左右时,膨胀系数出现最低值。玻璃的体积电阻率和介电常数的变化也存在着硼反常现象,随着K_2O含量的增加,均呈现先下降再上升后又下降的趋势。玻璃的转变温度T_g和软化温度T_f的变化趋势基本一致,均呈现先下降后上升再下降的趋势。     

P2O5-V2O5-B2O3-ZnO系无铅低熔电子封接玻璃的性能

研究了P2O5-V2O5-B2O3-ZnO系无铅封接材料,考察了V2O5和B2O3含量对低熔玻璃软化温度、热膨胀系数及热稳定性的影响. 结果表明,玻璃的软化点随V2O5含量增加而降低,提高B2O3含量使软化温度先升高后降低,出现硼反常现象. 当V2O5和B2O3摩尔含量为15%和8%时,低熔玻璃的软化温度、热膨胀系数及热稳定性能满足低温封接要求,但化学稳定性较差,而添加少量Al2O3和Fe2O3能明显提高低熔玻璃的化学稳定性. 优化组成为26.0P2O5-17.3V2O5-7.7B2O3-45.0ZnO-2.0Al2O3-2.0Fe2O3的玻璃转变温度为340℃,热膨胀系数为7.5×10-6 ℃-1 (25~300℃),在90℃的去离子水中恒温10 h,失重为0.63 mg/cm2,化学稳定性与传统的含铅封接玻璃相当,综合性能基本满足无铅低熔玻璃的要求.     

ZnO-B2O3玻璃对Li2Zn3Ti4O12-CaTiO3复合陶瓷低温烧结及性能的影响

采用传统固相反应法制备0.94Li₂Zn₃Ti₄O₁₂-0.06CaTiO₃(LZT-CT)复合陶瓷,采用高温熔融法制备ZnO-B₂O₃(ZB)玻璃;以ZB玻璃为烧结助剂,研究了添加不同质量分数(x=0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)的ZB玻璃对LZT-CT复合陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:ZB玻璃能有效地将LZT-CT复合陶瓷的烧结温度从1 175 ℃降低到875 ℃,并促进了LZT-CT复合陶瓷的致密化。当ZB玻璃掺量x≤2.5%时,LZT-CT复合陶瓷中除了LZT、CT相,没有出现其他新相。随着ZB玻璃添加量增加,复合陶瓷的体积密度、介电常数(ε_r)、品质因数(Q×f)均先增加后减小,谐振频率温度系数(τ_f)变化不大,在(-2.25~4.51)×10^-6/℃波动。当ZB玻璃掺量为2.0%时,LZT-CT复合陶瓷在875 ℃烧结2 h,获得最大体积密度(4.22 g/cm³)以及优异的微波介电性能,ε_r=23.9,Q×f=58 595 GHz,τ_f=-0.14×10^-6/℃。     

添加Li_2O的CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的性能研究

以Li_2O为烧结助剂,采用DTA、XRD、SEM等分析手段研究了添加1.0～2.5 wt%Li_2O对CaO-B_2O_3-SiO_2(CBS)系微晶玻璃性能的影响.结果表明:Li_2O降低了CBS系微晶玻璃的玻璃转变温度和析晶温度.未添加Li_2O的试样在930 ℃烧结,而添加Li_2O的试样可以在820 ℃以下烧结,Li_2O显著降低了试样的烧结温度.当Li_2O添加量为1.0wt%时,试样可以在760～820 ℃范围内烧结,800 ℃烧结试样介电常数为5.71,介电损耗为0.0024(测试频率为10 MHz).     

Development of low thermal expansion mono crystalline Sr-feldspar phase via Sr-cordierite ceramic/borosilicate glass composite

The present work focuses on fabrication of low thermal expansion monoclinic Sr-feldspar through sintering of Sr-cordierite ceramic/borosilicate glass composite. The prepared composites were sintered between 1200 and 1350?°C. Bulk density and apparent porosity of sintered composites were measured according to Archimedes technique. Phase composition and microstructure of sintered composites were tested by X-ray diffraction and scanning electron microscope attached with EDAX unit. Thermal expansion coefficient and dielectric constant of sintered composites were also determined. The results revealed that mono crystalline Sr-feldspar was formed after sintering up to 1350?°C especially in the composites that contain higher ceramic content. As indicated from the result of microanalysis conducted by EDAX, the obtained Sr-feldspar was deficient in SiO₂ and SrO. In the composites with higher glass content, little amounts of quartz or cristobalite were also formed, depending on the cooling conditions. The sinterability was increased with increasing sintering temperature and decreased with increasing ceramic content. The obtained sintered composites exhibited low thermal expansion coefficient and dielectric constant. The composite that contains 90% ceramic exhibited thermal expansion coefficient 2.533?×?10^?6 °C^?1 and dielectric constant value 8.42.     

Oxyfluoride glass-silica ceramic composite for low temperature co-fired ceramics

Glass/ceramic composite materials based on CaF₂–AlF₃–SiO₂ oxyfluoride glass and silica ceramic filler were prepared. The sintering behavior, phase composition and dielectric property of oxyfluoride glass/silica ceramic composites, as well as its compatibility with Ag electrode, were investigated. The results show that the glass/ceramic composite system can be sintered at 825 °C. When the amount of SiO₂ increased from 0 to 20 wt.%, the shrinkage decreased from 17.0 to 14.5%, and the dielectric constant decreased from 5.9 to 5.4, while the thermal expansion coefficient (20–200 °C) increased from 6.0 to 10.1 ppm/°C. The sintered samples had low dielectric losses less than 0.002 and high flexural strengths. This novel glass/ceramic composite system exhibits good sintering compatibility with silver paste, which makes it a promising candidate for low temperature co-fired ceramic application.     

0-3型钛酸锶钡与聚四氟乙烯复合材料的冷烧结制备与介电性能研究

0-3型钛酸锶钡(BST)与聚四氟乙烯(PTFE)复合材料是一种新型的陶瓷/高聚物功能复合材料,可以兼具BST材料与PTFE材料的优点,可表现出较高的介电常数和介电可调性。但是受聚合物相介电常数低的限制,常规方法(流延法)制备的以聚合物为基体,以陶瓷为填充相的复合材料的介电常数基本在100以下。为了进一步提高BST/PTFE复合材料的介电性能,本研究采用一种新型烧结工艺——冷烧结工艺实现BST陶瓷与PTFE高聚物的共烧。在试验中以BST为基体,引入体积比例为5%的PTFE,并引入固相八水合氢氧化钡(Ba(OH)₂·8H₂O)作为过渡液相以辅助烧结过程进行,制备0-3型BST/PTFE复合材料,并探究了不同冷烧结条件下复合材料的介电性能。结果表明,复合材料样品在冷烧结温度为275 ℃,压力为200 MPa,时间为2.5 h的条件下,介电常数可达到500以上(25 ℃,1 kHz)。相对于常规制备工艺,冷烧结工艺制备出的复合材料的介电常数有很大改进,这对陶瓷/高聚物功能复合材料的低温制备与研究有一定参考意义。     

B2O3、K2O和ZnO含量对汽车玻璃油墨用低熔点玻璃性能的影响

以Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2体系为基础玻璃,通过调整玻璃组分,研究分析了B2O3、K2O和ZnO含量对玻璃性能的影响.结果表明:玻璃的热膨胀系数、软化温度及化学稳定性会随着玻璃组分中B2O3、K2O和ZnO含量的不同而改变,当B2O3、K2O和ZnO的质量分数分别为10％、3％和5％时,玻璃的热膨胀系数和软化温度分别为83.524×10-7℃-1和525.9℃,且化学稳定性良好,符合汽车玻璃油墨对低熔点玻璃粉的要求.