BeO陶瓷

BeO陶瓷最显著的特点是具有优良的热导率，在当今实用陶瓷材料中，室温下的热导率最高，比Al2O3瓷约高一个数量级。纯度为99％以上，理论密度达99％的BeO瓷，其室温下的热导率可达310W／mK，这对大功率、超高频电子器件的研究和生产是至关重要的。     

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。     

工艺条件对高纯氧化铍陶瓷金属化性能的影响

以W为原料,MnO、Al2O3和SiO2为活化剂,采用烧结金属粉末法,于1450～1500℃的还原性气氛(氨分解气)中烧结,在99BeO(纯度大于99%的BeO)陶瓷基板表面形成了W金属层,研究了活化剂含量、金属化膜厚度以及99BeO陶瓷晶粒大小对其金属化性能的影响。结果表明:当添加的活化剂质量分数为20%,金属化膜厚度约为35μm,BeO陶瓷晶粒大小约为39μm时,99BeO陶瓷金属化层的抗拉强度达到最大值65MPa。     

高纯高导热BeO陶瓷材料助烧剂的研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了高纯高导热BeO陶瓷用MgO-Al2O3-SiO2系粉体助烧剂,并利用DSC和扫描电镜(SEM)对粉体助烧剂的热性能、形貌及其助烧效果进行了系统研究。研究结果表明,采用优化后的工艺,可制备出颗粒细小,熔点约1 370℃的MgO-Al2O3-SiO2系粉体。利用该粉体,在1 550℃左右空气中烧结出密度不小于2.93 g/cm3,热导率大于280 W/(m.K),抗折强度大于200 MPa的高性能高纯99BeO陶瓷材料。     

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。     

Ba（Ti0．91Zr0．09）0．99Al0．01O3陶瓷的介电弛豫特性

采用固相反应法制备了Ba1-xBi（Ti0.09Zr0.09）0.99Al0.01O3陶瓷,借助XRD、Agilent4284A、ZT-I电滞回线测量仪,研究了Bi^3＋和Al^3＋共掺杂后对陶瓷的相结构和介电特性的影响。研究结果表明,掺杂后Ba（Ti0．91Zr0．09）0．99Al0．01O3陶瓷的体积密度在x=0．03时,可达5．859g／cm^3,XRD结果显示,在x≤0．01时,衍射峰具有单一的四方BaTiO3结构,观察介电温谱（-30℃≤T≤130℃,10^-1kHz≤f≤10^3kHz,其中f为频率）可发现陶瓷从正常铁电体转变成弛豫铁电体,电滞回线显示矫顽场（Ec）和剩余极化强度（Pt）小,即Ec=0．93kV／cm,Pc=2．63μC／cm^2。     

粉末注射成形制备氮化铝陶瓷

以氮化铝粉末为原料,添加5％Y2O3,通过注射成形工艺,制备出全致密、热导率为182 W/m·K的氮化铝陶瓷.研究了氮化铝陶瓷烧结过程中致密过程及组织变化,合理制订了复杂形状氮化铝陶瓷的烧结工艺,制备出了高尺寸精度,高热导率的氮化铝电子封装零件.     

Yb,Ho共掺氧化镧钇陶瓷首次实现激光运转

倍半氧化物Y2O3属于立方晶系,具有较高的热导率,适合掺杂稀土离子后制备激光增益介质。随着透明陶瓷工艺的发展,Y2O3透明陶瓷引起了研究者的广泛关注,已获得1μm波段的高效率连续和锁模及2μm波段的连续激光输出。上海大学材料学院采用高纯度的Ho2O3,Yb2O3,Y2O3和     

液相烧结SiC陶瓷性能的研究

以Al2O3、Y2O3(质量比为2:3)为烧结助剂,在氮气氛或氩气氛中、1900～1970℃、30 MPa下热压制备SiC陶瓷.根据Archimedes原理测量烧结体的体积密度和显气孔率;采用XRD、SEM(EDS)及瞬态热导率测试仪分别对材料的物相、显微结构和热导率进行表征.研究了烧结温度、烧结气氛和烧结助剂含量对材料烧结性能和热导率的影响.结果表明,当烧结助剂质量分数为10%,获得SiC致密体(气孔率＜0.30%),热导率高达182.50 W/(m·K);随着烧结助剂的质量分数降至6%,材料的致密度和热导率皆明显下降;在氩气氛中SiC与Al2O3、Y2O3具有更好的润湿性.     

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.     

Y2O3含量对热压烧结AIN-玻璃碳复相材料性能的影响

采用热压烧结工艺,以氮化铝和玻璃碳为原料、Y2O3作烧结助剂,在氮气氛下烧结制备AIN一玻璃碳复相材料。研究了烧结助剂含量对复相材料的烧结性能、相组成、显微结构、力学性能以及热导率的影响。结果表明：随着Y2O3含量的增加,试样的体积密度逐渐增大,气孔率稍微减小。Y2O3与A1N表面的Al2O3反应生成Y3A13O12,且生成的Y3Al5O12进一步与Y2O3反应生成YAl03。随着Y2O3含量的增加,玻璃碳与氮化铝晶粒之间的结合强度增大,材料的抗弯强度逐渐降低,断裂韧性逐渐减小。当Y2O3含量为3％（质量比）时,试样的抗弯强度最高为459.7MPa,断裂韧性最大为4.38;当Y2O3的含量为7％时,试样的热导率达到最大为103.7W·m。·K-1。     

高导热金刚石/玻璃复合材料的制备和性能研究

首先对金刚石颗粒进行化学镀Cu,并控制氧化,从而在金刚石颗粒表面获得Cu-Cu2O复合结构。然后,在800℃无压烧结制备了金刚石/玻璃复合材料,观察了其表面和界面形貌,并测定了其相对密度和热导率。结果表明,通过对镀Cu金刚石的控制氧化,明显改善了玻璃对金刚石颗粒表面的润湿性,避免了玻璃对金刚石颗粒表面的侵蚀,提高了复合材料的热导率;复合材料的热导率随金刚石含量的增加而增加,当金刚石质量分数为70%时,热导率最高达到了14.420W/(m·K)。     

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。     

用于电子封装的纳米银浆低温无压烧结连接的研究

用纳米银浆在低温无压条件下烧结获得了铜与铜的互连,这一接头制造过程可以替代钎料应用于电子封装中。在150℃～200℃烧结温度下,接头强度为17 MPa～25 MPa,热导率为54 W/（m.K）～74 W/（m.K）。柠檬酸根作为保护层包覆在纳米颗粒表面起到稳定作用。保护层与纳米颗粒之间形成的化学键断裂是烧结过程发生的开始。通过透射电镜观察发现了一种新的由于有机保护层不完全分解产生的松塔状纳米银颗粒烧结再结晶形貌。讨论了这种再结晶形貌对接头导热性能产生的影响。     

Er3+: Y0.5Gd0.5VO4激光晶体的生长和热学性质

用提拉法生长出Er3 : Y0.5Gd0.5VO4单晶,用电感耦合等离子体(ICP)光谱法测定晶体中Er3 原子数分数为0.83%,有效分凝系数为1.03.在30～1300℃测量了晶体a轴和c轴的热膨胀系数分别为2.08×10-6/℃,8.87×10-6/℃;测得晶体在25℃时的比热值为0.48J/(g·K).采用激光脉冲法测量了晶体的热扩散系数,并通过计算得出晶体的热导率,在25～200℃温度范围,晶体在<100方向上的热导率为6.1～4.9W/(m·K),在<001方向上的热导率为7.7～6.2W/(m·K).     

Ni(85)Al(15)系掺杂钨精矿粉不同激光功率引燃烧结合金组织及性能研究

在Ni(85)Al(15)粉末中掺杂1%(质量分数)的钨精矿粉末并压制成坯,对压坯进行激光点燃自蔓延烧结。利用XRD、SEM、硬度、磨损以及腐蚀测试等手段对烧结合金进行组织结构及性能表征。结果表明,在烧结过程中,压坯实现了自蔓延烧结。合金组织为α-Ni基体上弥散分布相,物相为NiAl、Ni3Al、WO3以及Al2O3;当功率为1100 W时,烧结合金硬度较大,达到30.7 HRC;合金的单位面积磨损量较小,为0.89×10-3g/mm2;当功率为900 W时,合金的维钝电流密度为1.15 mA/mm2,自腐蚀电位为-400 mV,钝化区间为-600~-1450 mV,在浓度为1 mol/L的H2SO4溶液中腐蚀性较佳。     

激光烧结Sr_(1.86)Ca_(0.14)NaNb_5O_(15)无Pb压电陶瓷

采用激光烧结技术,制备出相对密度为97.5%的Sr1.86Ca0.14NaNb5O15(SCNN)无Pb压电陶瓷。最佳烧结条件为:激光烧结功率密度为1.99W/mm2;激光烧结时间为60s;激光功率密度升降速率为0.50W/mm2.min。与传统炉烧SCNN陶瓷相比,激光烧结SCNN陶瓷室温下1MHz的介电常数κ从1312增长到1419,机电耦合系数k33从17%增长到了27%,压电常数d33从60pC/N提高到93pC/N。扫描电镜(SEM)观测发现:与传统炉烧陶瓷相比,激光烧结SCNN陶瓷的晶粒尺寸较小,气孔较少,Na挥发较少;陶瓷片的X射线衍射(XRD)分析表明,激光烧结陶瓷的晶粒具有一定程度的取向生长。     

Y_2O_3-MgO-Al_2O_3烧结助剂对SiC陶瓷烧结和导热性能的影响

对SiC粉体进行热处理,采用Y2O3-MgO-Al2O3烧结助剂,在1 750~1 950℃下30 MPa热压烧结1 h,制备SiC陶瓷。TG分析SiC的氧化特性,测定Zeta-电位研究SiC粉体的分散特性,测定其高温浸润性研究烧结助剂与SiC之间的亲和性。结果表明:SiC粉体热处理和提高SiC浆体的pH值,有利于提高Zeta-电位,进而提高分散均匀性;Y2O3-MgO-Al2O3烧结助剂高温下与SiC具有良好的浸润性;SiC粉体热处理明显降低了烧结温度。尽管Y2O3-MgO-Al2O3烧结助剂在高温下有一定的挥发,但是当其含量大于等于9%(质量分数)时,1 800~1 950℃下热压烧结可获得显气孔率小于等于0.19%的致密SiC陶瓷,其热导率大于190 W.m–1.K–1。