CBS玻璃掺杂铁电/铁磁复合材料性能研究

采用标准陶瓷工艺,在900℃和950℃成功制备了可应用于LTCC(低温共烧陶瓷)工艺的掺杂CBS的Ba Ti O3/N i Cu Zn复合材料。对比研究了添加CBS前后复合体系磁性能和介电性能变化。发现CBS能够减弱低频段的磁导率频散,并能在一定程度提高高频段的Q值;同时,它还能明显抑制界面极化对复合材料介电性能的影响,可使高频段的介电损耗降低至0.001。

不同熔制时间对CBS微晶玻璃性能的影响

利用不同熔制保温时间的CaO-B2O3-SiO2(CBS)玻璃粉料,制备了低温烧结的CBS玻璃陶瓷。利用SEM等分析熔制保温时间与CBS玻璃陶瓷性能的关系。试验表明:延长熔制保温时间对试样性能的影响没有明显规律,熔制保温时间设定为0.5h,试样的最佳烧结温度为850℃,介电常数为6.5,介电损耗为2.3×10-3。

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。

钛掺杂对CBS微晶玻璃晶相、微观结构及介电性能的影响

研究钛元素对CBS系微晶玻璃的晶相、微观结构和介电性能的影响。结果表明,优选试验条件为,钛掺杂含量为2%、烧结制度为以3℃/min的速率升温到玻璃软化温度(701.0℃),保温1小时,以相同速率升温到高于析晶温度20℃的温度(881.9℃)下,保温2小时后随炉冷却。通过上述试验方案获得的样品,主晶相为硅灰石,微观结构上晶粒饱满且紧密相连,空隙较少,平均粒径3~5μm,样品的介电常数分别为1.4(1 MHz)、1.3(10 MHz),介电损耗分别为3.9×10^(-3)(1 MHz)、3.8×10^(-3)(10 MHz)。

添加剂对CBS系LTCC基板的匹配性能的影响

采用水淬法制备了CaO-B2O3-SiO2(CBS)玻璃,研究了MgO替代Na2O、K2O掺杂对所制CBS玻璃的烧结性能、介电性能和热膨胀性能的影响。结果表明:MgO的替代掺杂使CBS玻璃的软化温度提高,黏度活化能增大,银离子扩散能力减弱,并使CBS玻璃与银电极匹配共烧发黄的现象得到改善。含有0.2%MgO和0.1%Na2O(质量分数)并于850℃烧结制备的CBS玻璃性能较佳:密度为2.45 g/cm3,1MHz频率下εr为5.98,tanδ为5×10–4,线膨胀系数为10.1×10–6/℃。

CaO-B_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷系生料带流延工艺研究

采用正交实验研究固含量、粘结剂和增塑剂对CBS(CaO-B2O3-SiO2)玻璃体系浆料粘度、生坯性能影响。利用STATISTICA6.0分析表明:固含量、PVB和DBP的交互作用分别对浆料粘度和生料带的可揭膜程度影响最大,单因素及其交互作用对生坯密度均无显著影响。固含量50wt%,相对CBS玻璃粉料添加2wt%蓖麻油、7.5wt%PVB、4.5wt%DBP时,制备的浆料粘度为2.1Pa.s,较适合流延,生坯体积密度达到1.6g.cm-3,且生料带较易从流延机上剥离。875℃低温烧结试样,在10GHz微波频率下测试,介电常数为6.56,介电损耗1.57×10-3。

低温烧结CaO-B_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷及其性能

在CaO-B_2O_3-SiO_2玻璃粉末中,通过添加助烧剂制备了CaO-B_2O_3-SiO_2(CBS)玻璃陶瓷材料。研究了助烧剂P2O5和ZnO的助烧作用、材料的介电性能和相组成、显微结构。分析认为,P2O5能促进低熔点玻璃相的形成,ZnO则可以提高玻璃相的粘度,扩大烧结温度范围,并防止试样变形,复合添加P2O5和ZnO可成功烧结CBS玻璃粉末;在CBS玻璃陶瓷材料中,包含有β-CaSiO3、α-SiO2和CaB2O4三种晶相,晶粒发育均匀,粒径分布较合理,大小为0.5μm左右;添加质量分数为2%的P2O5和0.5%的ZnO作烧结助剂,可制备10MHz下,εr为6.38,tanδ小于0.002的玻璃陶瓷材料;烧结温度低于900℃,可实现银、铜电极共烧,可用作LTCC材料。

CaO-B2O3-SiO2玻璃相对BaAl2Si2O8陶瓷结构与介电性能的影响

采用固相反应工艺,按化学计量比在BaO-Al 2O 3-SiO 2(BAS)基料中添加不同质量分数x(CaO-B 2O 3-SiO 2,CBS)(x=0,1%,2%,3%,4%)玻璃相合成BAS陶瓷。研究不同含量的CBS玻璃相对BAS系微波介质陶瓷的结构和介电性能的影响。结果表明:CBS玻璃相能够有效促进六方相钡长石向单斜相钡长石的转变,在x=1%时,BAS六方相完全转变为单斜相,同时BAS陶瓷的烧结温度从1400℃降低至1325℃。添加适量的CBS玻璃相后,BAS陶瓷样品密度、品质因数(Q×f)值以及谐振频率温度系数(τf)得到改善。当x=1%,烧结温度为1325℃时,可获得综合性能相对较好的BAS陶瓷,其介电性能:εr=6.43,Q×f=30846 GHz,τf=-19.01×10-^6℃^-1。

添加Li_2O的CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的性能研究

以Li2O为烧结助剂,采用DTA、XRD、SEM等分析手段研究了添加1.0～2.5wt%Li2O对CaO-B2O3-SiO2(CBS)系微晶玻璃性能的影响。结果表明:Li2O降低了CBS系微晶玻璃的玻璃转变温度和析晶温度。未添加Li2O的试样在930℃烧结,而添加Li2O的试样可以在820℃以下烧结,Li2O显著降低了试样的烧结温度。当Li2O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10MHz)。