Nb_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)-MgO-Na_(2)O-CaO-SiO_(2)体系相平衡研究

为揭示Nb_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)-MgO-Na_(2)O-CaO-SiO_(2)多元含铌炉渣体系中的铌矿物的定向结晶规律,采用高温相平衡—冷淬—SEM-EDS/XRD/EMPA试验方法,考察了温度、钙硅比(CaO/SiO_(2))、Nb_(2)O_(5)含量等因素对炉渣相平衡关系的影响,并构建了含铌矿物结晶析出的优势相图。结果表明:铌的结晶矿物主要有三种,分别为Ca_(2)Nb_(2)O_(7)、Ca_((14-x))Nb_((2+x))Si_(8)O_((35+1.5x))和3CaO·MgO·Nb_(2)O_(5);铌先富集于液相,相较于脉石组分,含铌固相为后析出相;CaO/SiO_(2)增加会使含铌固相优势区间发生从Ca_(2)Nb_(2)O_(7)相到Ca_((14-x))Nb_((2+x))Si_(8)O_((35+1.5x))相、再到3CaO·MgO·Nb_(2)O_(5)相的转变。Ca_(2)Nb_(2)O_(7)相的优势析晶区间为:温度1050~1200℃,C/S=0.8~1.2。Nb_(2)O_(5)在Ca_((14-x))Nb_((2+x))Si_(8)O_((35+1.5x))相中的嵌布质量浓度在18.5%~19.5%。

CaO-B_2O_3-SiO_2系玻璃形成区及性能研究

采用XRD、SEM等手段,系统研究了CaO-B2O3-SiO2(CBS)系的玻璃形成范围,利用热分析结果计算了玻璃的析晶参数β。结果表明:纯CBS玻璃形成范围是x(B2O3)为10%～75%,x(SiO2)为0～45%,x(CaO)为25%～55%;整个玻璃形成区比较窄,并向B2O3方向伸展。添加x(Al2O3)为10%可以改善玻璃的失透,提高玻璃体的形成能力,使烧结后εr变化不大,由6.43变为6.31,tanδ显著增加,由0.0009增至0.0020。试样的主要晶相为CaB2O4、α-石英和CaSiO3。

CaO-B_2O_3-SiO_2系LTCC流延生料带研制

研究了CaO-B2O3-SiO2系LTCC流延生料带的固含量对干燥收缩系数α以及生料带微观结构的影响。结果表明,生料带的α随着固含量的增加而增大,w(固含量)为40%,45%,50%和55%浆料的α分别为0.35,0.43,0.53和0.57。w(固含量)为50%的生料带上下表面颗粒分布最为均匀致密,烧成生料带的介电性能优良:εr≈6.5,tanδ<0.002(10GHz),适用于无源集成电路基片。

硼硅酸玻璃对CaO-B_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷结构和性能的影响

采用在CaO-B2O3-SiO2（CBS）玻璃中添加硼硅酸玻璃的方式制备了低温烧结的CBS复相玻璃陶瓷,系统地研究了其对CBS玻璃陶瓷10MHz下的介电常数及热膨胀系数的影响规律。利用DSC,XRD和SEM微观结构分析方法,研究了试样的性能与结构的关系。研究结果表明：硼硅酸玻璃与CBS玻璃具有很好的相容性,硼硅酸玻璃的添加量在0～40%（质量分数,下同）的范围内均可在850℃烧结。硼硅玻璃能有效降低体系的介电常数,实现介电常数在5.6～6.6范围内可调;硼硅玻璃的添加量小于20%时,膨胀系数增加幅度较小,随着硼硅玻璃量的增加,膨胀系数显著增大,其原因是随着硼硅酸玻璃添加量的增加,生成了具有低介电常数、高膨胀系数的-αSiO2。

二次烧成对CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃结构和性能的影响

研究一次和二次烧成对CaO-B2O3-SiO2(CBS)微晶玻璃的烧结性能与介电性能的影响。用X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析探讨二次烧成对CBS微晶玻璃的微观结构与介电性能的关系。结果表明:与一次烧成相比,二次烧成能够促进玻璃体中的小晶粒生长,试样的收缩率和体积密度有所增加,有利于介电常数提高和介质损耗的降低,且体系中没有出现新的晶相;875℃烧结的试样,X/Y轴收缩率均为14.33%,体积密度达到2.46 g/cm3,10MHz介电常数和损耗相应为6.21和3.5×10-3,热膨胀系数为11.86×10-6/℃,抗折强度为157.36MPa。

CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的低温烧结机理

研究了CaO -B2 O3 -SiO2 系微晶玻璃的烧结过程、析晶机制、微观结构以及介电性能等。该材料能够在 85 0℃的低温烧结 ,烧结体具有良好的介电性能 (εr=4 .975 ,tgδ≤ 0 .0 0 1,1GHz)。微观结构主要为 75 %～ 80 %体积百分比的晶相 (晶粒尺寸为 5 0～ 10 0nm)、少量的残余玻璃相和气孔 ;主要晶相为CB(CaO .B2 O3 )、C6S4(6CaO .4SiO2 )和CS(CaO .SiO2 )。该材料适用于高频电子元器件等领域。

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)。

B_2O_3对CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-CaF_2五元精炼渣系熔化特性的影响

通过半球点法研究了B2O3对40．5％-70．0％CaO-19％-45％Al2O3-SiO2-MgO-CaF2五元渣系熔化温度和完全熔化时间的影响。实验结果表明,当渣中CaO含量为40．5％～60％,CaF2 2％-10％,(B2O3％)/ (CaF2％)为0．17～0．33时,渣系的熔化温度较不加B2O3的五元渣平均降低30℃,完全熔化时间平均降低49 s。合适的多元脱硫精炼渣系的成分为60％CaO,19％-30％AlO3,≤10％(MgO+SiO2),2％～6％CaF2, (B2O3)／(CaF2)=0．17。

CaO-B_2O_3-SiO_2-TiO_2系保护渣配位结构的计算模拟

针对新型无氟保护渣CaO-B2O3-SiO2-TiO2四元渣系,采用分子动力学模拟的方法,对该保护渣系的微观结构进行了模拟计算,分析了CaO-B2O3-SiO2-TiO2渣系的配位结构,并考察了TiO2含量对保护渣配位结构的影响规律。研究表明:该渣系中硼的配位结构只存在三配位的三角体和四配位的四面体,而Ti与O之间主要以六配位的八面体结构形式存在;随着TiO2含量的增加,保护渣微观结构中Si、B、Ti的配位形式将发生明显变化,分别向四配位结构、三配位结构及五配位结构转化。

Sm^(3+)/Ce^(3+)/Tb^(3+)共掺CaO-B_2O_3-SiO_2发光玻璃的制备及发光性能研究

采用高温熔融法制备了Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺杂的CaO-B2O3-SiO2发光玻璃材料,并用荧光分光光度计和CIE色度坐标对其发光性能进行了研究。发射光谱表明,在374nm激发下,Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺杂CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的发射光谱中同时观测到了红橙光、蓝光和绿光的发射带,这些发射带的混合实现了白光发射。此外,在Sm2O3和Tb4O7含量不变的情况下,随着CeO2含量的减小,Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺杂发光玻璃的发光颜色在白光区逐渐由蓝光区附近过渡到黄光区附近。

烧结助剂对CaO-B_2O_3-SiO_2介电陶瓷结构与性能的影响

以CaO-B_2O_3-SiO_2(CBS)系微波介质陶瓷为基体材料,采用ZnO和Na_2O作为烧结助剂,研究了其微观结构、相组成及介电特性。研究结果表明:ZnO在烧结过程中与B_2O_3及SiO_2生成低熔点玻璃相,促进以片状集合体形式存在的CaSiO_3晶相合成,显著降低了材料的致密化温度;Na_2O虽可促进烧结,但会破坏硅灰石晶体结构,导致微波介电性能显著降低:2％(摩尔分数)ZnO取代CaO,在1000℃保温2h,具有较好的微波个电性能:ε_4为5.4。Q·f为22000GHz测试频率f_0为8.5GHz)。

含碱金属离子的CaO-B_2O_3-SiO_2系玻璃陶瓷性能研究

研究了碱金属氧化物对CaO-B2O3-SiO2(CBS)系玻璃陶瓷的软化析晶温度以及材料的烧结、介电等方面性能的影响。结果表明:对于添加双碱的CBS玻璃,随双碱金属离子半径增大软化温度呈升高趋势,而析晶峰值温度呈降低趋势。Na2O和K2O添加对于改善CBS系玻璃陶瓷烧结性能效果更好,试样内部晶粒分布均匀、结构致密。烧成试样主晶相均为CaSiO3,CaB2O4和石英。试样的介电常数和介电损耗随频率的增加而减小。随着测试温度的升高,试样的介电常数略有增加,而介电损耗呈降低趋势。

Mgo-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系富硼渣表面张力的计算

基于熔渣结构的离子与分子共存理论和Butler方程建立了MgO-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系表面张力计算模型,计算了该体系及其子体系表面张力值,考察了熔渣表面张力随熔渣组分的变化规律,以期为富硼渣调控和综合利用提供参考。结果表明:本模型计算的熔渣表面张力值与实验值吻合较好,模型平均相对误差为9.03%。含B_2O_3的二元体系中,B_2O_3组元显著降低熔渣表面张力,纯氧化物表面张力值与形成氧化物阳离子的静电势及氧化物中离子键的分数有关。含B_2O_3的多元体系中,熔渣表面张力随着B_2O_3含量的增加而显著降低,但随着MgO和SiO_2质量比、CaO含量和Al_2O_3含量的增加而逐渐增大,且CaO和Al_2O_3含量对含B_2O_3渣表面张力的影响基本相当。

低温共烧CaO-B_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃的分相与析晶

CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃基板具有低的介电常数和与金属电极低温共烧的特性。在CaO-B2O3-SiO2相图的低共融区域设计了3个系列9种玻璃配方,通过差热分析和X-射线衍射分析研究了玻璃组成和它们的分相析晶行为。研究表明:在该组成区,析出主要晶相为硅灰石、硼钙石和石英,而基板材料所要求的性能可以通过控制微晶玻璃晶相及其数量得以实现。

CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能及渣系结构分析

为研究硼泥质量分数对CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能和渣系结构的影响,分别采用半球点法和旋转柱体法测定了渣系的熔化温度和黏度,并通过X射线衍射分析和拉曼光谱对渣系的物相组成和渣系中硅酸盐微结构单元的变化规律进行了研究,进一步解释了硼泥对试验渣系熔化性能的影响机理.结果表明:随着硼泥质量分数的增加,渣系的熔化温度和黏度均降低,在1 200℃时,当硼泥质量分数从5%增加到15%时,渣系的黏度从3.0 Pa·s以上降低到0.5 Pa·s以下.XRD分析结果显示:试验渣系的主要物相为2CaO·SiO_2和低熔点的钙镁硅酸盐相如Ca_(14)Mg_2(SiO_4)_8,Ca_5MgSi_3O_(12)和Ca_3Mg(SiO_4)_2,还有少量的CaO·B_2O_3相,这些低熔点物相的形成导致渣系的熔化温度降低.拉曼光谱结果显示:随着硼泥质量分数的增加,渣系中复杂的硅酸盐网络开始解体,导致渣系中非桥氧的数目增加,桥氧的数目减少,使得渣系的黏度降低,这与上述黏度试验的测定结果一致.

CaO-ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃/Al_2O_3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。

Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料的制备及其性能研究

对磷酸银复合材料制备及光催化性能进行了研究。讨论了水热温度、反应溶液的酸碱度等对Cu_(2)O制备的影响。同时,比较了不同摩尔百分比Ag_(3)PO_(4)含量的Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料的光催化降解活性。结果显示,球状Cu_(2)O颗粒制备条件为:温度100℃,pH值为10。采用直接沉淀法Ag_(3)PO_(4)纳米颗粒能够均匀附着Cu_(2)O表面,达到最佳复合效果。Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料光催化活性高于纯Cu_(2)O,随着Ag_(3)PO_(4)的摩尔百分量的增加,复合光催化剂的催化性能先是增强后逐渐减弱。60%Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O时,催化活性最强,90 min内罗丹明B几乎完全降解。

CaO-B_2O_3-SiO_2系LTCC基板材料的制备及烧结

通过高温熔融法制备的CaO-B2O3-SiO2(CBS)系玻璃粉体(A料)与固相合成法制备的CaO-B2O3-SiO2-Al2O3粉体(B料)按照质量比7:3混合,烧结制备CBS系LTCC材料,研究不同烧结温度对材料性能的影响。结果表明:在850℃下烧结的CBS玻璃陶瓷致密性好,x-y方向收缩率为15.16%,密度为2.642g/cm3,εr=5.99(1MHz),tanδ<3.93×10-4(1MHz),抗弯强度σ=165MPa,具有良好的综合性能,可用作LTCC基板材料。

粒度对CaO-B_2O_3-SiO_2系LTCC材料性能的影响

用行星球磨机把相同原料球磨不同时间后,制得了不同粒度的CaO-B2O3-SiO2系用于制造LTCC的粉体材料;采用统一的固相烧结陶瓷工艺过程把LTCC粉体材料制备成陶瓷;研究了粉体粒度对瓷体晶相组成、微观形貌及析晶温度等物理性能的影响。结果表明,粉体粒度减小有助于烧结,但粒度过小会使液相在烧结过程中过早出现并包裹住未及排出的气体,从而导致瓷体结构不致密。最终确定球磨时间为7h,中位径为1.29μm,比表面积为7.344m2/g的粉体有较好的综合性能,用其制得的LTCC εr为6.053,tanδ为2.33。

低温烧结CaO-B_2O_3-SiO_2玻璃陶瓷及其性能研究

低温烧结制备了添加晶核剂S(CaCO3,H3BO3,SiO2为原料)的CaO-B2O3-SiO2(CBS)玻璃陶瓷。研究了晶核剂S对所制CBS的主晶相及其性能的影响。结果表明:在CBS玻璃陶瓷中,包含β-CaSiO3、α-SiO2和CaB2O4三种晶相,晶核剂S能促进主晶相的形成,提高析晶度。S的添加量为质量分数8%时,所得到CBS性能最好:εr=6.11,tanδ=0.0009,弯曲强度σf≥220 Mpa。