Na_(2)O对锂铝硅微晶玻璃析晶及性能的影响

采用熔融法制备了不同Na_(2)O含量的透明锂铝硅微晶玻璃,通过DSC、XRD、FESEM等测试方法研究了不同Na_(2)O含量对玻璃析晶及性能的影响。结果表明:Na_(2)O的引入能显著降低玻璃的转变温度和析晶温度,抑制LiAlSi_(4)O_(10)晶相的析出。但Na_(2)O的引入促使微晶玻璃中析出Li_(2)Si_(2)O_(5)新相,并且随着Na_(2)O引入量的增加,Li_(2)Si_(2)O_(5)转变为主晶相。由于晶体尺寸均为纳米级,主晶相的转变对透过率影响较小,微晶玻璃的可见光透过率均高于85%。主晶相的转变有效增强了微晶玻璃的机械性能,其弯曲强度由300 MPa提升至331 MPa。Na_(2)O的引入有效增强了Na-K交换,Na_(2)O含量为4%(质量分数)的Li 2O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)微晶玻璃在410℃的KNO_(3)熔盐中交换6 h后,维氏硬度由7.108 GPa提升至7.403 GPa,弯曲强度由331 MPa提升至470 MPa。

CaO-B_2O_3玻璃助烧的零膨胀系数β-锂霞石陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备CaO-B_2O_3玻璃(简称"CB"玻璃)助烧的零膨胀系数β-锂霞石陶瓷。通过差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)手段分别对CB玻璃的热学特性和助烧后的β-锂霞石陶瓷样品的物相与显微形貌进行表征。结果表明,CB玻璃具有良好的助烧效果,可以显著降低β-锂霞石陶瓷的烧结温度(从1300℃降至1150℃),并大幅提高陶瓷的相对密度(从93.3%提高到97.4%)。加入CB玻璃助烧剂,β-锂霞石陶瓷致密性显著提高,内部无微裂纹存在。加入4wt%和6wt%CB玻璃的β-锂霞石陶瓷在室温~200℃范围内具有零膨胀系数,分别为0.02×10^(–6)/K和0.4×10^(–6)/K。然而,加入8wt%CB玻璃的β-锂霞石陶瓷样品中产生了具有高正膨胀系数的新物相LiAlO_2,使样品的热膨胀系数提高至3.46×10^(–6)/K。

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。

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。

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。

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。

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。

CaO-BaO-Al_2O_3红外玻璃的形成及制备

通过添加BaO增加了铝酸钙玻璃的成玻能力,确定了CaO-BaO-Al2O3三元系统的成玻区域:25～45 mol%的Al2O3,45～65mol%的CaO,0～18 mol%的BaO,在成玻区域内采用Hruby值研究Al2O3/CaO值和BaO含量对系统成玻能力的影响,发现当Al2O3/CaO值为0.60、BaO含量为8 mol%时,系统的成玻能力最强。以成玻能力最好的56CaO-8BaO-36Al2O3组成为基础,将真空烧结后几乎不含"水"的玻璃配合料分别在大气环境下、干燥氮气保护以及干燥氮气保护+CCl4搅拌等3种不同的条件下进行熔制,分析玻璃的红外透过光谱和残余水分含量。结果表明:采用干燥氮气保护+CCl4搅拌的方法,7mm玻璃在2.9μm的透过率接近84%,残余水分含量仅为0.0037,基本消除了OH-1的影响。

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。

Y2O3对Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃析晶的影响

中温固体氧化物燃料电池在新能源发展领域中占据重要的地位,而良好的封接玻璃对于其商业化发展影响显著,以Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃为基础,结合热膨胀曲线、物相分析(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段,探究Y2O3对其析晶行为的影响。结果表明,Y2O3的引入对于Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃的热膨胀系数影响较小,均处于11.0-11.6×10^-6℃-1之间,但根据其含量的变化与温度转变点的关系,Y2O3有助于提高玻璃的稳定性;XRD的结果显示,Y2O3的引入有利于析出Ba1.55Ca0.45SiO4晶体,同时抑制Ba0.9Ca0.1SiO3晶体的生成,再结合SEM可知Y2O3的引入有利于细化晶粒,促进单一晶体的析出,且Ba1.55Ca0.45SiO4晶粒形貌呈片状生长,Ba0.9Ca0.1SiO3晶体呈柱状生长。根据Y2O3-Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃的热稳定性及其与半电池间的断面可知,当封接玻璃中Y2O3含量为1mol%时,其与固体氧化物燃料电池间的结合性良好。

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。

CaO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃LTCC基板的烧结性能研究

CaO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃基板具有介电常数低、能与金属电极低温共烧等特性。设计了3种玻璃配方,重点研究了其烧结性能和晶相组成。通过差热分析、X射线衍射晶相分析、SEM形貌分析、烧结收缩实验以及介电性能测定等,研究了玻璃组成、粉体颗粒度和烧结制度等对材料晶相组成和性能的影响。结果表明,主晶相为硅灰石,粉体颗粒度D_(50)在2μm左右,经850℃、10min烧结,可以获得致密度高、介电常数和介电损耗低的LTCC材料。

CaO-B_2O_3-SiO_2系可析晶玻璃材料研究进展

半导体技术的持续进步使片间信号传递效率成为影响整机性能的瓶颈。多芯片组件等高密度封装作为解决方案,要求封装材料具有高频低损耗、低介电常数和良好的机械性能。CaO-B2O3-SiO2系可析晶玻璃材料能够满足这些要求,并引起了人们极大的关注与研究。综述了近年来针对CaO-B2O3-SiO2系可析晶玻璃材料的技术难点、制备工艺、掺杂剂和热分析方法等多方面研究进展,提出了该体系材料需要进一步解决的问题。

CaO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃体系烧结性能的正交研究

采用正交试验法(三因素三水平),研究烧结工艺(烧结温度、保温时间、升温速率)对自主设计的CaOB_2O_3-SiO_2微晶玻璃的介质损耗的影响,因素主次顺序为烧结温度、升温速率、保温时间。选取优化工艺(烧结温度900℃、升温速率8℃/min、保温时间10min)烧结,测定介质损耗为1.81×10^(-4),介电常数为5.6(1MHz);对样品进行XRD衍射分析,结果表明,晶相依次为CaSiO_3、CaB_2O_4和少量SiO_2;SEM形貌分析、EDS分析验证了CaSiO_3的存在;微观结构分析表明烧结温度的升高有利于晶粒长大、气孔减少、降低介质损耗。

B2O3引入量对SiO2-Al2O3-BaO-CaO-B2O3系封接玻璃性能影响

采用传统工艺制备出B2O3引入量分别为0,5.6,11.2,16.8g的SiO2-Al2O3-BaO-CaO-B2O3固体氧化物燃料电池(SOFC)封接玻璃,并通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、高温显微镜(HSM)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、电化学工作站及扫描电镜(SEM)等手段,系统研究了B2O3引入量对SOFC封接玻璃结构与封接性能(润湿性和玻璃粉烧结性、玻璃特征温度以及玻璃析晶所产生的热膨胀系数变化、玻璃-陶瓷的电性能和封接界面稳定性)的影响.结果表明:随着B2O3引入量的增加,SOFC封接玻璃结构中的[BO3]含量不断增加,[SiO4]含量不断减少;SOFC封接玻璃封接性能的变化规律取决于其结构的变化,其中B2O3引入量分别为11.2,16.8g的玻璃性能满足实际SOFC封接玻璃的要求,可用于实际SOFC单电池的封接.

La_2O_3在MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2微晶玻璃中的作用

在ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２玻璃中添加不同数量的氧化镧，采用差热分析、Ｘ射线衍射及电子显微镜等技术研究了氧化镧对玻璃析晶过程与力学性能的影响．氧化镧的加入使玻璃中析出α－堇青石相的温度降低；同时避免了高膨胀方石英相的析出．随着氧化镧加入量的增加，玻璃整体析晶能力下降，微晶玻璃中晶相含量减少，晶粒尺寸增大，微晶玻璃的弹性模量与硬度减小，断裂韧性增加，体现出大尺寸长柱状金红石晶粒的增韧作用．

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。

P2O5对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响

采用熔融法制备了不同P2O5含量的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃样品,研究了P2O5对该系微晶玻璃析晶的影响规律。结果表明:在所研究的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃中,P2O5的最大溶解量在10.0%质量分数左右,超过其饱和溶解度后将析出α-磷酸钙相。玻璃中添加4.0%质量分数P2O5时以表面析晶为主,析出晶体为钙长石和少量硅灰石。随着P2O5含量的提高,α-磷酸钙逐渐析出,同时钙长石和硅灰石的析出逐渐降低。进一步提高P2O5含量抑制了玻璃的表面析晶,促进了玻璃的分相和整体析晶。当P2O5的含量达到10%时,玻璃以整体析晶为主,在分相区内外区域析出晶体的形态非常相似,均呈现为细小粒状。

Ce^(3+)和Tb^(3+)掺杂的BaO-La_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃的发光性质

采用传统熔体冷却技术制备Ce3+和Tb3+掺杂的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃,并测试样品的吸收光谱和荧光光谱。实验结果表明:由于Ce3+在5d-4f轨道之间的电子跃迁,基础玻璃掺Ce3+后吸收截止边明显红移;掺Ce3+的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃的荧光发射光谱为峰值位于410nm附近的宽带,对应于Ce3+的5d-4f跃迁;由于SiO2比B2O3的光碱度大,玻璃的荧光发射波长,体现出随硼硅比的降低而略有红移;还原性气氛有利于提高玻璃中Ce3+的含量,从而增强发光强度;对Ce3+和Tb3+共掺玻璃,Ce3+和Tb3+在波长200～311nm间有激发带重叠,因存在竞争吸收,导致以此区间波长激发时Tb3+的发光有所减弱;Ce3+和Tb3+在311～444nm间也有激发带(或激发带与发射带)部分重叠,因Ce3+和Tb3+之间存在的辐射和无辐射能量传递导致Ce3+强烈敏化Tb3+的发光。

形核条件对Li_2O-Al_2O_3-SiO_2玻璃晶化和性能的影响

通过差热分析 (DTA)、X射线衍射分析 (XRD)和扫描电镜 (SEM)等方法 ,研究了形核条件对Li2 O Al2 O3 SiO2 (LAS)玻璃晶化和性能的影响。研究发现 ,当玻璃在最佳形核温度 74 5℃形核 2h和 6h后 ,Avrami常数n为 3 6和 3 5 ,晶体生长激活能为 2 76kJ mol和 2 80kJ mol。这表明在此形核温度下 ,改变晶化时间对玻璃的晶化影响较小。当晶化温度发生变化 ,晶化条件为 76 0℃ 2h时 ,Avrami常数降低到 2 8,晶体生长激活能增加到 312kJ mol。在 85 0℃晶化后 ,均获得了h 石英固溶体为主晶相的微晶玻璃。SEM观察发现晶粒均为等轴晶粒 ,表明析晶方式均为体积析晶。但随形核温度偏离最佳形核温度 ,从 74 5℃增加到 76 0℃ ,晶化后样品的晶粒尺寸加大 。