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微波烧结微波介质陶瓷的研究进展

材料导报 2022年第3期36卷 130-139页

作者：刘锦梁炳亮张建军艾云龙南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063

随着通信行业的发展,尤其是5G商用时代的来临,微波介质陶瓷的开发与探索成了近年来的研究热点。目前通常采用常压固相烧结的方式来制备微波介质陶瓷,但烧结温度较高、加热速度慢,且烧结时间过长,不仅会导致资源的损耗,还可能导致晶粒的... 详细信息

随着通信行业的发展,尤其是5G商用时代的来临,微波介质陶瓷的开发与探索成了近年来的研究热点。目前通常采用常压固相烧结的方式来制备微波介质陶瓷,但烧结温度较高、加热速度慢,且烧结时间过长,不仅会导致资源的损耗,还可能导致晶粒的异常长大。为了降低陶瓷材料的烧结温度,通常会添加烧结助剂,如B_(2)O_(3)、CuO等,但加入烧结助剂会引入第二相从而影响微波介电性能。作为一种高效的烧结方法,微波烧结技术是在烧结过程中通过微波与材料粒子的相互作用或微波与基本微观结构耦合产生的热量进行加热,不仅能降低烧结温度、缩短烧结时间,还能改善材料的显微组织,因此,近年来微波烧结成为研究者关注的焦点。采用微波烧结制备的微波介质陶瓷在各个领域中都有应用,如Mg_(2)TiO_(4)陶瓷用于多层电容器和微波谐振器,BaTiO_(3)陶瓷用于多层陶瓷电容器(MLCC)和随机存取存储器(RAM),MgTiO_(3)陶瓷用于微波滤波器、通信天线和微波频率全球定位系统,TiO_(2)陶瓷用于电容器和低温共烧陶瓷基板等。不仅如此,采用微波烧结制备的微波介质陶瓷还表现出优异的化学稳定性和力学性能,如LiAlSiO_(4)基陶瓷、MgO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)基陶瓷等在多层陶瓷基板与微波集成电路中都有广泛的应用。微波烧结技术为制备优异的材料提供了可能,还可用于在各种粉末的制备,实现性能的进一步提升。本文综述了微波烧结制备微波介质陶瓷的研究进展,总结了常规烧结和微波烧结对材料性能的影响,并指出采用微波烧结制备的微波介质陶瓷目前存在的问题与发展趋势。

关键词：微波烧结微波介质陶瓷微波介电性能微波谐振器

微波烧结制备ZrO_(2)-AlN复合陶瓷的微观结构与性能研究

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无机材料学报 2021年第11期36卷 1231-1236页

作者：牟庭海许文涛凌军荣董天文秦梓轩周有福福建师范大学化学与材料学院福州350007 中国科学院福建物质结构研究所光电材料化学与物理重点实验室福州350002 福建光电信息科技创新实验室福州350108

氧化锆(ZrO_(2))陶瓷具有出色的机械性能,但其应用受到低热导率(Thermal Conductivity,TC)的限制。本研究设计并通过微波烧结制备了高热导率氧化锆-氮化铝(AlN)复合陶瓷,优化制备条件后,抑制了两种物质之间的反应,获得了致密的复合陶瓷... 详细信息

氧化锆(ZrO_(2))陶瓷具有出色的机械性能,但其应用受到低热导率(Thermal Conductivity,TC)的限制。本研究设计并通过微波烧结制备了高热导率氧化锆-氮化铝(AlN)复合陶瓷,优化制备条件后,抑制了两种物质之间的反应,获得了致密的复合陶瓷(相对密度>99%),详细研究了该复合陶瓷的组织演变、热学性能和力学性能。研究结果表明,随着AlN含量的增加,复合陶瓷的室温下热导率、热扩散系数和热容增加,分别达到41.3 W/(m·K)、15.2 mm^(2)/s和0.6 J/(g·K)。这种具有高热导率和抗热震性的ZrO_(2)-AlN复合复合陶瓷在能源系统的高温热交换材料领域具有广阔的应用前景。

关键词：氧化锆氮化铝复合陶瓷微波烧结热导率

微波烧结制备钨锇混合基扩散阴极及其发射性能

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粉末冶金技术 2023年第3期41卷 199-209页

作者：刘伟胡志凯李世磊周帆杨韵斐张小可谢元峰王金淑北京工业大学材料与制造学部北京100124 有研工程技术研究院有限公司北京101407

采用固–液混合法制备出不同锇(Os)含量(原子数分数)的亚微米级钨锇混合粉体,通过微波烧结获得了孔道结构均匀的钨锇混合基扩散型阴极。电子发射测试结果表明,元素Os的加入使浸渍型钨基阴极的发射性能有明显提高。对比不同锇含量的混合... 详细信息

采用固–液混合法制备出不同锇(Os)含量(原子数分数)的亚微米级钨锇混合粉体,通过微波烧结获得了孔道结构均匀的钨锇混合基扩散型阴极。电子发射测试结果表明,元素Os的加入使浸渍型钨基阴极的发射性能有明显提高。对比不同锇含量的混合基阴极,发现W-25Os阴极(Os原子数分数为25%)具有相对较低的逸出功和较高的发射电流密度,其在1100℃时脉冲发射电流密度为42.86 A·cm^(-2),斜率为1.40,发射电流密度是同等工作条件下传统钡钨阴极的1.7倍,达到了覆膜M型阴极的电子发射水平。W-25Os混合基阴极的有效逸出功最低为1.93 eV,有利于活性自由钡(Ba)的生成,表层元素摩尔比Ba:(W+Os)为0.83:1.00,比传统钡钨阴极中Ba:W(约为0.50:1.00)摩尔比有了明显提高。

关键词：微波烧结混合基阴极锇电子发射功函数

微波烧结温度对ZrO_(2)陶瓷复合材料微观结构及增韧机理研究

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功能材料 2023年第6期54卷 6167-6171,6193页

作者：李杨卢红巧周灵欧阳丽君付莹欣王柏力遵义医科大学附属口腔医院贵州遵义563000 遵义医科大学口腔医学院贵州遵义563000

ZrO_(2)陶瓷具有高强度和高韧性的特点,在口腔修复材料方面具有广泛应用。以8%(摩尔分数)Y_(2)O_(3)为稳定剂,Al_(2)O_(3)为添加相,制备了ZrO_(2)陶瓷复合材料,研究了1300~1450℃微波烧结温度对ZrO_(2)陶瓷复合材料微观组织和力学性能... 详细信息

ZrO_(2)陶瓷具有高强度和高韧性的特点,在口腔修复材料方面具有广泛应用。以8%(摩尔分数)Y_(2)O_(3)为稳定剂,Al_(2)O_(3)为添加相,制备了ZrO_(2)陶瓷复合材料,研究了1300~1450℃微波烧结温度对ZrO_(2)陶瓷复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,微波烧结制备出的ZrO_(2)陶瓷复合材料均为四方相结构,高温烧结后未出现新的产物,1400℃烧结陶瓷的半峰宽最小,结晶度最高,且气孔数量最少,组织最为致密。随着微波烧结温度的升高,ZrO_(2)陶瓷复合材料的密度和硬度均先增大后减小,当微波烧结温度为1400℃时,试样的密度和硬度均达到最大值,分别为5.46 g/cm^(3)和14.15 GPa。抗弯强度和断裂韧性随微波烧结温度的增大先升高后降低,当微波烧结温度为1400℃时,试样的抗弯强度和断裂韧性均达到最大值,分别为566.95 MPa和11.85 MPa·m^(1/2)。综合分析可知,1400℃烧结的ZrO_(2)陶瓷复合材料具有较高的抗开裂的能力,在口腔修复材料方面有着广阔的应用前景。

关键词：微波烧结 ZrO_(2)陶瓷复合材料微观形貌力学性能

微波烧结复杂刃形TiB基陶瓷刀具的设计制备及力学性能

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复合材料学报 2023年

作者：季文彬王子豪戴士杰程鹏翔吴润禾河北工业大学机械工程学院

基于微波烧结的特点，设计了复杂刃形TiB2基陶瓷刀具的结构参数。利用有限元仿真，研究了在车削球墨铸铁QT450时刀具结构参数对车削力和车削温度的影响。确定了复杂刃形TiB2基陶瓷刀具的最优刀具前角为5°、后角为6°、刀尖圆弧半径为0.... 详细信息

基于微波烧结的特点，设计了复杂刃形TiB2基陶瓷刀具的结构参数。利用有限元仿真，研究了在车削球墨铸铁QT450时刀具结构参数对车削力和车削温度的影响。确定了复杂刃形TiB2基陶瓷刀具的最优刀具前角为5°、后角为6°、刀尖圆弧半径为0.8mm。采用微波烧结技术制备了复杂刃形TiB2基陶瓷刀具，研究了压制压力和保压时间对复杂刃形TiB2基陶瓷刀具的相对密度、力学性能和微观组织的影响。结果表明，压制压力对晶粒的异常生长影响较大，合理的压制压力可以抑制晶粒的异常长大，改善刀具断裂模式，进而提高刀具性能。合理的保压时间可以使刀具表面的白色相分局均匀，防止聚集，这有利于刀具断裂韧度的提高。在压制压力为200MPa，保压时间为4min时，刀具各部位尺寸收缩率较为平均，成形精度较高，致密度最高，微观组织更加均匀，晶粒排列更加紧密，综合力学性能最优。

关键词：刀具结构微波烧结压制压力保压时间力学性能

微波烧结工艺对NbC-10 vol%Ni金属陶瓷组织与性能的影响

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材料热处理学报 2022年第12期43卷 10-18页

作者：杨植富唐思文张浩刘骞吕峥湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学高温耐磨材料及制备技术湖南省国防科技重点实验室湖南湘潭411201 深海深地矿产资源开发技术与装备教育部工程研究中心湖南湘潭411201

以NbC粉末和Ni粉末为原料,采用微波烧结技术制备了NbC-10 vol%Ni金属陶瓷,研究烧结温度和保温时间对NbC-10 vol%Ni金属陶瓷组织与力学性能的影响。结果表明:采用微波加热烧结可以在较短时间内获得组织均匀细小且完全致密的NbC-10 vol%N... 详细信息

以NbC粉末和Ni粉末为原料,采用微波烧结技术制备了NbC-10 vol%Ni金属陶瓷,研究烧结温度和保温时间对NbC-10 vol%Ni金属陶瓷组织与力学性能的影响。结果表明:采用微波加热烧结可以在较短时间内获得组织均匀细小且完全致密的NbC-10 vol%Ni金属陶瓷材料。随着烧结温度的升高和保温时间的延长,NbC-10 vol%Ni金属陶瓷的断裂韧性和弯曲强度呈现先升高后降低的趋势。在1390℃保温15 min时NbC-10 vol%Ni金属陶瓷具有较高的综合力学性能,其弯曲强度、维氏硬度与断裂韧性分别为1139 MPa、1119 HV30和12.5 MPa·m1/2。

关键词： NbC-Ni 金属陶瓷微波烧结微观组织力学性能

微波烧结原位合成TiC增强钛复合材料的性能

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材料研究学报 2021年第4期35卷 277-283页

作者：胡满银欧阳德来崔霞杜海明徐勇南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063 江西师范大学南昌330022

以纳米管(MWCNTs)和纯钛为原料,用微波烧结法原位合成TiC增强钛基复合材料,研究了这种材料的组织和性能并探讨了Ti C增强相的生成机理。结果表明,微波烧结时MWCNTs与Ti原位生成TiC增强相。MWCNTs的添加量(质量分数,下同)低于1%时TiC呈... 详细信息

以纳米管(MWCNTs)和纯钛为原料,用微波烧结法原位合成TiC增强钛基复合材料,研究了这种材料的组织和性能并探讨了Ti C增强相的生成机理。结果表明,微波烧结时MWCNTs与Ti原位生成TiC增强相。MWCNTs的添加量(质量分数,下同)低于1%时TiC呈现颗粒状且分布均匀,Ti基体致密;MWCNTs的添加量高于1.5%时TiC呈树枝晶形貌,Ti基体的组织粗化使复合材料出现较多的孔洞。MWCNTs的添加使材料由粘着磨损为主转变为磨粒磨损为主。随着MWCNTs添加量的提高,复合材料的显微硬度先提高后降低。MWCNTs添加量为1%的复合材料显微硬度最高(约为527HV)、耐磨性能最好(摩擦系数约为0.35)。与纯钛相比,TiC增强钛基复合材料的显微硬度提高了1.2倍,摩擦系数降低了0.4。

关键词：复合材料微波烧结 TiC 原位合成 TiC增强钛基复合材料

微波烧结生物医用多孔Ti-23%Nb形状记忆合金的参数优化（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2018年第4期28卷 700-710页

作者： Mustafa K.IBRAHIM E.HAMZAH Safaa N.SAUD E.M.NAZIM A.BAHADOR Faculty of Mechanical Engineering Universiti Teknologi Malaysia Faculty of Information Sciences and Engineering Management & Science University

采用微波烧结法成功制备多孔Ti-23%Nb(摩尔分数)形状记忆合金(SMAs)(不含造孔剂)。研究微波烧结对合金显微组织、相组成、相变温度、力学性能和形状记忆效应的影响。结果表明,烧结时间和温度对合金密度和孔隙度大小的影响较大,在900℃... 详细信息

采用微波烧结法成功制备多孔Ti-23%Nb(摩尔分数)形状记忆合金(SMAs)(不含造孔剂)。研究微波烧结对合金显微组织、相组成、相变温度、力学性能和形状记忆效应的影响。结果表明,烧结时间和温度对合金密度和孔隙度大小的影响较大,在900℃下烧结30 min的Ti-23%Nb SMA具有最小的孔径和最均匀的孔形状。多孔Ti-Nb SMA的显微组织主要含有针状和片状的α"、α和β相,且体积分数随烧结时间和温度不同而变化。由于β相稳定元素的含量较高,因此β相含量最多,而α和α"相的含量较少。900℃烧结30 min的样品呈现最优的极限强度和应变,而1200℃烧结30 min的样品则具有最高的超弹性。这些合金的弹性模量较低,可以避免"应力屏蔽"效应。因此,微波加热可以应用于烧结生物医用Ti合金并提高其力学性能。

关键词：生物医用Ti-23%Nb合金微波烧结显微组织相变温度力学性能

微波烧结对45S5生物微晶玻璃结构与性能的影响

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中国陶瓷 2022年第12期58卷 19-27页

作者：沈思伟徐文策韩港张宇轩吴楠楠欧阳顺利内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 内蒙古科技大学理学院包头014010

以商业化45S5生物活性玻璃粉为原料,采用微波烧结与普通烧结(热辐射)制备Na_(2)O-CaO-SiO_(2)-P_(2)O_(5)系生物微晶玻璃,研究烧结机制对微晶玻璃结构与性能的影响。通过DSC,XRD,Raman及SEM对不同烧结工艺制备样品的热力学,物相结构进... 详细信息

以商业化45S5生物活性玻璃粉为原料,采用微波烧结与普通烧结(热辐射)制备Na_(2)O-CaO-SiO_(2)-P_(2)O_(5)系生物微晶玻璃,研究烧结机制对微晶玻璃结构与性能的影响。通过DSC,XRD,Raman及SEM对不同烧结工艺制备样品的热力学,物相结构进行表征。进一步,采用AFM测试样品的杨氏模量,普通烧结样品杨氏模量在45~65 GPa范围,微波烧结样品杨氏模量在40~60 GPa范围。结果表明,微波效应优化了微晶玻璃晶相组织,使其结构更加致密,并且各样品中杨氏模量分布更加均匀。

关键词：微晶玻璃微波烧结拉曼光谱微波非热效应生物材料烧结方式