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烧结助剂对Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)固态电解质导电性能的影响

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功能材料 2022年第1期53卷 1117-1122页

作者：戴丽静王晶史忠祥于丽娜时军大连交通大学辽宁省无机超细粉体制备及应用重点实验室辽宁大连116028

采用溶胶凝胶法制备了Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)固态电解质,研究了不同烧结助剂对LATP固态电解质离子电导率的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)等方法探究了样品的晶体结构、形貌... 详细信息

采用溶胶凝胶法制备了Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)固态电解质,研究了不同烧结助剂对LATP固态电解质离子电导率的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)等方法探究了样品的晶体结构、形貌特征以及离子导电性能。研究结果表明,虽然添加烧结助剂会产生少量二次相,仍有助于提高固态电解质的电导率。引入不同烧结助剂提高LATP固态电解质电导率的机制不同,Li_(3)PO_(4)以促进晶粒长大,减少晶界数量来促进锂离子迁移,B_(2)O_(3)是通过弱化晶界来提高离子电导率,LiBF_(4)则是通过促进传质,减少孔隙,提高固态电解质致密化实现离子电导率的提高;3种烧结助剂中以添加LiBF_(4)提高固态电解质的电导率效果最佳,当LiBF_(4)的添加量为3%(质量分数)时,获得的固态电解质电导率高达8.5×10^(-4)S/cm。

关键词：烧结助剂固态电解质致密性二次相电导率

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烧结助剂对锆酸钙材料性能的影响

耐火材料 2023年第5期57卷 407-411页

作者：路跃刘国齐杨文刚燕鹏飞马渭奎李红霞中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室河南洛阳471039 山西沁新能源集团股份有限公司山西长治046500

锆酸钙材料是一种具有潜在应用前景的高温合金熔炼用坩埚材料,以电熔锆酸钙(CaZrO_(3))为主原料,添加少量(加入质量分数为0.5%~2.0%)的TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)、CeO_(2)、Y_(2)O_(3)粉体作为烧结助剂,在150 MPa下压制成?30 m... 详细信息

锆酸钙材料是一种具有潜在应用前景的高温合金熔炼用坩埚材料,以电熔锆酸钙(CaZrO_(3))为主原料,添加少量(加入质量分数为0.5%~2.0%)的TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)、CeO_(2)、Y_(2)O_(3)粉体作为烧结助剂,在150 MPa下压制成?30 mm×7 mm的坯体,经1650℃保温3 h烧成。研究了烧结助剂种类及其加入量对锆酸钙材料烧结程度、物相组成及显微结构的影响。结果表明:1)添加2%(w)TiO_(2)时试样烧结性能最优,这是由于发生固溶反应促进了材料的烧结;2)Al_(2)O_(3)的加入量为1%(w)较适宜,由于产生液相促进了材料的烧结,烧后试样中平均晶粒尺寸为10~30μm;3)Y_(2)O_(3)的加入量为0.5%(w)较适宜,由于发生固溶反应促进了材料的烧结,烧后试样中平均晶粒尺寸为10~50μm。

关键词：锆酸钙烧结助剂相对密度晶粒尺寸

温度和助剂含量对放电等离子烧结SiC陶瓷的影响

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材料工程 2023年第3期51卷 52-58页

作者：高丁孙世杰焦健中国航发北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室北京100095

采用Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-CaO作为烧结助剂制备SiC陶瓷,通过阿基米德排水法、XRD、SEM、TEM及维氏硬度测试等方法,探究烧结温度及烧结助剂含量对SiC陶瓷相对密度、物相结构、微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1300~1800℃下,Si... 详细信息

采用Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-CaO作为烧结助剂制备SiC陶瓷,通过阿基米德排水法、XRD、SEM、TEM及维氏硬度测试等方法,探究烧结温度及烧结助剂含量对SiC陶瓷相对密度、物相结构、微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1300~1800℃下,SiC陶瓷相对密度、硬度以及断裂韧性都呈现出先增加后降低的趋势,在1700℃达到最大值;1700~1800℃发生了β-SiC向α-SiC的相变;减少烧结助剂含量会增加晶界结合强度,提升硬度,并抑制晶粒生长;在1700℃和7%(质量分数)烧结助剂含量的条件下,获得了最佳的烧结效果,相对密度、硬度和断裂韧度分别为97.9%,23.3 GPa和4.1 MPa·m^(1/2)。

关键词：碳化硅烧结温度烧结助剂微观形貌力学性能

烧结助剂对Si_(3)N_(4)陶瓷导热性能影响的研究现状

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耐火材料 2022年第6期56卷 548-552页

作者：郭红丽姚灿程本军顾强中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司河南洛阳471039 中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083

综述了一元烧结助剂、二元烧结助剂和三元烧结助剂对Si_(3)N_(4)陶瓷导热性能的影响。通过综合分析可知:烧结助剂的引入可降低Si_(3)N_(4)陶瓷的烧结温度,提高Si_(3)N_(4)陶瓷的致密度;也可降低Si_(3)N_(4)陶瓷中玻璃相和氧含量,从而使S... 详细信息

综述了一元烧结助剂、二元烧结助剂和三元烧结助剂对Si_(3)N_(4)陶瓷导热性能的影响。通过综合分析可知:烧结助剂的引入可降低Si_(3)N_(4)陶瓷的烧结温度,提高Si_(3)N_(4)陶瓷的致密度;也可降低Si_(3)N_(4)陶瓷中玻璃相和氧含量,从而使Si_(3)N_(4)晶粒长大,使晶粒接触更加紧密。进而有效改善Si_(3)N_(4)陶瓷的导热性能。其中,二元烧结助剂对Si_(3)N_(4)陶瓷导热性能影响最大,通过适量调整烧结助剂的含量或烧结助剂间的比例可得到热导率较高的Si_(3)N_(4)陶瓷。

关键词： Si_(3)N_(4)陶瓷烧结助剂热导率致密度

功率模块封装用高强度高热导率Si_(3)N_(4)陶瓷的研究进展

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无机材料学报 2023年第10期38卷 1117-1132页

作者：付师杨增朝李江涛中国科学院理化技术研究所低温重点实验室北京100190 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

随着以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体的崛起,电力电子器件向高输出功率和高功率密度的方向快速发展,对用于功率模块封装的陶瓷基板材料提出更高的性能要求。传统的Al_(2)O_(3)和AlN陶瓷由于热导率较低或力学性能较差,均不能满足... 详细信息

随着以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体的崛起,电力电子器件向高输出功率和高功率密度的方向快速发展,对用于功率模块封装的陶瓷基板材料提出更高的性能要求。传统的Al_(2)O_(3)和AlN陶瓷由于热导率较低或力学性能较差,均不能满足新一代功率模块封装的应用需求,相较之下,新发展的Si_(3)N_(4)陶瓷因兼具高强度和高热导率,成为最具潜力的绝缘性散热基板材料。近年来,研究人员通过筛选有效的烧结助剂体系,并对烧结工艺进行优化,在制备高强度高热导率Si_(3)N_(4)陶瓷方面取得一系列突破性进展。另外,伴随覆铜Si_(3)N_(4)陶瓷基板工程应用的推进,对其制成的基板的力、热和电学性能的评价也成为研究热点。本文从影响Si_(3)N_(4)陶瓷热导率的关键因素出发,重点对通过烧结助剂的选择和烧结工艺的改进来提高Si_(3)N_(4)陶瓷热导率的国内外工作进行综述。此外,首次系统总结并介绍了Si_(3)N_(4)陶瓷基板的介电击穿强度以及覆铜后性能评价研究的最新进展,最后展望了高热导率Si_(3)N_(4)陶瓷基板的未来发展方向。

关键词：氮化硅热导率力学性能烧结助剂烧结工艺综述

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烧结助剂对氮化硅陶瓷力学性能的影响

材料与冶金学报 2023年第3期22卷 230-235页

作者：叶超超王伟茹红强王远鑫刘家臣天津大学材料科学与工程学院天津300350 东北大学材料科学与工程学院沈阳110819 浙江恒基永昕新材料股份有限公司浙江宁波315500

使用Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)和MgO-Y_(2)O_(3)两种烧结助剂进行对比实验,分别利用热压和气压烧结完成氮化硅粉体的致密化烧结,探究了Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)和MgO-Y_(2)O_(3)两种烧结助剂对氮化硅(Si_(3)N_(4))陶瓷材料致密化、抗折强度和疲劳寿命的影响,并分析了材料抗折强度的韦布尔分布.结果表明:MgO-Y_(2)O_(3)作为烧结助剂时,两种烧结方式下热压烧结制备的Si3N4陶瓷材料力学性能更佳,且材料的抗折强度、维氏硬度和弹性模量与Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)作为烧结助剂热压烧结时相比分别提高了19%,4%和17%;利用SEM和阿基米德法分析后发现,造成这一现象的主要原因是材料的相对致密度及微观结构发生变化.

关键词：氮化硅烧结助剂力学性能

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碳化硅陶瓷导热性能的研究进展

材料工程 2023年第1期51卷 64-75页

作者：董博余超邓承继祝洪喜丁军唐慧武汉科技大学、省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

SiC陶瓷具有优异的力学性能、热学性能、抗热震性能、抗化学侵蚀性能和抗氧化性能,是热交换器设备的常用基体材料。由于原料、成型工艺、烧成工艺和烧结助剂等因素制约,SiC陶瓷含有较多气孔、晶界、杂质和缺陷,导致其常温热导率(≤270 W... 详细信息

SiC陶瓷具有优异的力学性能、热学性能、抗热震性能、抗化学侵蚀性能和抗氧化性能,是热交换器设备的常用基体材料。由于原料、成型工艺、烧成工艺和烧结助剂等因素制约,SiC陶瓷含有较多气孔、晶界、杂质和缺陷,导致其常温热导率(≤270 W·m^(-1)·K^(-1))低于碳化硅单晶材料(6H-SiC,490 W·m^(-1)·K^(-1)),且不同制备工艺下热导率存在较大差异。本文主要分析了温度、气孔、晶体结构和第二相对SiC陶瓷导热性能的影响,归纳了热压烧结法、放电等离子烧结法、无压烧结法、重结晶烧结法和反应烧结法制备高导热SiC陶瓷的特点,对优化烧结助剂种类及含量、高温热处理和添加高导热第二相等改善SiC陶瓷导热性能的主要措施进行阐述,并展望了未来高导热SiC陶瓷的研究方向,为未来制备低成本、高导热SiC质热交换器提供理论参考。

关键词： SiC陶瓷热导率声子散射晶界第二相烧结助剂热处理

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亚稳态纳米晶氧化锆片状粉体的制备及冷烧结

硅酸盐学报 2023年第7期51卷 1819-1826页

作者：张贺新丁奇范宇驰江莞东华大学材料科学与工程学院上海201620 东华大学功能材料研究中心上海201620

冷烧结技术自引入以来已有多种陶瓷材料获得了成功制备,但作为重要结构陶瓷的氧化锆其冷烧结致密度仍然偏低。为了提高冷烧结氧化锆陶瓷的致密度,采用亚稳态的纳米晶氧化锆片状粉体进行了研究。首先利用氧化石墨烯为模板,以三(羟甲基)... 详细信息

冷烧结技术自引入以来已有多种陶瓷材料获得了成功制备,但作为重要结构陶瓷的氧化锆其冷烧结致密度仍然偏低。为了提高冷烧结氧化锆陶瓷的致密度,采用亚稳态的纳米晶氧化锆片状粉体进行了研究。首先利用氧化石墨烯为模板,以三(羟甲基)氨基甲烷为沉淀剂制备了含56%四方相的片状氧化锆。然后,从烧结助剂、温度、压力、液相掺量4个因素出发探索了对氧化锆致密度以及微观结构的影响。结果表明:在HCl作为烧结助剂、300℃、500 MPa、液相掺量为20%(质量分数)的冷烧结工艺条件下,实现了约70%的致密度,远高于目前冷烧结氧化锆致密度的报道值。致密度的提升主要得益于烧结中亚稳态氧化锆的相变以及助剂对片状粉体的颗粒重排和溶解-沉淀作用。此外,孔隙率的降低使得冷烧结氧化锆陶瓷的杨氏模量和抗弯强度分别达到了24 GPa和20 MPa。

关键词：氧化锆陶瓷冷烧结致密度烧结助剂相变

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粉末冶金多孔铝的研究进展

材料导报 2023年第12期37卷 126-133页

作者：张爵灵王林山郑逢时胡强汪礼敏有研科技集团有限公司金属粉体材料产业技术研究院北京101407 有研粉末新材料股份有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 北京有研粉末新材料研究院有限公司北京101407 北京市金属粉末工程技术研究中心北京101407

粉末冶金多孔铝材料具有质轻、耐腐蚀、孔隙均匀可控、比表面积大、近净成形等优点,可用于含油轴承、过滤器、热管毛细芯、铝空气电池电极、金属电极集流体、吸能材料、催化剂载体等产品,在航空航天、电子、新能源等领域具有很大的应用... 详细信息

粉末冶金多孔铝材料具有质轻、耐腐蚀、孔隙均匀可控、比表面积大、近净成形等优点,可用于含油轴承、过滤器、热管毛细芯、铝空气电池电极、金属电极集流体、吸能材料、催化剂载体等产品,在航空航天、电子、新能源等领域具有很大的应用潜力。由于铝活性较高,铝粉表面极易形成一层致密的氧化膜,阻碍烧结扩散的进行,严重影响粉末冶金多孔铝的性能。本文综述了烧结助剂和烧结工艺对粉末冶金多孔铝表面氧化膜破除机理的研究现状,重点介绍了压制烧结、松装烧结、放电等离子体烧结、浆料涂覆烧结法和非水基凝胶注模成形法等五种制备方法,探讨了粉末冶金多孔铝的研究方向,并对其发展趋势进行了展望,以期为粉末冶金多孔铝的发展提供借鉴。

关键词：多孔铝粉末冶金烧结助剂烧结工艺孔隙率