论文摘要
本文研究了CBS/Al2O3玻璃陶瓷组成、制备工艺和性能之间的关系。研究了填充材料Al2O3的添加量对CBS/Al2O3玻璃陶瓷性能的影响。结果表明:提高Al2O3的添加量不仅可以降低CBS/Al2O3玻璃陶瓷的烧结温度,还可以提高其抗弯强度,改善其介电性能和微观形貌。当Al2O3添加量为30wt%时,制备的CBS/Al2O3玻璃陶瓷可以在830℃下实现致密化烧结。烧结试样的烧结收缩率和体积密度,分别为2.59g/cm3,12.56%;抗弯强度为106MPa;体积电阻率为16.2×1012Ω·cm,在1MHz的测试频率下,介电常数为7.08,介电损耗为1.17×10-3。研究了Li2O的添加量对CBS/Al2O3玻璃陶瓷性能的影响。结果表明:当Li2O含量≤0.5wt%时,增加Li2O的添加量可以降低CBS/Al2O3玻璃陶瓷的烧结温度,提高样品的体积密度,改善其介电性能和微观形貌。Li2O添加量为0.5wt%的CBS/Al2O3玻璃陶瓷可以在800℃下实现致密化烧结。烧结试样的体积密度为2.89 g/cm3;抗弯强度为116MPa;1MHz的测试频率下,介电常数和介电损耗分别为8.6,1.0×10-3。当Li2O添加量继续增加到1.0wt%时,制备的CBS/Al2O3玻璃陶瓷的致密化温度上升到820℃,其体积密度为2.49 g/cm3;抗弯强度为90MPa;体积电阻率为24×1012?·cm,1MHz的测试频率下,介电常数和介电损耗分别为8.1,2.8×10-3。研究了P2O5和ZnO含量对CBS/Al2O3玻璃陶瓷性能的影响。结果表明:提高P2O5的添加量可以降低CBS/Al2O3玻璃陶瓷的烧结温度,提高其体积密度,但材料的介电常数将增大。添加适量的ZnO不仅可以降低CBS/Al2O3玻璃陶瓷的烧结温度,拓宽其烧结温区,还可以促进材料的致密化,改善其介电性能和微观形貌。当P2O5和ZnO的添加量分别为2.28wt%和3wt%时,制备的CBS/Al2O3玻璃陶瓷可以在800℃实现致密化烧结。烧结试样的体积密度为2.71g/cm3,抗弯强度为120MPa;在1MHz的测试频率下,其介电常数为8.6,介电损耗为1.27×10-3。通过受控结晶的工艺制备了微晶玻璃CBS,并用XRD法确定了其结晶度,首次从CBS的结晶度及物相组成对CBS/Al2O3玻璃陶瓷性能的影响进行了相关研究。结果表明:选择合适的晶体类型,并将CBS玻璃的结晶度控制在一定范围之内,有利于提高CBS/Al2O3玻璃陶瓷的烧结性能,改善其介电性能和微观形貌。其中用结晶度为88.56%,主晶相为CaSiO3、CaB2O4和磷石英的玻璃粉制备出的CBS/Al2O3玻璃陶瓷可以在800℃～830℃实现致密化烧结。当烧结温度为810℃时,样品的收缩率为16.81%,体积密度为2.75g/cm3,1MHz的测试频率下,其ε为8.44,t gδ为0.9×10-3。XRD分析表明其相组成主要是CaSiO3、Ca1.82Al3.64Si0.36O8、CaAl2Si2O8、残余Al2O3和玻璃相。