添加高介電材料的氮化硅基復合陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、本研究采用氣氛壓力燒結(jié)工藝，分別向Si3N4中摻加CaTiO3、BaTiO3，來制備綜合性能良好的CaTiO3-Si3N4復合陶瓷、BaTiO3-Si3N4復合陶瓷。在燒結(jié)溫度1650℃、1700℃、1750℃，燒結(jié)壓力為4MPa，保溫時間為2小時的工作條件下，通過氣氛壓力工藝分別制備了摻加15wt.％CaTiO3的CaTiO3-Si3N4復合陶瓷，摻加15wt.％ BaTiO3的BaTiO3-Si3N4復合陶瓷，測試結(jié)果表明，隨著溫度

2、的升高材料的抗彎強度顯著增強，陶瓷材料的介電常數(shù)和介電損耗隨燒結(jié)溫度升高而增大。燒結(jié)溫度的升高有利于Si3N4基復合陶瓷的致密化，改善了陶瓷材料的介電性能，最終確定適宜的燒結(jié)溫度為1750℃。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在燒結(jié)溫度1750℃，燒結(jié)壓力為4MPa，保溫2h的工藝條件下，通過氣氛壓力燒結(jié)工藝制備了CaTiO3-Si3N4復合陶瓷，研究CaTiO3的摻加量對復合陶瓷力學、介電、微觀結(jié)構(gòu)的影響。實驗結(jié)果表明:CaTiO3摻

3、加量為15wt.％時，復合陶瓷的抗彎強度、彈性模量、斷裂韌性、密度、氣孔率、收縮率分別達到了最大值:606MPa、246GPa、6.9MPa·m1/2、3.29g/cm3、2.7％、20.43％。介電常數(shù)隨著CaTiO3摻加量的增加由7.6升高到9.6，摻加量一定時，試樣介電常數(shù)在10～12GHz的測試頻率內(nèi)基本不變。介電損耗角正切隨CaTiO3摻加量的增加，整體呈降低趨勢，在0.0034-0.016之間變化。摻加15wt.％ CaTi

4、O3的氮化硅基復合陶瓷滿足ε大于8，tanδ小于0.01，且抗彎強度高于580MPa的Si3N4基復合陶瓷的要求。⑵在燒結(jié)溫度1750℃，燒結(jié)壓力為4MPa，保溫2h的工藝條件下，通過氣氛壓力工藝制備了BaTiO3-Si3N4復合陶瓷。實驗結(jié)果表明:BaTiO3摻加量為15wt.％時，復合陶瓷的抗彎強度、彈性模量、斷裂韌性、密度、氣孔率、收縮率分別達到最大值:814MPa、243GPa、8.21MPa·m1/2、3.29g/cm3、1.