SiC/SiO2复合材料的制备及其介电性能研究

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本文采用纳米SiO2,SiO2溶胶以及SiC为原料,分别用球磨法和喷雾造粒法制备了纳米SiO2包覆SiC的复合粉体,将复合粉体干压成片状后进行常压烧结制得SiC/SiO2复合材料。实验利用激光粒度分析,XRD,SEM和EDS等手段对两种方法制备的SiC/SiO2复合粉体及烧结试样进行了表征和分析,利用网络适量分析仪测试了烧结试样的介电性能,并在喷雾造粒方法制备SiC/SiO2复合粉体的实验中,探究了SiC/SiO2复合粉体的造粒工艺。采用机械球磨法制备了纳米二氧化硅包覆SiC结构的SiC/SiO2复合粉体,对不同质量配比的复合粉体进行压制成型后,在流通氩气的保护下,分别于900℃,1000℃,1100℃和1200℃进行常压烧结。结果显示,所有组分的SiC/SiO2复合材料的介电常数与SiC相比,均有不同程度的下降。介电常数变化与烧结密度曲线表现出一致性,当温度由900℃升至1000℃时,所有试样烧结密度降低,介电常数降低;继续升高温度,则烧结密度增加,介电常数也增加。介电损耗则在温度升高过程中一直呈降低趋势。当SiC:SiO2质量比为1:2时,烧结温度为1000℃时,所得复合材料的介电常数最低为4.47(1MHz下),此时介电损耗为0.11,烧结密度为1.34g/cm3。在用喷雾造粒法制备SiC/SiO2复合粉体的工艺探索中,控制喷雾压力,进、出风温度、进料速度以及喷嘴孔径等参数保持不变,研究了SiC/SiO2浆料固含量、SiC颗粒度大小以及用甲基纤维素(MC)和聚乙烯醇(PVA)分别作为粘结剂时对最终造粒粉体颗粒形貌的影响。结果表明,制备SiC/SiO2复合粉体的最佳工艺为:浆料的固含量40%,SiC粒径控制在1.0μm左右,选用聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂。通过喷雾造粒法制备了纳米SiO2包覆SiC结构的复合粉体。造粒法制备的复合粉体烧结密度均随着烧结温度的升高而增加,介电常数也随温度升高一直呈增加的趋势。当SiC:SiO2质量比为1:2、烧结温度为900℃时,得到的试样介电常数最低,1MHz下为3.45,此时的介电损耗最低,为0.024,烧结密度为1.41g/cm3。
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