一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷及制备方法与应用，制备原料按质量百分比包括：α‑Al2O392‑96%、稀土氧化物3‑5%、MgO 0.5‑1.2%、Yb2O30.3‑0.8%、烧结助剂0.5‑1.5%；所述稀土氧化物为La2O3与Gd2O3按摩尔比（1.2‑1.5）:1的复合物。通过晶格畸变能（ΔE=0.38eV）抑制晶界迁移；将La2O3与Gd2O3按1.2‑1.5:1的摩尔比复合掺杂，利用La3+‑Gd3+的协同畸变效应，在晶界处形成梯度化学势，驱动稀土离子定向偏聚，使得晶界钉扎力得到提升，晶界能降低，抑制高温晶粒粗化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷材料，尤其涉及一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷及制备方法与应用。

技术介绍

1、氧化铝（al2o3）陶瓷因其优异的绝缘性、高硬度和耐高温性能，被广泛应用于电子电器领域。然而，传统制备技术存在以下缺陷：

2、1、致密化与绝缘性能矛盾：常规高压烧结通过添加mgo-y2o3等烧结助剂虽能提高致密度，但掺杂剂选择不当，晶界处易形成导电通路，导致高频介电损耗（tanδ）升高（>10-3），难以兼顾高频绝缘性能需求，无法满足5g毫米波频段（28ghz）要求。

3、2、晶界异常生长控制不足：现有两步烧结法对晶界迁移抑制有限，未能完全抑制高温下晶界迁移，导致晶粒尺寸分布不均，导致力学性能波动大，力学均一性差。

4、3、残余应力与结构缺陷：超高压烧结虽能细化晶粒，提高位错密度，但未设计应力释放机制，导致晶界处残余应力达1.2gpa以上，长期服役易引发微裂纹扩展。

5、4、烧结助剂选择局限：传统b2o3或sio2单一助剂在高压下形成高粘度液相，无法实现颗粒充分重排，致密度仅95-97%。

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【技术保护点】

1.一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷，其特征在于，制备原料按质量百分比包括：α-Al2O3 92-96%、稀土氧化物3-5%、MgO 0.5-1.2%、Yb2O3 0.3-0.8%、烧结助剂0.5-1.5%；

2.如权利要求1所述的一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷，其特征在于，所述烧结助剂为B2O3-SiO2-LiF三元体系，其质量比为（0.3-0.5）:（0.2-0.4）:（0.1-0.3），在超高压下形成低粘度瞬态液相。

3.如权利要求2所述的一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷，其特征在于，晶界处形成厚度1-3nm的稀土偏聚层，La3+浓...

【技术特征摘要】

1.一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷，其特征在于，制备原料按质量百分比包括：α-al2o3 92-96%、稀土氧化物3-5%、mgo 0.5-1.2%、yb2o3 0.3-0.8%、烧结助剂0.5-1.5%；

2.如权利要求1所述的一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷，其特征在于，所述烧结助剂为b2o3-sio2-lif三元体系，其质量比为（0.3-0.5）:（0.2-0.4）:（0.1-0.3），在超高压下形成低粘度瞬态液相。

3.如权利要求2所述的一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷，其特征在于，晶界处形成厚度1-3nm的稀土偏聚层，la3+浓度梯度≥15at%/nm，且该偏聚层包含周期性排列的[la-o-gd]结构单元，间距0.5-0.8nm。

4.如权利要求3所述的一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷，其特征在于，所述b2o3-sio2-lif瞬态液相在超高压下粘度≤103pa·s，且在压力释放阶段形成纳米晶包裹结构，包含尺寸5-20nm的albo3相分布于晶界三叉点处。

5.如权利要求4所述的一种稀土掺杂的高致密氧化铝超高压绝缘陶瓷，其特征在于，还包括0.1-0.5wt%的zro2纳米颗粒，所述zro2纳米颗粒的粒径为...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘柳鸿，
申请(专利权)人：梅州玉丰特陶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：