Preparation and properties of high-density Bi2O3 ceramics by cold sintering

材料科学 相对密度 陶瓷 烧结 等温过程 粒度 再结晶(地质) 晶粒生长 产量(工程) 复合材料 热力学 生物 物理 古生物学
作者
Jinjie Song,Guisheng Zhu,Huarui Xu,Weining Fu,Jiwen Xu,Jian Zhang,Shicheng Huang,Aibing Yu
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier BV]
卷期号:46 (9): 13848-13853 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2020.02.177
摘要

High-density Bi2O3 ceramics were prepared via a three-step cold sintering process (TS-CSP) at an ultra-low temperature. In the first step, the relative density of the Bi2O3 ceramic, subjected to 155 °C and 300 MPa for 25 min, is 96.23%, with the majority of the crystals inside the ceramic. The Bi2O3 ceramic was further densified with a corresponding increase in the relative density to 98.52%, after processing at 210 °C and 300 MPa for 25 min, in the second step. Finally, in the third stage of the processing, the temperature was raised from 210 °C to 270 °C and isothermally held for 25 min, which enabled the Bi2O3 ceramic grains to fully grow to yield a grain size of 4.02 μm, having a relative density of 99.13%. The densification mechanism of the TS-CSP Bi2O3 ceramics is via a dissolution-recrystallization-growth process. The relative permittivity, quality factor and grain size of the Bi2O3 ceramics are 33.44, 16,218 GHz and 4.02 μm, respectively. The materials and their preparation described herein provide a novel approach for the preparation of ultra-low temperature ceramics.
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