石英晶体因其高热膨胀系数（CTE）常被用作陶瓷团聚体，以制备高CTE的封装基底陶瓷。然而，石英在烧结过程中容易发生石英-透辉石相变，导致其难以稳定保留。为解决这一问题，我们通过调控烧结系统中的液相状态，引导抑制相变的物种（如Al3+和Ba2+）迁移，从而破坏相变环境并实现相抑制。但随着石英含量增加，该方法效果逐渐减弱。此外，提高烧结温度虽能增强液相流动性并抑制相变，却会导致石英溶解，进而降低CTE。为克服此问题，我们采用氮化硼（BN）氧化法在烧结过程中生成三氧化二硼（B₂O₃）气氛。三氧化二硼作为次级液相，与固有液相协同作用以开辟颗粒扩散路径，同时破坏晶粒表面有序的Si–O–Si结构，有效抑制石英-透辉石相变。该方法最终成功制备出石英复合含量高达80 wt.%且石英保留率超过63%的陶瓷。所得材料在150℃时的CTE为10.1 ppm/℃，同时保持优异的导热性和介电性能。该策略为开发高热膨胀系数（CTE）陶瓷材料提供了新方法，其潜在应用领域包括高CTE电子封装。

图1. 石英相变抑制实验路线图。

图2. GBAK -xQ系列样品（X=20、40、60、70、80）采用常规方法烧结时的长度变化曲线随温度变化关系，以及150°C时对应的热膨胀系数（CTE）。

图3. GBAK -xQ（x=20、40、60和80）系列样品的 XRD 模式。

图4. GBAK -60QT系列样品的温度依赖性长度变化曲线与热膨胀系数（CTE）

图5. GBAK -60QT1和T4样品横截面的扫描电镜（SEM）扫描图像。(a)、(b)和(c)分别显示 GBAK -60QT1样品在500倍、200倍和5000倍放大倍数下的扫描图像。(d)、(e)和(f)显示 GBAK -60QT4样品在相应放大倍数下的扫描图像。

图6. GBAK -60QT系列样本的 XRD 模式。

图7. 烧结样品在 GBAK -60QT1和T4温度下的 FTIR 对比图 3.3 原位补充气相二次液相 B₂O₃ 对高石英复合材料样品的影响

图8. GBAK -80Q与 GBAK -80QBN的长度变化及热膨胀系数（CTE）随温度变化的曲线。

图9. GBAK -80Q与 GBAK -80QBN样本 FTIR 结果对比。

期刊：Ceramics International

题目：Phase Transformation Suppression Mechanism and Challenges in Quartz/Glass Ceramic Composite with high CTE—A Solution Using B2O3 Vapor Generated by BN Oxidation to Assist Sintering

作者：Bao-Xing Liu, Feng-Zhuo Deng, Man Liu, Qi-Ao Wu, Heng-Rui Liu, Yu-Xuan Li, HaoNing Yu, Huan Yang, Song Chen

接受日期：First published: 02 March 2026

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2026.02.440