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CaO-Li_2O-Sm_2O_3-TiO_2微波介质陶瓷制备与介电性能研究

作　者: 胡景川
导　师: 邓昭平
学　校: 成都理工大学
专　业: 矿物材料学
关键词: 微波介质陶瓷 介电常数 介电损耗 谐振频率温度系数
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


微波介质陶瓷是一种新型的信息材料。本实验制备CaO-Li2O-Sm2O3-TiO2微波介质陶瓷,期望获得谐振频率温度系数较小的材料。对材料的相组成与断面微观形貌采用XRD与SEM进行分析,介电常数、品质因数、谐振频率温度系数均在微波频率下测得。以此来研究材料的相组成、微观形貌、化学组分、烧结工艺与介电性能之间的关系。xCaTiO3-（1-x）（Li1/2Sm1/2）TiO3通过固相法制得。该系预烧粉体形成了钙钛矿结构。陶瓷的晶胞体积与Li+、Sm3+的含量呈负相关关系。Li+、Sm3+的含量越多,陶瓷介电常数越低,实验获得介电常数ε:81～149;Li+、Sm3+的含量增加,介电损耗增大,品质因数Qf:2489～4895GHz;Li+、Sm3+的含量增加,谐振频率温度系数τ?由正值向负值移动。该系陶瓷介电常数随烧结温度升高而降低;介电损耗随烧结温度升高,先减小后增大,品质因数在烧结温度范围存在极大值;随烧结温度升高,谐振频率温度系数减小。对介电性能的优化组成点研究发现:当x=0.26时,获得较优介电性能:介电常数ε=101,品质因数Qf=3399GHz,谐振频率温度系数τ?=8ppm/℃。0.3CaTiO3-0.7[Li0.5（Sm1-xNdx）0.5]TiO3由前驱体法制得。Nd3+的加入成功提高了介电常数,ε:109～126;降低了谐振频率温度系数,τ?:-14～16ppm/℃;但介电损耗却随之增大,即品质因数降低,Qf:3530～2313GHz。随烧结温度升高,介电常数降低,介电损耗增大,谐振频率温度系数减小。当烧结温度为1360℃,x=0.4时,样品可获得较优性能:介电常数ε=118,品质因数Qf=3068GHz,谐振频率温度系数τ?=5ppm/℃。16CaO–9Li2O–12Sm2O3–63TiO2通过固相法制得。对其预烧粉体进行XRD分析发现,相组成中存在Sm2Ti2O7（焦绿石相）;随预烧温度升高,陶瓷致密度提高;烧结陶瓷结构主晶相为钙钛矿,随预烧温度升高,杂相金红石型TiO2减少,增至1150℃,陶瓷相组成趋于单一的正交钙钛矿。在1340℃时烧结,可获得如下介电性能:介电常数ε=112,品质因数Qf=2535GHz,谐振频率稳定系数τ? =52ppm /℃。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 引言  10-23
  1.1 微波介质陶瓷的研究进展  10-12
    1.1.1 国外研究历史  10-11
    1.1.2 国内研究历史  11
    1.1.3 微波介质陶瓷现状及发展  11-12
  1.2 微波介质陶瓷的应用  12-13
  1.3 微波介质陶瓷的分类  13-17
    1.3.1 不同介电常数微波介质陶瓷  13-17
    1.3.2 不同结构微波介质陶瓷  17
  1.4 微波介质陶瓷的制备方法  17-19
  1.5 微波介电性能的影响因素  19-22
    1.5.1 介电常数  19-21
    1.5.2 品质因数  21
    1.5.3 谐振频率温度系数  21-22
  1.6 本论文课题的提出  22-23
第2章 样品的制备与性能研究  23-27
  2.1 制备方法  23-24
  2.2 结构与性能研究方法  24-27
    2.2.1 陶瓷密度的测量  24
    2.2.2 X 射线衍射分析（XRD）  24
    2.2.3 SEM  24
    2.2.4 微波介电性能测试  24-27
第3章 xCaTiO_3-(1-x)(Li_(1/2)5m_(1/2))TiO_3微波介质陶瓷  27-39
  3.1 xCaTiO_3-(1-x)(Li_(1/2)5m_(1/2))TiO_3 预烧粉体XRD 分析  27
  3.2 烧结性能  27-29
  3.3 烧结陶瓷的相组成与微观形貌结构  29-30
  3.4 微波介电性能  30-36
  3.5 xCaTiO_3-(1-x)(Li_(1/2)5m_(_(1/2)))TiO_3 的优化组成点  36-38
  3.6 本章小结  38-39
第4章 提高xCaTiO_3-(1-x)(Li_(1/2)5m_(1/2))TiO_3介电性能的初步研究  39-45
  4.1 烧结性能  39-40
  4.2 样品相组成  40-41
  4.3 微波介电性能  41-44
  4.4 本章小结  44-45
第5章 16CaO–9Li_2O–125m2O_3–63TiO_2微波介质陶瓷  45-51
  5.1 预烧特性  46
  5.2 预烧温度对烧结性能的影响  46-48
  5.3 预烧温度对微波陶瓷介电性能的影响  48-50
  5.4 本章小结  50-51
结论  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-57
攻读学位期间取得学术成果  57

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业 > 基础理论
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