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正钛酸镁基微波介质陶瓷的制备和性能研究

作　者: 朱慧
导　师: 吕文中
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 微波介质陶瓷 Mg2TiO4陶瓷 尖晶石结构 微波介电性能 固溶
分类号: TN04
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文以Mg2TiO4基陶瓷为研究对象,主要研究Mg2TiO4的最佳合成方法和通过不同的添加剂调节Mg2TiO4基陶瓷的τf,以获得τf近0、适用于微波通信的微波介质陶瓷。首先采用传统固相合成法制备Mg2TiO4,研究预烧温度和MgO经过1100℃的热处理对预烧粉料和陶瓷烧结特性和微波介电性能的影响。发现最佳预烧温度为1190℃,烧结的Mg2TiO4陶瓷为多孔性陶瓷,并且MgO不热处理对Mg2TiO4活性的提高有帮助,能降低烧结温度和提高微波介电性能。以MgO不热处理、1190℃合成的Mg2TiO4为基体,针对Mg2TiO4-CaTiO3陶瓷难烧结成瓷的特点,通过添加第二种低熔点氧化物ZnNb2O6,探讨ZnNb2O6和CaTiO3两种添加剂对Mg2TiO4陶瓷相成分、微观形貌和微波介电性能的影响,并成功改善了陶瓷的烧结特性。研究发现添加少量ZnNb2O6能提高Mg2TiO4-CaTiO3陶瓷的致密度、εr和Q×f,并降低τf。添加SrTiO3虽然能促进Mg2TiO4烧结,调节τf,但是制备的Mg2TiO4-SrTiO3陶瓷的εr过低,不适合实际使用。因此选择用品质因数和τf都较高的Ca0.8Sr0.2TiO3来调节Mg2TiO4陶瓷的τf。在(Mg0.09Co0.01)2TiO4-Ca0.8Sr0.2TiO3体系中发现了Ca/Sr偏离4,接近3,偏离原因需要进一步探讨。并且Mg2TiO4晶粒容易随着烧结温度的增高迅速长大,导致体系的εr在高温下不断增加,Q×f值和τf值下降,τf值下降的原因需要进一步分析。通过在Mg2TiO4添加Co以提高Mg2TiO4基体材料的介电常数,选择用高品质因数的Ca0.8Sm0.4/3TiO3来调节(Mg0.09Co0.01)2TiO4的τf值。体系中存在(Mg0.09Co0.01)2TiO4、Ca0.8Sm0.4/3TiO3、和(Mg0.09Co0.01)TiO3三相,仍存在较多气孔,但陶瓷的晶粒尺寸更小,也没有(Mg0.09Co0.01)2TiO4晶粒易长大的现象,因此获得了良好的微波介电性能。同时,体系的τf值不受烧结温度影响,随着烧结温度增加,晶粒长大,气孔减小,陶瓷的εr缓慢增加,Q×f值呈先增加后下降趋势。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-23
  1.1 现代通信技术与微波介质陶瓷  11
  1.2 微波介质陶瓷的性能参数  11-14
  1.3 微波介质陶瓷发展史和发展趋势  14-15
  1.4 常见的中、低介微波介质材料  15-17
  1.5 MgO-TiO_2 体系的研究方法与研究进展  17-21
  1.6 微波介质陶瓷的应用  21
  1.7 本文研究内容  21-23
2 实验过程与性能测试  23-27
  2.1 实验试剂  23
  2.2 陶瓷样品制备工艺流程  23-24
  2.3 陶瓷样品性能测试  24-27
3 MgO 的热处理对固相合成Mg_2TiO_4 粉料和陶瓷性能的影响  27-35
  3.1 引言  27
  3.2 实验方法与性能测试  27-28
  3.3 MgO 热处理对Mg_2TiO_4 预烧粉料的物相成分的影响  28-29
  3.4 MgO 热处理对Mg_2TiO_4 陶瓷微观形貌的影响  29-31
  3.5 MgO 热处理对Mg_2TiO_4 陶瓷的烧结特性及微波介电性能的影响  31-34
  3.6 本章小结  34-35
4 添加ZnNb_2O_6 对Mg_2TiO_4-CaTiO_3 基陶瓷性能的影响  35-44
  4.1 引言  35
  4.2 (1-x)Mg_2TiO_4-xCaTiO_3-ywt.%ZnNb_2O_6 陶瓷的制备与测试  35-36
  4.3 ZnNb_20_6 含量对体系性能的影响  36-40
  4.4 CaTiO_3 含量对体系的微观结构分析  40-43
  4.5 本章小结  43-44
5 添加Ca_(0.8)Ca_(0.8)Sr_(0.2)(0.2)TiO_3 对Mg_2TiO_4 陶瓷性能的影响  44-52
  5.1 引言  44-45
  5.2 (1-x)Mg_2TiO_4-xCa_(0.8)Ca_(0.8)Sr_(0.2)(0.2)TiO_3 陶瓷的制备与性能测试  45
  5.3 Ca_(0.8)Ca_(0.8)Sr_(0.2)(0.2)TiO_3 含量对陶瓷的物相成分的影响  45-46
  5.4 烧结温度对陶瓷的物相分析和微观形貌的影响  46-48
  5.5 (1-x)Mg_2TiO_4-xCa_(0.8)Ca_(0.8)Sr_(0.2)(0.2)TiO_3 体系的的微波介电性能分析  48-51
  5.6 小结  51-52
6 添加Ca_(0.8)Sm_(0.4/3)TiO_3 对(Mg_(0.09)Co_(0.01))_2TiO_4 体系性能影响  52-58
  6.1 引言  52
  6.2 (1-x)(Mg_(0.09)Co_(0.01))_2TiO_4-xCa_(0.8)Sm_(0.4/3)TiO_3 陶瓷的制备与性能测试  52-53
  6.3 0.76(Mg_(0.09)Co_(0.01))_2TiO_4-0.24Ca_(0.8)Sm_(0.4/3)TiO_3 陶瓷的物相分析  53-54
  6.4 0.76(Mg_(0.09)Co_(0.01))_2TiO_4-0.24Ca_(0.8)Sm_(0.4/3)TiO_3 陶瓷的微观形貌分析  54-55
  6.5 (1-x)(Mg_(0.09)Co_(0.01))_2TiO_4-xCa_(0.8)5)m0.4  55-57
  6.6 小结  57-58
7 结论与展望  58-61
致谢  61-62
参考文献  62-70
附录 攻读硕士学位期间发表论文  70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 材料
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