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BaO-Ln2O3-TiO2（Ln=La，Nd，Sm）陶瓷的微波合成及其低温烧结技术研究

作　者: 黄颖军
导　师: 张为军
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: BaO-Ln2O3-TiO2陶瓷 微波合成 低温烧结
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


以低温共烧陶瓷（low-temperature co-fired ceramic, LTCC）技术为基础的多层结构设计可有效减小电子元器件的体积,满足电子装备小型化、轻量化、多功能化、高性能化发展要求。国内LTCC技术的开发尚处于起步阶段,所用LTCC材料基本依赖进口,因此研发高性能的LTCC材料具有重大意义。论文以BaO-Ln2O3-TiO2陶瓷(通式为Ba6-3xLn8+2xTi18O54,缩写记为BLnT,Ln取稀土元素La、Nd和Sm,根据元素不同分别记为BLT、BNT和BST)为研究对象,开展BLnT陶瓷的微波合成与低温烧结技术研究。系统研究了BLnT陶瓷的微波合成工艺,采用XRD、SEM、DSC/TG等方法分析表征陶瓷的性能,通过添加低熔点玻璃实现了BLnT陶瓷的低温烧结,并系统研究了低温烧结陶瓷的性能。系统研究了微波合成工艺参数对BNT陶瓷性能的影响。结果表明:微波加热可实现BNT陶瓷的低温快速合成,且晶粒细小均匀;加热温度、保温时间和升温速率对BNT陶瓷介电常数影响较大,但对相组成影响较小;以15℃/min升至1100℃保温30min所得单相BaNd2Ti4O12陶瓷介电常数最高,εr=77.3。通过改变BLnT陶瓷中稀土元素的种类和含量,在相同的微波合成工艺下,实验发现:BNT陶瓷在0.3<x≤0.75时可合成单相BaNd2Ti4O12陶瓷,其中x=0.67时有最大介电常数（εr=77.3）;BLT陶瓷在0.5<x≤0.75时可合成单相BaLa2Ti4O12陶瓷,其中x=0.67时有最大介电常数（εr=96.6）;BST陶瓷在0.3<x≤0.75之间都很难合成单相BaSm2Ti4O12陶瓷。系统研究了玻璃含量、陶瓷合成温度、陶瓷成份对低温烧结性能的影响。结果表明:1100℃合成的BNT（x=0.67）陶瓷添加45wt%玻璃于900℃烧结2h所得样品介电性能最佳（εr=38.3,tanδ=19×10-4,σf=106.1Mpa,λ=2.328W/（m·K））。随着玻璃含量增高,烧结致密度提高,玻璃与陶瓷界面反应减弱;随着BNT陶瓷合成温度的增高,晶粒尺寸变大,均匀度下降,介电常数先增大后减小再增大,在1100℃所得BNT陶瓷加玻璃烧结后介电常数最高;随着Nd含量增高,玻璃相析晶现象和界面反应减弱。BLT和BST陶瓷添加45wt%玻璃后都可在900℃烧结致密化,但综合性能均比玻璃/BNT陶瓷差。

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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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