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（Ba，Sr）_6RNb_4O_（18）（R=Ti，Sn）微波介质陶瓷的制备、结构与介电性能

作　者: 刁春丽
导　师: 方亮；张辉
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料学
关键词: 微波介质陶瓷 六方类钙钛矿结构 介电性能 取代
分类号: TQ174
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 187次
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内容摘要


随着微波技术的发展，用微波介质陶瓷做成的谐振器、滤波器等在移动通讯、卫星电视、雷达、电子计算机及现代医学等众多领域中有广泛的应用，因此微波介质陶瓷的研究逐渐引起了人们的极大兴趣。本论文的主要目的是探索新型类钙钛矿结构高性能微波介质陶瓷，进行了Ba6-xSrxTiNb4O（18）（x=0～6）系列铌酸盐陶瓷的制备、结构与介电性能研究工作，并研究了B位Sn4+离子取代Ti4+离子对材料结构和介电性能的影响。 首先，采用高温固相反应法合成了Ba6-xSrxTiNb4O18（x=0-6）系列陶瓷。然后进行了烧结性能研究，确定了相应的烧结制度。通过扫描电镜（SEM）、粉晶X射线衍射（XRD）等方法进行了相组成和结构分析，结果表明：该系列化合物均为纯相，属于A6B5O18六方层状类钙钛矿结构；晶胞参数随Sr取代量的增加而减小；获得了Ba6TiNb4O18指标化的X射线粉末衍射数据和精修的晶胞参数：晶胞参数a=5.7730（2）（?），c=42.420（1）（?），V=1224.33（?）3，理论密度6.245 g·cm-3。 其次，对合成的Ba6-xSrxTiNb4O18陶瓷作了低频介电性能和微波介电性能分析。结果显示：随即Sr含量的增加，介电常数（εr）先增加后减小，x=0时εr为43.31，在x=2时，介电常数最大，即Ba4Sr2TiNb4O18的εr为52.35；在x=6时，介电常数最小，εr为31.69。品质因子（Qxf）在3463～11529GHz之间变化，谐振频率温度系数（τf）从64.84 ppm℃-1（x=0）减小到x=4时7.02 ppm℃-1后，又增大到42.63 ppm℃-1（X=6）。 随后，通过B位Sn4+离子取代Ti4+离子制备了Ba6-xSrxSnNb4O18（x=0，3，6）陶瓷，研究了取代对材料结构和性能的影响。研究表明：Sn4+离子取代后合成的三种化合物仍为A6B5O18六方层状类钙钛矿结构，晶胞参数增大；Ba6-xSrxSnNb4O18（x=0，3，6）陶瓷的介电常数减小，“分别为34.57，25.42，21.25，品质因子（Q×f）在5801～17600GHz之间变化，谐振频率温度系数明显降低，分别为0 ppm℃-1、-10.33 ppm℃-1、-23.77 ppm℃-1。最后，简要分析了A位、B位其它元素取代对材料介电性能的影响。

全文目录


第1章 绪论  9-18
  1.1 引言  9-10
  1.2 电介质陶瓷的分类  10
  1.3 微波介质陶瓷  10-15
    1.3.1 微波介质陶瓷的主要性能要求  11-12
    1.3.2 微波介质陶瓷的研究现状  12-14
    1.3.3 微波介质陶瓷的分类  14-15
  1.4 研究的目的和主要内容  15-18
第2章 材料的制备与研究方法  18-27
  2.1 材料的设计  18-20
    2.1.1 容限因子  18-19
    2.1.2 电负性  19-20
  2.2 实验原料及设备  20-21
  2.3 材料的制各工艺过程  21-24
    2.3.1 配料计算  21-22
    2.3.2 备料工艺  22-23
    2.3.3 干压成型  23
    2.3.4 烧结  23-24
    2.3.5 表面处理  24
  2.4 材料的研究方法  24-27
    2.4.1 密度测量  24
    2.4.2 X射线衍射分析(XRD)  24-25
    2.4.3 扫描电子显微镜(SEM)  25
    2.4.4 低频介电性能测试  25-26
    2.4.5 微波介电性能测试  26-27
第3章 (Ba,Sr)_6TiNb_4O_(18)体系陶瓷  27-44
  3.1 烧结性能分析  27-29
  3.2 XRD物相分析  29-31
    3.2.1 Ba_6TiNb_4O_18的XRD分析  29-30
    3.2.2 Ba_(6-x)Sr_xTiNb_4O_(18)体系的XRD简析  30-31
  3.3 SEM显微结构分析  31-32
  3.4 低频介电性能研究  32-38
    3.4.1 电介质极化原理  32-34
    3.4.2 介电损耗  34-35
    3.4.3 Ba_(6-x)Sr_xTiNb_4O_(18)的低频介电性能  35-38
  3.5 微波介电性能  38-44
    3.5.1 介电常数  38-39
    3.5.2 品质因子  39-40
    3.5.3 谐振频度温度系数  40-41
    3.5.4 计算值与测试值的比较  41-42
    3.5.5 介电性能的初步分析  42-44
第4章 材料的改性研究  44-59
  4.1 A_nB_(n-1)O_(3n)系列  44-46
  4.2 Ba_(6-x)Sr_xSnNb_4O_(18)系列  46-52
    4.2.1 烧结性能  46-47
    4.2.2 XRD分析  47-49
    4.2.3 SEM形貌分析  49-50
    4.2.4 微波介电性能  50-52
  4.3 其它A_6B_5O_(18)系列  52-56
    4.3.1 A位La取代  53-54
    4.3.2 A位Nd取代  54
    4.3.3 B位Ta取代  54-55
    4.3.4 A位、B位复合取代  55-56
  4.4 烧结制度对微波介电性能的影响  56-59
    4.4.1 对介电常数的影响  56
    4.4.2 对品质因子的影响  56-57
    4.4.3 对谐振频度温度系数的影响  57-59
第5章 结论与展望  59-62
  5.1 结论  59-60
  5.2 展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
附：作者在攻读硕士期间已发表的论文  67

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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
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