文档介绍：河南科技大学毕业设计(论文)开题报告
(学生填表)
学院:材料学院 2010年03月3日
课题名称
添加BCB和ZnO的CLST陶瓷的显微结构
学生姓名
吕连灏
专业班级
非金材062
课题类型
论文
指导教师
刘玉亮
职称
讲师
课题来源
科研
设计(或研究)的依据与意义
微波介质陶瓷,是指应用于微波频率(主要是300MHz~30GHz频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料。因具有介电损耗低、频率温度系数小、介电常数高等特点被广泛应用于微波谐振器、滤波器等现代移动通信设备的核心材料。
陶瓷材料的性能和成本是一对矛盾,要在保证性能的前提下尽可能的降低成本,实现陶瓷的低温烧结是关键之一。低温烧结能显著降低生产陶瓷材料的能耗,从而明显降低其生产成本,推动陶瓷产品的产业化。目前国内外研究最多、最常用的低温化方法是掺加适当的氧化物或低熔点玻璃等烧结助剂、选择固有烧结温度低的微波介质陶瓷材料、采用纳米粉粒促进烧结温度的降低。其中,利用掺加烧结助剂来实现微波介质陶瓷的低温烧结是最有效,最常见和最经济的一种方法。由于微波元器件的片式化,需要材料能够与高导电率的金属电极如Pt、Pd、Au、Cu、Ag等低温共烧。
摩尔比为16:12:9:63的CaO—Li2O—Sm2O3—TiO2(简写为CLST)的钙钛矿结构陶瓷是一种性能叫优异的微波介质陶瓷材料。它是上个世纪90年代初才提出的一个微波介质陶瓷体系,具有较高的介电常数(Kr≈100),适中的介电损耗,有优势成为小型化高频化通讯设备的介质材料。然而该体系陶瓷的烧结温度较高(1300℃),且温度稳定性方面的研究尚且不足,品质因数不高等问题影响了它的发展。因此选择此体系进行研究是有一定的理论意义和实际意义。
试验以CaO–Li2O–Sm2O3–TiO2陶瓷为基础,加入BCB、ZnO玻璃等助烧剂,通过普通固相反应烧结法得纳米陶瓷粉体,研究对CaO–Li2O–Sm2O3–TiO2陶瓷烧结温度和介电性能的影响,探索其助烧机理,在获得优良的介电性能的同时,降低CLST陶瓷的烧结温度。随后运用扫描电镜以及透射电镜观察其显微结构,进一步确认其烧结机理。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
目前,国内外在助烧剂对陶瓷微观结构的影响上也做了一些相关的研究,Park等在两种商业微波介质陶瓷中加入了硼硅酸盐基的玻璃成分,从而使其致密化的温度降到了875℃以下。
黄培云指出了界面扩散对陶瓷烧结性能产生重要影响,他认为扩散通过填隙原子空位扩散时, 晶界可作为空位和原子团互换位置完成“阱”大大降低了它的扩散激活能在致密化过程中起到了重要的催化作用。
最近Huang等详细研究了不同条件对BiNbO4陶瓷烧结性能及介电性能的影响发现利用传统固相合成法制备BiNbO4 陶瓷难以致密化1010℃晶粒才开始长大,%CuO后,经880℃烧结就能基本消除气孔而致密化,这是因为离子通过界面液相扩散而迅速致密化的缘故。有研究表明:低的气孔率对于获得高品质因子起着重要的作用,并且由于气孔的介电常数远远低于基体的介电常数,它对材料的介电性能起着负作用。在主晶相晶体结构中引入杂质原子填充于结构中改善材料的性能得到了广泛的研究。
黄静、周东祥等研究了点缺陷扩散运动模式对微波介质