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熔盐法制备铌酸锌基微波介质陶瓷结构及性能研究

作　者: 陈忠文
导　师: 甘国友
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
关键词: ZnNb2O6陶瓷 Cuo 熔盐法 低温烧结 TiO2
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


ZnNb2O6微波介质陶瓷是近年来开发的新型微波介质陶瓷,该体系具有品质因数高、谐振频率温度系数可调等特点,但烧结温度较高（1150℃）,不能满足与Ag或Cu低温共烧。因此,对该体系改性和低温烧结的研究是很有必要的。本文采用熔盐法合成了纯ZnNb2O6陶瓷粉体,并通过掺杂CuO液相烧结降低了ZnNb2O6陶瓷烧结温度,再加入谐振频率温度系数为正值的TiO2改性制备了ZnNb2O6-1.75TiO2陶瓷。采用熔盐KCl-NaCl-ZnCl2,熔盐与原料质量比1：1,在650℃合成了纯ZnNb2O6陶瓷粉体,比传统固相法合成温度降低约200℃。ZnNb2O6粉体沿特定方向择优生长呈长条状、棒状。熔盐法650℃预烧制得ZnNb2O6粉体粒度分布窄,中值粒径Dso=5.31μm。随着预烧温度升高晶粒长大,粉体粒度有所增大。采用熔盐法在650℃制备的ZnNb2O6陶瓷粉体,掺杂CuO助剂烧结成瓷,结果表明：掺杂1wt%的CuO在1000℃烧结ZnNb2O6陶瓷体积密度最大（5.445g/cm3）,烧结温度比传统固相法低150℃；CuO掺杂量不超过1wt%时,样品主晶相为铌铁矿结构ZnNb2O6, CuO掺杂量超过2wt%时,样品中检测到有第二相Cu0.5Zn0.5Nb2O6；掺1wt%的CuO在1000℃烧结ZnNb2O6微波介质陶瓷微波介电性能良好：εr=22.56,Q×f=22 318 GHz,τf=-86.08ppm/℃。采用650℃熔盐法制备的ZnNb2O6粉体,掺杂一定量CuO,并加入TiO2改性制备了ZnNb2O6-1.75TiO2陶瓷。结果表明：掺入4wt%的CuO在1000℃烧结,ZnNb2O6-1.75TiO2陶瓷体积密度最大（5.024g/cm3）；掺杂1wt%的CuO在1000℃烧结样品中有ZnNb2O6和TiO2残余,掺杂4wt%CuO在1000℃烧结的样品为纯ZnTiNb2O8相,掺杂8wt%的CuO在1000℃烧结则有杂质相(Cu0.5Zn0.5)Nb2O6生成；掺入4wt%的CuO在1000℃烧结制备的ZnNb2O6-1.75TiO2陶瓷微波介电性能最佳：εr=44.2,Q×f=19 654 GHz,τf=17.4ppm/℃。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
主要符号对照表  6-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-27
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 微波介质陶瓷概述  10-18
    1.2.1 微波介质陶瓷的发展历史  10-11
    1.2.2 微波介质陶瓷分类  11-14
    1.2.3 微波介质陶瓷的主要性能指标  14-17
    1.2.4 微波介质陶瓷的低温共烧技术(LTCC)  17-18
  1.3 ZnNb_2O_6微波介质陶瓷低温烧结研究  18-22
    1.3.1 ZnNb_2O_6微波介质陶瓷简介  18-20
    1.3.2 微波介质陶瓷低温烧结研究  20-21
    1.3.3 ZnNb_2O_6陶瓷低温烧结研究现状  21-22
  1.4 熔盐法概述  22-25
    1.4.1 熔盐法优点  22-23
    1.4.2 熔盐法制备陶瓷粉体过程  23-24
    1.4.3 熔盐的特征  24-25
  1.5 本文主要研究内容  25-27
第二章 熔盐法制备ZnNb_2O_6陶瓷粉体  27-41
  2.1 前言  27-28
  2.2 实验  28-30
    2.2.1 实验原料  28
    2.2.2 实验仪器  28-29
    2.2.3 熔盐法工艺流程  29-30
    2.2.4 实验产物表征  30
  2.3 KCl-NaCl熔盐体系  30-33
    2.3.1 实验方案  30-31
    2.3.2 结果与讨论  31-33
  2.4 KCl-NaCl-ZnCl_2熔盐体系  33-40
    2.4.1 实验方案  33
    2.4.2 结果与讨论  33-39
    2.4.3 粉体特殊形貌生长机理探讨  39-40
  2.5 本章小结  40-41
第三章 CuO掺杂制备ZnNb206微波介质陶瓷  41-55
  3.1 前言  41-42
  3.2 实验  42-46
    3.2.1 实验原料  42
    3.2.2 实验仪器  42
    3.2.3 工艺流程  42-43
    3.2.4 性能检测  43-46
  3.3 实验结果与讨论  46-54
    3.3.1 烧结性能研究  46
    3.3.2 物相(XRD)分析  46-47
    3.3.3 扫描电镜(SEM)分析  47-49
    3.3.4 微波介电性能讨论  49-52
    3.3.5 CuO掺杂降低ZnNb_2O_6陶瓷烧结温度影响因素  52-54
  3.4 本章小结  54-55
第四章 CuO掺杂制备ZnNb_2O_6-1.75TiO_2微波介质陶瓷  55-67
  4.1 前言  55-56
  4.2 实验  56
  4.3 实验结果与讨论  56-65
    4.3.1 CuO掺杂量对1.75ZNT陶瓷相结构的影响  56
    4.3.2 CuO掺杂量对1.75ZNT陶瓷密度影响  56-58
    4.3.3 CuO掺杂量对1.75ZNT陶瓷显微结构影晌  58
    4.3.4 烧结温度对1.75ZNT陶瓷相结构的影响  58-60
    4.3.5 烧结温度对1.75ZNT陶瓷显微结构影响  60-62
    4.3.6 微波介电性能讨论  62-65
  4.4 本章小结  65-67
第五章 结论与展望  67-69
  5.1 结论  67-68
  5.2 展望  68-69
致谢  69-71
参考文献  71-77
附录A 攻读硕士学位期间发表论文  77

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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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