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MCT系钙钛矿微波介质陶瓷的制备与性能研究毕业论文

 2021-12-29 09:12  

论文总字数:21854字

摘 要

微波介质陶瓷(MWDC),是一种应用于微波频段电路中的起到介质功能的材料,并且它具有一种或多种性能。经过近些年的发展,在滤波器、谐振器、介质天线、介质导波回路等大多数无线通讯领域的微波元器件中,微波介质陶瓷得到了大规模的使用[1]。在本篇文章中,我们采用大部分实验都会使用的制备工艺已经成熟的固相反应法来制备(Mg0.95Ca0.05)TiO3(95MCT)微波介质陶瓷,探讨以Sb2O3-ZnO作为掺杂剂复合掺杂对95MCT陶瓷微观结构、相组成及性能的影响。主要的研究手段为利用阿基米德排水法测定体积密度,利用X射线衍射仪探究所制样品的结晶的微观结构的组成,用网络分析仪在微波频率下扫描测量试样的介电性能。

通过改变Sb2O3和ZnO的配比,调整适当的烧结温度,试验结果表明Sb2O3和 ZnO的添加对第二相MgTi2O5的生成起到了很好的抑制作用。利用添加不同配比的Sb2O3和ZnO做出的X射线衍射图和体积密度折线图,发现添加Sb2O3-ZnO不仅能够有效降低烧结温度,而且还可以减少气孔的生成,提高95MCT陶瓷的致密化程度。通过试验数据做出Q•F值对比图,得到当添加1.0 wt% Sb2O3 1.0 wt% ZnO作为烧结助剂,能够把陶瓷的烧结温度范围拓宽40℃;在1300℃保温3小时,可以得到最佳的介电性能:ɛr = 20.56, Q × f = 64700 GHz (f = 7 GHz), τ= −2.24 ppm·℃−1

关键词:微波介质陶瓷;95MCT;微波介电性能

Abstract

Microwave dielectric ceramic (MWDC) is a kind of material used in the microwave frequency circuit to function as a medium, and it has one or more properties. With the development in recent years, microwave dielectric ceramics have been widely used in most microwave components in the field of wireless communication, such as filters, resonators, dielectric antennas and dielectric guided wave circuits [1]. In this paper, the influence of Sb2O3-ZnO as dopant on the microstructure, phase composition and properties of 95MCT ceramics was investigated through the traditional solid phase reaction method (Mg0.95Ca0.05)TiO3 (95MCT) microwave dielectric ceramics. The main research methods are to measure the volume density by Archimedes drainage method, analyze the crystal phase composition of the sample by X-ray diffractometer, and investigate the dielectric properties of the sample by network analyzer at the microwave frequency.

By changing the ratio of Sb2O3 and ZnO and adjusting the appropriate sintering temperature, the experimental results show that the addition of Sb2O3 and ZnO has a good inhibitory effect on the generation of MgTi2O5 in the second phase. By adding Sb2O3 and ZnO in different ratios, X-ray diffraction patterns and volume density line diagrams were made. It was found that adding Sb2O3-ZnO could not only effectively reduce the sintering temperature, but also reduce the formation of pores and increase the densification degree of 95MCT ceramics. The Q•F value comparison diagram was made based on the test data, and it was found that when 1.0 wt% Sb2O3 1.0 wt% ZnO was added as a sintering assistant, it can extend the sintering temperature range of ceramics by 40℃;The best dielectric performance can be obtained by holding it for 3 hours at 1300℃:ɛr = 20.56, Q × f = 64700 GHz (f = 7 GHz), and τ = −2.24 ppm·℃−1.

Key words:Microwave dielectric ceramics;95MCT;Microwave dielectric properties

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2微波介质陶瓷材料的发展 2

1.2.1微波介质陶瓷的背景 2

1.2.2国内外微波介质陶瓷发展历程 3

1.3微波介质陶瓷的性能 5

1.4微波介质陶瓷的分类及应用 6

1.4.1微波介质陶瓷的分类 6

1.4.2微波介质陶瓷材料的应用 7

1.5微波介质陶瓷材料存在的问题和发展趋势 9

1.6 课题的提出 10

第二章实验过程及测试方法 11

2.1样品的制备 11

2.1.1 实验原料 11

2.1.2仪器与设备 11

2.1.3 Sb2O3和ZnO的配比情况。 12

2.1.4制备工艺流程 12

2.2样品的测试与表征 14

2.2.1密度测量 14

2.2.2物相组成分析 14

2.2.3显微结构分析 14

2.2.4微波介电性能测试 15

第三章 结果与讨论 16

3.1 X射线衍射分析 16

3.2显微结构分析 18

3.3烧结性能分析 19

3.4 介电性能分析 20

3.5品质因数Q×f值 21

第四章 结论与展望 23

4.1结论 23

4.2展望 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1引言

人类走向文明的历程离不开陶瓷的发展。一般情况下对古代史的研究,从那个时代遗留的古瓷器着手是一种常见的思路,各个时代的发展现状由那个时代的瓷器所记载着。陶瓷从单纯的工艺技术逐渐演变成了一门学科,陶瓷工艺的发展深刻影响了人类生活。近些年来,陶瓷材料实现了飞速发展,并且在各个领域上起到了重要的作用,例如交通行业、国防行业、电子行业、通讯行业等等。人类社会的进步离不开陶瓷的发展,同时陶瓷工艺的前进也得益于人类社会的不断进步。所以说陶瓷工艺的进步和人类社会的发展相互促进不可分割,陶瓷的发展大大的改善了人类的生活方式。

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