论文总字数：21525字

摘 要

通过典型的固相反应法，合成0.65CaTiO₃-0.35SmAlO₃（简称CT-SA）微波复合陶瓷，将MgO/CeO₂作为优选添加剂，对CT-SA陶瓷进行双掺杂改性，研究MgO/CeO₂不同含量的掺杂后，对CT-SA体系陶瓷的介电性能、体积密度以及烧结特性的影响。通过X射线衍射分析表明，掺杂过后的CT-SA陶瓷是一种单相固溶体结构。实验结果表明：掺杂适量的MgO/CeO₂一方面可以显著地改善陶瓷体的致密度、有效改善CT-SA体系陶瓷的烧结性能，另一方面可以明显完善CT-SA陶瓷的介电性能。优化实验样品测试表明：通过掺杂0.5wt% MgO和0.4wt% CeO₂,的CT-SA陶瓷，在1360℃较低的温度下，即能实现CT-SA陶瓷的致密化烧结，并获得优异的介电性能：ε_r=45.21, Q×f =43140GHz (f =5.1GHz), τ_f =-7.36 ppm/℃。

关键词：0.65CaTiO₃-0.35SmAlO₃ MgO/CeO₂ 介电性能 烧结性能

Research on High Density Microwave Composite Ceramic Materials

Abstract

A typical solid-state reaction method was used to synthesize 0.65CaTiO₃-0.35SmAlO₃ (CT-SA) microwave composite ceramics. MgO/CeO₂ was used as a preferred additive to modify the doping of CT-SA ceramics to study the different content of MgO/CeO₂. After the impurity, the influence on the dielectric properties, bulk density and sintering characteristics of the CT-SA system ceramics was studied. X-ray diffraction shows that the doped CT-SA is a single-phase structure. On the one hand, appropriate amount of MgO/CeO₂ will greatly improve its density and sintering properties. On the other hand, it can significantly enhance its dielectric properties. Experiments show that for CT-SA ceramic sintered under 1360 ℃, by doping with 0.5 wt % MgO and 0.4 wt % CeO₂, densified sintering of CT-SA ceramics can be realized at a lower temperature of 1360 ℃,can get excellent dielectric properties: ε_r= 45.21, Q×f = 43140 GHz (f = 5.1GHz), τ_f = -7.36 ppm/ ℃.

Key Words:0.65CaTiO₃-0.35SmAlO₃; MgO/CeO₂; Dielectric property; Sintering property

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 发展历史 1

1.3 研究现状 2

1.4 未来趋势 6

1.5 0.65CaTiO₃-0.35SmAlO₃（CT-SA）微波复合陶瓷 7

1.6 研究内容 8

第二章 实验方法 10

2.1 实验仪器及药品 10

2.2 CT-SA陶瓷样品制备 11

2.3 性能检测与表征 13

第三章 分析与讨论 15

3.1 CT-SA复合陶瓷的X衍射分析 15

3.2 CT-SA复合陶瓷的微观结构 16

3.3 CT-SA复合陶瓷的烧结性能 17

3.4 CT-SA复合陶瓷的微波介电性能 18

第四章 结论与展望 20

4.1结论 20

4.2展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

引言

微波介质陶瓷是功能材料的一种，主要应用于微波频段，由于其优异的介电特性，使它们在电子元器件领域中发挥着不可替代的作用，特别是随着现代通信技术的快速发展，微波介质陶瓷已经被广泛应用到卫星、通信基站、移动通讯、电子计算机等，人们对电子元器件的材料要求也越来越高，现代通信系统以及卫星通讯系统要求电子元器件尺寸更小，性能更高，因此，功能陶瓷领域特别是微波介质陶瓷时下越来越成为很多学者的研究热点，微波介质陶瓷主要通过介电常数(ε_r)，品质因数(Q×f)和谐振温度系数(τ_f)三个指标来评判，人们研究的方向主要在于高性能、低损耗、低成本、小尺寸，当然在不同的应用领域，研究方向也不尽相同，在一些高频段的应用上，如卫星直播等通信领域；在一些中频段的应用上，如军用雷达、移动基站等；在一些低频段的应用上，主要应用于高端微波器件(谐振器、滤波器等)及微波基板等。

发展历史

微波陶瓷的发展首先表现在原材料体系的发展。早在1939年，就有报道人们首次将TiO₂(金红石)作为介质谐振器的制备原料^[1]。1955年Roy和Rase首次发现了BaTi₄O₉的存在^[2]。在1964年左右，由于集成电路的发展，集成电路与微波领域开始结合，因为微波集成电路具有体积小、功耗低、可靠性高、传输效率高等优异特点，因此得到了广泛的应用和发展^[3]。

到60年代中后期，研制出了ε_r ≈100，Q×f≈1000,τ_f ≈400×10^-6/℃的微波介质陶瓷，但因其温度系数太高，很难应用到实际中去^[4]。70年代美国的科学家研制出了新型微波陶瓷材料Ba₂Ti₉O₂₀，由于其优良的介电特性以及制备较为容易，因此能够投入到一些实际应用中去，之后许多学者和机构都展开了对该材料体系的研究^[5]。到二十世纪80年代，由于材料体系的突破，人们对微波陶瓷的研究取得重大进展，研制出了一系列高性能微波介质陶瓷，如BaO-Ln₂o₃-TiO₂、铅基钙钛矿系、复合钙钛矿系等^[6]，使电子元器件尺寸更小，寿命更长，应用范围更广，直接推动了现代通信技术的发展。

请支付后下载全文，论文总字数：21525字