MgAl2O4基微波介质陶瓷的掺杂改性毕业论文
2022-06-05 09:06
论文总字数:21341字
摘 要
本文综述了微波介质陶瓷的基本性能和发展,MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO3,(MACST)体系陶瓷具有介电常数低,及近零的谐振频率温度系数,但是其品质因数仍然需继续提高,Q·f≈50563GHz。在陶瓷材料制备过程中常采用离子半径相近的Ni2 与Zn2 分别取代Mg2 来提高品质因数。因此,本课题研究的目的是通过离子掺杂对MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO3(MACST)微波介质陶瓷进行改性,确定最佳配方及烧成温度,制备出致密高性能的MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO3微波介质陶瓷。
本论文以0.92MgAl2O4-0.08(Ca0.8Sr0.2)TiO3基体材料,选用Ni2 和Zn2 作为掺杂离子,通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),网络分析仪等分析方法,研究了单独添加Ni2 和Zn2 对MACST陶瓷烧结性能、相组成、显微结构以及介电性能。实验结果显示,0.2mol% Ni2 取代,在1440℃时介电性能达到最佳,此时εr ≈10.73,Q·f ≈47106GHz。Zn2 掺入量为0.3mol%,在1440℃时介电性能达到最佳,此时εr ≈10.94,Q·f ≈ 57232GHz。
关键词:微波介质陶瓷 MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO3体系 微波介电性能 取代
Abstract
The basic performance and the recent research progress of microwave dielectric ceramics were introduced in this paper. MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO3 system has a low dielectric constant (ԑr), and near-zero temperature coefficient of resonant frequency (τf). But its quality factor (Q·f) is low, Q·f≈50563GHz. In this paper, the Ni2 and Zn2 of the similar ionic radius were used to replace Mg2 to improve the quality factor. Therefore, the purpose of this research is to modify the MgAl2O4 based microwave dielectric ceramics by ion doping to prepare the dense and high performance MgAl2O4 based microwave dielectric ceramics and determine the optimum formulation and sintering temperature.
0.92MgAl2O4-0.08(Ca0.8Sr0.2)TiO3 was selected as the research objects, then used X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscope (SEM) and Network analyzer to analysis the effects of Ni2 and Zn2 on sintering behavior, phase compositions, microstructures and dielectric properties of MACST ceramics were studied systematically.The results showed that when the Ni2 addition amount was 0.2 mol%, MACST samples sintered at 1440℃ got the best dielectric properties:εr≈10.73,Q·f≈ 47106GHz。When the Zn2 addition amount was 0.3mol%, MACST samples sintered at 1440℃ got the best dielectric properties:εr≈10.94,Q·f≈57232GHz。
Key words: Microwave dielectric ceramic; (Ca0.8Sr0.2)TiO3-MgAl2O4 system; Microwave properties; Replace
目录
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2微波介质陶瓷概述 1
1.2.1微波介质陶瓷的分类 1
1.2.2微波介质陶瓷的应用 2
1.2.3微波介质陶瓷的研究现状 2
1.3理论基础 2
1.4 (Mg,Zn,Ni)Al2O4系微波介质陶瓷 3
1.4.1 MgAl2O4尖晶石的结构 3
1.4.2 (Mg,Zn,Ni)Al2O4基微波介质陶瓷的概况 4
1.4.3 (Ca0.8Sr0.2)TiO3 陶瓷 5
1.5课题的提出和研究内容 5
1.5.1 研究目标 5
1.5.2课题的提出 5
1.5.3 研究思路 5
1.5.4 研究内容 6
第二章 实验部分 7
2.1引言 7
2.2 样品制备 7
2.2.1 实验原料: 7
2.2.2 实验设备: 7
2.2.3 实验流程 8
2.3 材料性能测试及表征 9
2.3.1 陶瓷样品烧结性能测试 9
2.3.2 陶瓷介电性能测试 9
2.4 相组成与微观结构分析 12
2.4.1 XRD分析 12
2.4.2 SEM分析 12
第三章 离子改性对0.08MgAl2O4-0.92(Ca0.8Sr0.2)TiO3陶瓷性能的影响 12
3.1 引言 13
3.2 Ni2 取代对MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO3微波介质陶瓷性能的影响 13
3.2.1 Ni2 取代对MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO3陶瓷烧结性能的影响 13
3.2.2 Ni2 取代对MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO 3陶瓷介电性能的影响 15
3.2.3 Ni2 取代对MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO 3微波介质陶瓷相组成及微观形貌的影响 16
3.3 Zn2 取代对MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO3微波介质陶瓷性能的影响 188
3.3.1 Zn2 取代对MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO3陶瓷烧结性能的影响 188
3.3.2 Zn2 取代对MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO 3陶瓷介电性能的影响 19
3.3.3 Zn2 取代对MgAl2O4-(Ca0.8Sr0.2)TiO 3微波介质陶瓷相组成的影响 21
第四章 结论与展望 22
4.1 结论 22
4.2 展望 22
参考文献 23
致谢…………………………………………………………………………………26
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