【摘 要】
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本文对Al2O3-TiO2体系进行了系统研究,首先研究TiO2含量,调节其τf值以确定最佳组分;然后进一步研究不同类型的掺杂对所确定体系烧结温度、微观结构及介电与力学性能的影响。
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本文对Al2O3-TiO2体系进行了系统研究,首先研究TiO2含量,调节其τf值以确定最佳组分;然后进一步研究不同类型的掺杂对所确定体系烧结温度、微观结构及介电与力学性能的影响。下面分别叙述如下:添加不同含量的TiO2（τf=450ppm/℃）,以补偿Al2O3的负τf值,使（1-x）Al2O3-xTiO2材料的谐振频率温度系数趋于零,从而确定x值;研究预烧和烧结温度对体系介电性能的影响,确定最佳温度。研究表明:合适的预烧温度为1200℃,当x=0.1时,（1-x）Al2O3-xTiO2材料经1200℃预烧、1550℃烧结后,其τf值约为1.5ppm/℃。研究了Nb2O5对0.9Al2O3-0.1TiO2陶瓷结构与性能的影响,发现Nb5+和Al3+已固溶到TiO2中,形成低温共晶相Ti0.8Al0.1Nb0.1O2,从而降低烧结温度,促进烧结。当添加0.5wt% Nb2O5时,体系烧结温度可降低150℃,其介电性能明显提高。经1200℃预烧、1400℃烧结后,εr为10.38,Qf为15500GHz,τf值约为9.6 ppm/℃当0.9Al2O3-0.1TiO2陶瓷体系中掺入SiO2添加剂时,SiO2与Al2O3反应生成硅铝玻璃相,在烧结过程中起到促进烧结的作用,从而降低烧结温度;SiO2能抑制Al2TiO5相的形成;但SiO2的引入,会降低体系的介电性能。当SiO2含量为0.8 wt%时,系统的烧结温度降低100℃,经1200℃预烧、1450℃烧结后,εr为8.2,Qf为9200GHz,τf值约为-3.1 ppm/℃直接采用低熔点的Li3AlB2O6 （LAB）玻璃掺杂,在高烧结温度下形成液相促进烧结,从而降低烧结温度。研究表明:添加1 wt% LAB玻璃时,可以将系统的烧结温度降低100℃;但由于玻璃相的引入,会加速TiO2向表面溢出,引起陶瓷结构不均匀,同时;经1200℃预烧,1450℃烧结后,εr为10.3,Qf为14500GHz,τf值约为15.6 ppm/℃
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