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低温烧结微波介质陶瓷材料研究近年来受移动通信事业的推动,发展非常迅速,为了满足微波器件小型化的需要,迫切需要开发高介电常数的低温烧结微波介质材料。CaO-Li2O-Sm2O3-TiO2固溶体是一种新型的高介电常数微波介质陶瓷( r>100),在微波通讯技术中有着重要的应用。
根据陶瓷-银电极共烧要求,本文采取两种路线来降低CaO–Li2O–Sm2O3–TiO2陶瓷的烧结温度,第一:助烧剂法,选择Bi2O3、B2O3、MnO2、ZnO等作为助烧剂,第二:助烧剂法与湿化学方法相结合,选择V2O5作为助烧剂,采用溶胶-凝胶法制备CaO–Li2O–Sm2O3–TiO2纳米粉体,分别研究它们对CaO–Li2O–Sm2O3–TiO2介质陶瓷的烧结特性、晶相结构、显微组织和介电性能的影响。
1.助烧剂法
采用助烧剂法,选择Bi2O3、MnO2、B2O3、ZnO等作为助烧剂,都在不同程度上降低了CLST陶瓷的烧结温度,其中添加ZnO后效果最明显,烧结温度减低了近150℃,但是CLST陶瓷的致密度稍差。添加不同助烧剂后,均没有改变CLST陶瓷的正交钙钛矿结构,添加3%B2O3后出现了少量的金红石相。添加助烧剂后CLST陶瓷的综合介电性能有了不同程度的降低,但是添加MnO2、ZnO后,可以显著提高CLST陶瓷的品质因数。
2.添加V2O5和溶胶-凝胶法结合采用V2O5做助烧剂和溶胶-凝胶法制备CLST陶瓷纳米粉体结合的方法使CLST陶瓷的烧结温度降低至1100℃,烧结温度比固相法制备的CLST陶瓷降低了近200℃。添加V2O5能降低CLST陶瓷的介电损耗,但是介电常数降低。1100℃烧结3h,V2O5掺杂量为0.75%时CLST陶瓷具有优异的综合介电性能: r=84, =0.008, =20ppm/℃。