掺杂对(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷结构与性能的影响

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本文以(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷为研究对象,分别选用ZnO、CuO、V2O5、La2O3、BaO、Nb2O5、WO3、MgO来降低ZST陶瓷烧结温度,并通过研究该体系的微观结构变化,探讨其微观结构与介电性能之间的相互关系。研究的主要内容:1、采用ZnO、CuO、MgO氧化物来降低(Zr0.8Sn0.2)TiO4系微波介质陶瓷的烧结温度。结果表明,ZC和ZCM陶瓷样品的晶粒尺寸随着烧结温度的增加而增加,且随着掺杂量的增加而减小,ZC陶瓷样品的密度随着掺杂增加而增加,ZC0.5陶瓷样品在烧结温度为1350℃时,介电常数为40.3,介电损耗为5×10-4,微波Q值(4GHz)为7600。ZCM1陶瓷样品在烧结温度为1350℃时,密度为4.9652g/cm3,介电常数为34.1,介电损耗为5×10-4。2、采用ZnO、V2O5对(Zr0.8Sn0.2)TiO4进行掺杂,ZV1陶瓷样品在烧结温度1350℃时的密度为4.98g/cm3,ZV1样品的介电常数38,介电损耗为5×10-4,ZV0.5样品烧结温度在1350℃时的微波Q值(4GHz)为2100。3、选用ZnO、La2O3、BaO对(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷进行掺杂,结果表明,ZL和ZB陶瓷样品的晶粒尺寸随着掺杂量增加而减小,ZL0.75样品比ZL0.1样品的晶粒尺寸明显减小。ZL0.25样品在烧结温度为1370℃时介电常数为41.4,介电损耗为2×10-4,ZL0.5样品在烧结温度1370℃时的微波Q值(4GHz)为8100。ZB1陶瓷样品在烧结温度为1350℃时,陶瓷样品的密度为4.965g/cm3,介电常数为34.1,介电损耗为5×10-4。4、研究了ZnO、Nb2O5对(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷结构与性能的影响。结果显示,晶粒尺寸随着烧结温度增加而增加,随着Nb2O5增加而减小,Nb5+可能替换Zr4+离子,减少氧空位,ZN0.5陶瓷样品烧结温度为1350℃时的密度为5.0958g/cm3,相同温度下,ZN0.1样品微波Q值(4GHz)7400。5、采用ZnO、WO3对(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷样品进行研究,研究结果表明,密度随着WO3的增加而增加,晶粒尺寸随着烧结温度增加而增加,ZW0.75陶瓷样品在烧结温度为1370℃时,介电常数为41.4,损耗(1MHz)为3×10-4,微波损耗为(4GHz)7500,为了进一步研究,再掺入MgO,ZM3样品在烧结温度1350℃时的微波Q值(4GHz)6500,介电常数下降为38.1。
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