CaMoO4陶瓷的合成及低温烧结特性研究

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白钨矿结构的CaMoO4陶瓷在1100℃烧结条件下具有优异的微波介电性能,但由于其较高的烧结温度限制了其在低温共烧陶瓷(LTCC)技术中的应用。本文研究了CaMoO4陶瓷的合成工艺,进行了CaMoO4陶瓷的掺杂改性研究,使得CaMoO4陶瓷材料满足LTCC应用要求的同时还具有较好的微波介电性能。主要研究工作如下:研究了CaMoO4陶瓷的制备工艺,重点讨论了烧结温度对陶瓷微观形貌和微波性能的影响。实验结果表明,合适的预烧温度可以有效的消除CaMoO4陶瓷合成过程中的杂相。同时,在1150℃下烧结保温5h得到了较好的微波介电性能:er=9.64,Q×f=63996 GHz,τf=-54.72 ppm/℃。通过添加低熔点助烧剂BaCu(B2O5)、LMZBS、LBSCA来降低CaMoO4的烧结温度,重点分析了掺杂量对陶瓷微观形貌、密度和微波介电性能的影响。实验结果表明:(1)掺杂BaCu(B2O5)能有效的降低烧结温度,并且对陶瓷的微波性能影响较小,在掺杂量为0.75 wt.%时,陶瓷烧结温度降低到875℃,并且微波性能达到了最优值:er=10.67,Q×f=84775 GHz,τf=-46.48 ppm/℃。(2)掺杂LMZBS能显著降低陶瓷的致密化温度,但同时引起了材料微波介电性能的恶化。当LMZBS掺杂量为0.5 wt.%时,陶瓷的烧结温度降低到875℃,微波性能也达到最优值:er=10.35,Q×f=67236 GHz,τf=-53.02 ppm/℃。(3)掺杂LBSCA能显著降低陶瓷的致密化温度,但也引起了材料介电性能的大幅度恶化。当LBSCA掺杂量为0.5 wt.%时,陶瓷的烧结温度降低到900℃,微波性能也达到最优值:er=10.81,Q×f=40034GHz。在CaMoO4+0.75 wt.%BaCu(B2O5)的基础上,分别通过与正温度系数材料BaTiO3和CaTiO3复合来调整陶瓷材料的谐振频率温度系数(τf),着重研究了BaTiO3和CaTiO3的添加对CaMoO4陶瓷物相组成、微观形貌以及介电性能的影响实验结果表明:(1)BaTiO3能有效的调节CaMoO4陶瓷的τf值,当BaTiO3添加量为15 wt.%时,陶瓷的介电性能为:er=14.23,Q×f=19524 GHz,τf=-4.41 ppm/℃。(2)CaTiO3能有效的调节CaMoO4陶瓷的τf值,当CaTiO3添加量为10 wt.%时,陶瓷的介电性能为:er=14.92,Q×f=23034GHz,τf=2.03 ppm/℃。
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