冷燒結(jié)法制備鎳銅鋅鐵氧體陶瓷及其電磁性能研究
發(fā)布時間：2022-01-03 04:16
信息技術(shù)的快速發(fā)展對電子器件的研究提出了更加苛刻的挑戰(zhàn),尤其是5G技術(shù)時代到來,要求電子器件更加微型化、高頻化、集成化和多功能化。磁介電功能復合材料因同時兼具較好的介電性能和磁性能引起了極大的關(guān)注。但是,傳統(tǒng)的高溫固相燒結(jié)方法通常需要在很高的溫度下進行燒結(jié),不僅容易產(chǎn)生雜相,削弱材料的性能,而且會因高溫燒結(jié)而消耗大量能源。此外,過高的燒結(jié)溫度使得該類材料很難同銀電極共燒。本課題以鎳鋅銅（NiCuZn）基磁介電復相陶瓷為研究對象,用冷燒結(jié)的方法,從功能粉體相的設(shè)計和選擇、微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計和調(diào)控、實驗工藝參數(shù)的優(yōu)化三方面入手,低溫下制備出磁導率和介電常數(shù)都較高且相近的磁介電復相陶瓷材料。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合三維電磁仿真軟件HFSS對材料應(yīng)用于微帶天線介質(zhì)基板進行了仿真分析。主要研究內(nèi)容如下:（1）Li2MoO4（LMO）、Na2WO4（NWO）和Ni)（0.2）Cu0.2Zn0.6Fe1.94O4（N...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
磁滯回線
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-11-產(chǎn)品更加具有均勻，成品率更高，已經(jīng)成為材料燒結(jié)技術(shù)這個領(lǐng)域里不可缺少的一種燒結(jié)技術(shù)。但是很多技術(shù)問題，比如燒結(jié)機理和微觀結(jié)構(gòu)的變化機制、燒結(jié)動力學熱力學等等，不僅僅復雜，而且目前還沒有很好的研究進展和解決方案，此外燒結(jié)對設(shè)備要求又很高，目前還沒有在工業(yè)化上實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。1.3.3放電等離子體燒結(jié)技術(shù)放電等離子體燒結(jié)是將金屬、陶瓷等燒結(jié)粉末于石墨或者絕緣物質(zhì)制備而成的模具中，在上下導電壓頭的電場和壓力下，利用電場產(chǎn)生的熱量以及機械能加熱燒結(jié)致密粉體的一種燒結(jié)技術(shù)。加熱過程原理見下圖1-2。圖1-2SPS燒結(jié)過程原理圖[36]在上下模具中加入脈沖電場，金屬粉末顆粒之間形成電火花，引發(fā)具有高能量密度的等離子體，使這些顆粒表面高度活化和自發(fā)熱現(xiàn)象，致使粉末完成燒結(jié)致密，并且具有一定組織和性能的一個工藝過程。對于不導電的陶瓷粉體，用石墨模具形成導電通路，并作為加熱源加熱粉體。由于放電等離子具有很高的能力密度，離子體中心溫度很高能夠快速熔化金屬、陶瓷等等熔點很高的材料。所以這種燒結(jié)方法具有升溫速度快、燒結(jié)時間短和可以實現(xiàn)電-熱-力多場耦合等特點，不僅可以應(yīng)用于常見的陶瓷（比如：ZrO2、Al2O3等），還可以應(yīng)用于難燒結(jié)陶瓷材料（比如：HfB2、ZrB2、TiN、ZrC
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-12-等等）和超高溫陶瓷材料和難熔金屬以及合金等等。1.3.4閃燒研究發(fā)現(xiàn)[37,38]，在傳統(tǒng)燒結(jié)的爐體中添加一個電場時，不僅可以提高燒結(jié)效率和優(yōu)化性能，還可以降低燒結(jié)溫度，并且隨著外加電場的增加，爐體燒結(jié)溫度持續(xù)減低，燒結(jié)時間變短，當電場達到一定值時，能夠瞬間致密化，這種燒結(jié)技術(shù)稱為閃燒。Cologna等人[37]基于電場輔助燒結(jié)技術(shù)的基礎(chǔ)上首次發(fā)明閃燒技術(shù)。圖1-3是閃燒技術(shù)的燒結(jié)工具示意圖。圖1-3閃燒技術(shù)的燒結(jié)工具示意圖[39]樣品兩端通過導線懸掛在爐體內(nèi)，并施加電常通過熱電偶測量爐體溫度，電荷耦合元件（CCD）照相機用于觀察樣品尺寸變化。同傳統(tǒng)高溫固相反應(yīng)燒結(jié)相比，閃燒不僅具有更低的燒結(jié)溫度，而且還可以瞬間完成燒結(jié)致密，并且還具有很好的性能，另外，閃燒的燒結(jié)效率更高。由于燒結(jié)時間短，還能抑制晶粒生長。燒結(jié)設(shè)備只需要在傳統(tǒng)高溫固相燒結(jié)添加一個電場，設(shè)備簡單，成本低。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]粉末-溶膠前驅(qū)法制備的NiCuZnCo-Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3復合陶瓷及其磁介電性能[J]. 劉勝,顏鑠清,賀君,黃生祥,鄧聯(lián)文. 磁性材料及器件. 2019(05)
[2]尖晶石結(jié)構(gòu)磁介電材料的研究進展[J]. 王棋,張懷武,金立川,唐曉莉,鐘智勇. 中國材料進展. 2012(07)
[3]先進陶瓷材料固相燒結(jié)理論研究進展[J]. 李達,陳沙鷗,邵渭泉,景悅林,張永成,欒偉娜. 材料導報. 2007(09)
[4]微波燒結(jié)技術(shù)的研究進展[J]. 吳紅,史洪剛,馮宏偉,范愛國. 兵器材料科學與工程. 2004(04)
本文編號：3565551
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
磁滯回線
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-11-產(chǎn)品更加具有均勻，成品率更高，已經(jīng)成為材料燒結(jié)技術(shù)這個領(lǐng)域里不可缺少的一種燒結(jié)技術(shù)。但是很多技術(shù)問題，比如燒結(jié)機理和微觀結(jié)構(gòu)的變化機制、燒結(jié)動力學熱力學等等，不僅僅復雜，而且目前還沒有很好的研究進展和解決方案，此外燒結(jié)對設(shè)備要求又很高，目前還沒有在工業(yè)化上實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。1.3.3放電等離子體燒結(jié)技術(shù)放電等離子體燒結(jié)是將金屬、陶瓷等燒結(jié)粉末于石墨或者絕緣物質(zhì)制備而成的模具中，在上下導電壓頭的電場和壓力下，利用電場產(chǎn)生的熱量以及機械能加熱燒結(jié)致密粉體的一種燒結(jié)技術(shù)。加熱過程原理見下圖1-2。圖1-2SPS燒結(jié)過程原理圖[36]在上下模具中加入脈沖電場，金屬粉末顆粒之間形成電火花，引發(fā)具有高能量密度的等離子體，使這些顆粒表面高度活化和自發(fā)熱現(xiàn)象，致使粉末完成燒結(jié)致密，并且具有一定組織和性能的一個工藝過程。對于不導電的陶瓷粉體，用石墨模具形成導電通路，并作為加熱源加熱粉體。由于放電等離子具有很高的能力密度，離子體中心溫度很高能夠快速熔化金屬、陶瓷等等熔點很高的材料。所以這種燒結(jié)方法具有升溫速度快、燒結(jié)時間短和可以實現(xiàn)電-熱-力多場耦合等特點，不僅可以應(yīng)用于常見的陶瓷（比如：ZrO2、Al2O3等），還可以應(yīng)用于難燒結(jié)陶瓷材料（比如：HfB2、ZrB2、TiN、ZrC
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-12-等等）和超高溫陶瓷材料和難熔金屬以及合金等等。1.3.4閃燒研究發(fā)現(xiàn)[37,38]，在傳統(tǒng)燒結(jié)的爐體中添加一個電場時，不僅可以提高燒結(jié)效率和優(yōu)化性能，還可以降低燒結(jié)溫度，并且隨著外加電場的增加，爐體燒結(jié)溫度持續(xù)減低，燒結(jié)時間變短，當電場達到一定值時，能夠瞬間致密化，這種燒結(jié)技術(shù)稱為閃燒。Cologna等人[37]基于電場輔助燒結(jié)技術(shù)的基礎(chǔ)上首次發(fā)明閃燒技術(shù)。圖1-3是閃燒技術(shù)的燒結(jié)工具示意圖。圖1-3閃燒技術(shù)的燒結(jié)工具示意圖[39]樣品兩端通過導線懸掛在爐體內(nèi)，并施加電常通過熱電偶測量爐體溫度，電荷耦合元件（CCD）照相機用于觀察樣品尺寸變化。同傳統(tǒng)高溫固相反應(yīng)燒結(jié)相比，閃燒不僅具有更低的燒結(jié)溫度，而且還可以瞬間完成燒結(jié)致密，并且還具有很好的性能，另外，閃燒的燒結(jié)效率更高。由于燒結(jié)時間短，還能抑制晶粒生長。燒結(jié)設(shè)備只需要在傳統(tǒng)高溫固相燒結(jié)添加一個電場，設(shè)備簡單，成本低。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]粉末-溶膠前驅(qū)法制備的NiCuZnCo-Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3復合陶瓷及其磁介電性能[J]. 劉勝,顏鑠清,賀君,黃生祥,鄧聯(lián)文. 磁性材料及器件. 2019(05)
[2]尖晶石結(jié)構(gòu)磁介電材料的研究進展[J]. 王棋,張懷武,金立川,唐曉莉,鐘智勇. 中國材料進展. 2012(07)
[3]先進陶瓷材料固相燒結(jié)理論研究進展[J]. 李達,陳沙鷗,邵渭泉,景悅林,張永成,欒偉娜. 材料導報. 2007(09)
[4]微波燒結(jié)技術(shù)的研究進展[J]. 吳紅,史洪剛,馮宏偉,范愛國. 兵器材料科學與工程. 2004(04)
本文編號：3565551
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