本文關(guān)鍵詞： 鋰基陶瓷 Li_2Mg_3ZrO_6 Li_2Mg_3SnO_6 燒結(jié)助劑 LTCC　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：微波介質(zhì)陶瓷是應(yīng)用于微波頻段(300 MHz-300 GHz)電路中作為介質(zhì)材料并完成多種功能的陶瓷。隨著現(xiàn)代微波移動通訊技術(shù)的快速發(fā)展,微波介質(zhì)陶瓷已經(jīng)成為近年來國內(nèi)外電介質(zhì)材料研究領(lǐng)域的熱點方向。本文采用傳統(tǒng)固相法制備了高性能的鋰基微波介質(zhì)陶瓷Li_2Mg_3BO_6(B=Zr,Sn),并通過氣氛控制燒結(jié)、非化學(xué)計量,加入燒結(jié)助劑和形成復(fù)相等方法對Li_2Mg_3BO_6(B=Zr,Sn)進行燒結(jié)和性能優(yōu)化。通過XRD,SEM,EDS及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)地研究了制備工藝、相結(jié)構(gòu)、微觀形貌等對微波介電性能的影響。本論文的主要研究工作如下:在論文第一部分,利用非化學(xué)計量法成功制得Li_2Mg_3ZrO_6陶瓷純相,并借助富鋰氣氛控制燒結(jié)工藝抑制了Li_(2(1+x))Mg_3ZrO_6陶瓷燒結(jié)過程中鋰的揮發(fā)和第二相的產(chǎn)生,促進了液相生成,降低了燒結(jié)溫度。XRD和Rietveld精修結(jié)果以及SEM結(jié)果表明陶瓷中雜相量明顯減少,微觀形貌更加致密。最終獲得了Q×f值為150000GHz-300000 GHz(@9.84-9.88GHz)的微波介質(zhì)陶瓷。當(dāng)x=0.06的樣品在1275 ℃燒結(jié)6 h時,可獲得最優(yōu)微波介電性能:εr=12.8,Q×f=307319 GHz(@9.88 GHz),τ_f=-35 ppm/°C。憑借理想的微波介電性能,這種具有超低損耗的Li_2Mg_3BO_6(B=Zr,Sn)陶瓷經(jīng)過進一步改性有可能會成為適用于低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)的陶瓷材料。在論文第二部分,研究了燒結(jié)助劑LiF對Li_2Mg_3SnO_6陶瓷燒結(jié)行為及微波介電性能的影響,制備出具有優(yōu)異微波介電性能的Li_2Mg_3SnO_(6-x) wt.%LiF陶瓷。實驗結(jié)果表明,燒結(jié)助劑LiF能成功在燒結(jié)過程中引入液相燒結(jié)機制,降低燒結(jié)溫度,優(yōu)化Li_2Mg_3SnO_6陶瓷的燒結(jié)工藝和微觀形貌。XRD結(jié)果表明,在875 ℃-1100℃范圍內(nèi),Li_2Mg_3SnO_6陶瓷為純的立方結(jié)構(gòu)陶瓷;當(dāng)溫度低于850 ℃時,會發(fā)生Li_2Mg_3SnO_6到Li4MgSn2O7的相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變;當(dāng)溫度高于1150 ℃時,陶瓷中有Mg2SnO4雜相產(chǎn)生。通過添加2-4 wt.%LiF燒結(jié)助劑,在875 ℃-1100 ℃燒結(jié)6 h可得到er=11-12,Q×f=120000-240000 GHz(@9.99-11.60 GHz),τ_f~40 ppm/℃的純相Li_2Mg_3SnO_6微波介質(zhì)陶瓷。當(dāng)燒結(jié)溫度為1150 ℃時,x=2的樣品具有最優(yōu)微波介電性能:er=10.7,Q×f=330461 GHz(@10.40 GHz),τ_f=-42 ppm/℃。當(dāng)燒結(jié)溫度為875 ℃時,x=4組成具有優(yōu)異的微波介電性能:er=11.6,Q×f=155424 GHz(@9.98 GHz),tf=-35.5 ppm/℃,證明Li_2Mg_3SnO_6微波介質(zhì)陶瓷在LTCC技術(shù)方面應(yīng)用潛力很大。最后,通過將Ba_3(VO_4)_2與Li_2Mg_3SnO_6-3 wt.%LiF形成復(fù)相陶瓷調(diào)節(jié)了基體Li_2Mg_3SnO_6-3 wt.%Li F的溫度系數(shù)τ_f。XRD、SEM及EDS分析結(jié)果表明Ba_3(VO_4)_2與Li_2Mg_3SnO_6在陶瓷中以復(fù)相形式均勻分布,晶界明顯,微觀結(jié)構(gòu)均勻致密,且可與銀共燒。Ba_3(VO_4)_2一定程度上惡化了基體的品質(zhì)因數(shù),但是能有效調(diào)節(jié)基體的溫度系數(shù),提高材料致密度,降低基體的燒結(jié)溫度。在設(shè)計組成范圍內(nèi)陶瓷的τ_f近零并可通過改變Ba_3(VO_4)_2含量實現(xiàn)微調(diào)。復(fù)相陶瓷具有優(yōu)異的微波介電性能:e_r=12.6 13,Q×f=79761-99230 GHz(@12.67-12.94GHz),適用于LTCC技術(shù),性能優(yōu)勢明顯,是具有潛在應(yīng)用價值的微波介質(zhì)陶瓷。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ174.75

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本文編號：1555937