發(fā)布時間：2017-08-29 20:14

  本文關(guān)鍵詞：釩酸鹽基低損耗微波介質(zhì)陶瓷的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 釩酸鹽 ReVO_4 BaMg_2V_2O_8 微波介電性能 LTCC

【摘要】：微波介質(zhì)陶瓷是應(yīng)用于微波頻段(300MHz～300GHz)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,作為制備先進(jìn)基板、介質(zhì)天線以及其他無線通信器件的關(guān)鍵材料,微波介質(zhì)陶瓷成為近年來國內(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)固相合成法制備了新型的釩酸鹽基微波介質(zhì)陶瓷ReVO4(Re=La,Ce)和BaMg2V2O8,并分別采用離子取代和非化學(xué)計量法對BaMg2V2O8進(jìn)行性能優(yōu)化。通過采用XRD、SEM、EDS、XPS及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等系統(tǒng)地研究了制備工藝、相結(jié)構(gòu)、微觀形貌對微波介電性能的影響。本論文的主要研究工作如下：首先,用固相法合成了以ReVO4(Re=La,Ce)為代表的鑭系釩酸鹽及BaMg2V2O8微波介質(zhì)陶瓷材料。XRD結(jié)合Rietveld精修擬合以及SEM測試結(jié)果表明,低溫?zé)Y(jié)后的ReVO4(Re=La,Ce)和BaMg2V2O8樣品分別呈現(xiàn)出單一相結(jié)構(gòu),且粒子堆積緊密,晶界明顯。LaVO4、CeVO4及BaMg2V2O8陶瓷樣品分別在850℃、950℃和900℃燒結(jié)后表現(xiàn)出優(yōu)異的微波介電性能：εr=14.2,Qxf=48197 GHz, τf=-37.9 ppm/℃;εr=12.3,Qxf=41460 GHz,τf=-34.4 ppm/℃;εr=12,Qxf= 156140 GHz,τf=-36 ppm/℃。該鑭系釩酸鹽及超低損耗的BaMg2V2O8的優(yōu)良性能和低燒特性使它們成為有希望應(yīng)用于低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)的陶瓷材料。其次,通過引入比Ba2+離子半徑小的Sr2+進(jìn)行A位取代探究其對BaMg2V2O8的微波介電性能的影響,設(shè)計組成為：Ba1-xSrxMg2V2O8(x=0-0.40)。XRD測試結(jié)果表明該體系在研究組成范圍內(nèi)均為單一四方相的固溶體。隨Sr2+含量的增加,衍射峰逐漸向高角度偏移,并逐漸出現(xiàn)明顯的分峰現(xiàn)象,各向異性增強,晶格畸變程度增大。摻雜適量Sr2+并沒有改變晶粒尺寸大小,但在x0.15時晶粒細(xì)化機制開始顯現(xiàn)。精修得到的數(shù)據(jù)表明A位Sr2+取代增強了A-O鍵的鍵價,導(dǎo)致tf不斷向正方向變化,并最終獲得了近零的tf,提升了基體材料的微波介電性能。x=0.15的樣品在915℃時獲得最優(yōu)的微波介電性能：εr=13.3,Qxf=86640 GHz和τr=-6 ppm/℃,在LTCC領(lǐng)域有較大的應(yīng)用潛力。最后,研究Ba的非化學(xué)計量對BaMg2V2O8的相結(jié)構(gòu)、致密化行為以及微波介電性能的影響,設(shè)計組成為：Ba1+xMg2V2O8 (x=0-0.52)。XRD、SEM和EDS分析結(jié)果表明,Ba過量會引入第二相Ba3V2O8并與BaMg2V2O8形成復(fù)相陶瓷。由于Ba3V2O8具有較高的致密化溫度和正溫度系數(shù),因此它的出現(xiàn)略微提升了該復(fù)相體系的燒結(jié)溫度。通過適當(dāng)調(diào)整兩相含量,可以獲得溫度系數(shù)近零的復(fù)相陶瓷,且x=0.44的樣品在930℃燒結(jié)后表現(xiàn)出良好的微波介電性能：εr=13.7,Qxf=92580GHz和τf=-5.3 ppm/℃,是一種有應(yīng)用價值的LTCC微波介質(zhì)陶瓷。
【關(guān)鍵詞】：釩酸鹽 ReVO_4 BaMg_2V_2O_8 微波介電性能 LTCC
【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】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-17
• 第一章 緒論17-36
• 1.1 引言17-18
• 1.2 微波介質(zhì)陶瓷的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀18
• 1.3 微波介質(zhì)陶瓷的性能參數(shù)及調(diào)控18-26
• 1.3.1 介電常數(shù)18-23
• 1.3.2 品質(zhì)因數(shù)23-25
• 1.3.3 諧振頻率溫度系數(shù)25-26
• 1.4 低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)概述26-31
• 1.4.1 LTCC技術(shù)的特點和應(yīng)用26-27
• 1.4.2 LTCC材料的制備工藝及性能要求27-30
• 1.4.3 LTCC技術(shù)存在的問題及發(fā)展趨勢30-31
• 1.5 釩酸鹽基LTCC微波介質(zhì)陶瓷31-34
• 1.5.1 高介釩酸鹽LTCC材料31-32
• 1.5.2 低介釩酸鹽LTCC材料32-34
• 1.6 課題的提出及研究內(nèi)容34-36
• 第二章 材料的制備和性能表征36-43
• 2.1 實驗原料及實驗儀器36-37
• 2.2 樣品制備和工藝流程37-38
• 2.3 材料測試和性能表征38-43
• 2.3.1 密度測試38-39
• 2.3.2 X射線衍射分析(XRD)39
• 2.3.3 微觀形貌分析(SEM)39
• 2.3.4 微波介電性能測試39-43
• 第三章 低損耗微波介質(zhì)陶瓷ReVO_4(Re=La,Ce)和BaMg_2V_2O_8的制備與性能43-53
• 3.1 引言43
• 3.2 ReVO_4(Re=La,Ce)和BaMg_2V_2O_8陶瓷的制備工藝43-44
• 3.2.1 ReVO_4(Re=La,Ce)粉體的制備43
• 3.2.2 BaMg_2V_2O_8粉體的制備43-44
• 3.2.3 ReVO_4(Re=La,Ce)和BaMg_2V_2O_8樣品的燒結(jié)44
• 3.3 結(jié)果與討論44-52
• 3.3.1 物相分析44-46
• 3.3.2 微觀形貌分析46-48
• 3.3.3 微波介電性能分析48-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 A位Sr~(2+)取代對Ba_(1-x)Sr_xMg_2V_2O_8陶瓷微波介電性能的影響53-63
• 4.1 引言53
• 4.2 Ba_(1-x)Sr_xMg_2V_2O_8(x=0-0.40)陶瓷的制備工藝53-54
• 4.3 結(jié)果與討論54-61
• 4.3.1 物相分析54-56
• 4.3.2 微觀形貌分析56
• 4.3.3 微波介電性能分析56-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 非化學(xué)計量對Ba_(1+x)Mg_2V_2O_8微波介電性能的影響63-69
• 5.1 引言63
• 5.2 Ba_(1+x)Mg_2V_2O_8(x=0-0.52)陶瓷的制備工藝63-64
• 5.3 結(jié)果與討論64-68
• 5.3.1 物相分析64
• 5.3.2 微觀形貌分析64-65
• 5.3.3 微波介電性能分析65-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-83

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