隨著微波通信逐步往高頻化方向發(fā)展,保障器件在高頻下的工作性能與集成化顯得尤為重要。這對微波介質(zhì)陶瓷提出了更高的要求,即更高的工作穩(wěn)定性,更低的介電損耗。堇青石(Mg₂Al₄Si₅O₁₈)微波介質(zhì)陶瓷成本低廉、微波介電性能優(yōu)異,具有良好的應用前景。本文通過固相法制備Mg₂Al₄Si₅O₁₈陶瓷,研究了制備工藝、摻雜改性等對材料微觀結構和微波介電性能的影響。采用控制變量法探究Mg₂Al₄Si₅O₁₈陶瓷的制備工藝。研究了預燒溫度和燒結溫度對陶瓷微觀結構和微波性能的影響,以及其他工藝對陶瓷品質(zhì)因數(shù)的影響。通過改善Mg₂Al₄Si₅O₁₈陶瓷的制備工藝,使微波介電性能獲得一定的提升:Q×f=52314 GHz,ε_r=4.86,... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

微波介質(zhì)陶瓷的分類示意圖

第二章實驗過程和性能測試13第二章實驗過程和性能測試2.1實驗思路本文所有Mg2Al4Si5O18系陶瓷樣品均采用傳統(tǒng)固相法合成，并使用相同的儀器和設備進行分析與測試。本文主要針對Mg2Al4Si5O18系微波介質(zhì)陶瓷所存在的問題進行研究，以期望提高它的微波介電性能。研究思路如圖2-1：圖2-1實驗思路圖本文的研究思路主要從兩個方向出發(fā)：一是研究制備工藝對Mg2Al4Si5O18陶瓷性能的影響，主要包括：預燒溫度、燒結溫度對陶瓷晶體結構和微觀形貌以及微波性能的影響和燒結時間、升溫速率、球磨時間對陶瓷品質(zhì)因素的影響；二是通過改變原料的配比或者加入其它氧化物以形成固溶體來調(diào)節(jié)Mg2Al4Si5O18陶瓷的微觀結構和微波介電性能，主要分為：增加氧化鎂的含量，抑制莫來石相第二相的生成；加入TiO2進行溫度補償，調(diào)節(jié)頻率溫度系數(shù)；加入氧化物形成固溶體，提高陶瓷的體積密度和降低燒結溫度。

第二章實驗過程和性能測試152.3實驗工藝工程本實驗采用傳統(tǒng)固相反應法合成Mg2Al4Si5O18系陶瓷。固相反應是指固體粉料在高溫下相互擴散并發(fā)生化學反應生成新固體產(chǎn)物的過程。固相燒結法就是通過高溫作用使原料之間發(fā)生固相反應從而生成目標產(chǎn)物。固相燒結法制備陶瓷材料成本低、工藝簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)。具體工藝如圖2-2所示：圖2-2實驗流程圖本文的具體操作步驟如下：配料：根據(jù)陶瓷的化學式和原料的純度計算實際所使用的各種原料質(zhì)量，并使用精度為0.001g的電子天平進行稱量。稱量前需要校準電子天平，保證稱量的準確性。稱量時電子天平要保持水平，桌面不能晃動，以免產(chǎn)生稱量誤差。稱量不同的原料一定要更換稱量紙和藥勺（或者使用去離子水清洗藥勺），避免不同原料之間的相互污染。對于容易受潮的樣品稱量之前一定進行烘干，去除原料中的非結晶水，避免原料稱量誤差。一次球磨：一次球磨具有使原料混合均勻，減小粉料粒徑，提高粉料比表面能的作用，有利于促進預燒時混合物料之間發(fā)生反應。為了提高球磨的效率和粉料的均勻性，本文選用濕磨法，球磨方式采用行星式球磨法�？紤]到球磨的效率和以及可能產(chǎn)生的污染，選用去離子水作為球磨分散劑，選用具有良好耐磨性的鋯球作為球磨介質(zhì)。球磨前需要在球磨機上對鋯球和球磨罐清洗30min；球磨時粉料、去離子水和鋯球的質(zhì)量比為1:1.3:5，球磨機轉(zhuǎn)速為280rad/min，球磨時間為8h；球磨后需要將球磨罐和鋯球清洗干凈。烘干：烘干的目的是去除漿料中的去離子水，獲得干燥的粉料。具體過程為：將球磨后的漿料倒入鋪上保鮮袋的瓷盤，將瓷盤放入100℃的多功能干燥箱中，保溫10-16h后取出瓷盤。為了保證粉料在烘干時不被污染，瓷盤內(nèi)部以及瓷盤蓋上都要使用保鮮膜隔開。過篩：粉料烘干

【參考文獻】：
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博士論文
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[3]液相法制備氧化鋁微波陶瓷及其介電性能研究[D]. 韓偉丹.華北理工大學 2018



本文編號：3263516