本文關(guān)鍵詞：低介電常數(shù)熔融石英微波介質(zhì)材料的制備

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【摘要】：熔融石英具有極低的相對介電常數(shù)(εr)、較高的品質(zhì)因數(shù)(Q×f)和近零的諧振頻率溫度系數(shù)(τf),在高頻微波元器件和微波基板等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文分別采用固相燒結(jié)法和溶膠凝膠法制備了熔融石英微波介質(zhì)材料,利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜儀(FTIR)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)備系統(tǒng)研究了燒結(jié)工藝、燒結(jié)氣氛和制備方法對材料的物相組成、析晶量、顯微形貌和微波介電性能的影響。首先研究了固相燒結(jié)法的燒結(jié)工藝和退火溫度對材料的物相組成、顯微形貌和微波介電性能的影響。結(jié)果表明,當燒結(jié)溫度過低或保溫時間過短時,材料中沒有或只有少量的方石英析出,但材料未燒結(jié)致密,材料的微波介電性能較差;而燒結(jié)溫度過高或保溫時間過長,材料雖能燒結(jié)致密,但方石英的析出量顯著增加,引起嚴重的表面裂紋甚至剝落,使得材料性能下降。同時,材料經(jīng)適宜的溫度退火處理后,沒有發(fā)生明顯的物相變化,而材料表面的顯微裂紋減少,材料性能得到提高;而不恰當?shù)耐嘶饻囟葎t可能引起鱗石英的析出,反而降低材料性能。經(jīng)1300℃、3h燒結(jié),且1200℃、3h退火處理后,材料具有良好的微波介電性能:εr=3.77、Q×f=66 758GHz、τf=-6.60ppm/℃。采用固相燒結(jié)法,對不同燒結(jié)氣氛所得熔融石英的物相組成、析晶量、顯微形貌、微波介電性能以及析晶動力學(xué)進行了研究。結(jié)果表明,燒結(jié)氣氛對材料的物相組成沒有明顯影響,但與空氣燒結(jié)相比,真空、氮氣和埋粉燒結(jié)均可提高方石英的初始析出溫度,在不同程度上抑制熔融石英的析晶,從而提高了材料的性能;燒結(jié)溫度為1300℃~1375℃時,熔融石英的析晶活化能Ea大小依次為:真空埋粉氮氣空氣;并且隨著燒結(jié)溫度的升高,試樣的k值不斷增大,表明方石英的生長速率均是逐漸增加的。在真空環(huán)境下,經(jīng)1350℃、3h燒結(jié)后,材料具有最佳的微波介電性能:εr=3.83、Q×f=74 182GHz、τf=-6.88ppm/℃。與固相燒結(jié)法相比,溶膠凝膠法可以制得顆粒均勻細小、粉體活性高的Si O2粉體,能夠降低材料的燒結(jié)溫度,因此采用溶膠凝膠法制備熔融石英微波介質(zhì)材料,并對材料的燒結(jié)特性、物相組成、顯微形貌和微波介電性能進行研究。結(jié)果表明:溶膠凝膠法可以將材料的燒結(jié)溫度降至1150℃;溶膠凝膠法制得的粉體表面有較多的硅羥基鍵等缺陷,使得材料發(fā)生整體析晶而非表面析晶;在同等溫度下,細顆粒粉體制備的試樣具有更高的體積密度,性能也更好;采用粒徑為120nm左右的粉體制備的生坯經(jīng)1150℃、3h燒結(jié)后,具有較佳的微波介電性能:εr=3.59、Q×f=61272GHz、τf=-10.0ppm/℃。
【關(guān)鍵詞】：熔融石英 微波介電性能 析晶 燒結(jié)氣氛 溶膠凝膠法
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 引言12
• 1.2 微波介質(zhì)材料的性能評價12-17
• 1.2.1 介電常數(shù)13-15
• 1.2.2 品質(zhì)因數(shù)15-16
• 1.2.3 諧振頻率溫度系數(shù)16-17
• 1.3 熔融石英的性能及應(yīng)用17-22
• 1.3.1 熔融石英簡介17-18
• 1.3.2 熔融石英的性能18-20
• 1.3.3 熔融石英的應(yīng)用20-22
• 1.4 熔融石英的結(jié)構(gòu)22-24
• 1.4.1 玻璃結(jié)構(gòu)的幾種學(xué)說22-23
• 1.4.2 熔融石英的結(jié)構(gòu)23-24
• 1.5 熔融石英的析晶及抑制24-27
• 1.5.1 熔融石英的析晶機理24
• 1.5.2 熔融石英析晶的影響因素24-27
• 1.5.3 熔融石英析晶的抑制27
• 1.6 溶膠凝膠(Sol-Gel)法制備SiO2粉體顆料27-30
• 1.6.1 細顆粒SiO2粉體的制備方法28
• 1.6.2 溶膠凝膠法制備SiO2粉體的反應(yīng)機理28-29
• 1.6.3 溶膠凝膠法制備SiO2粉體的影響因素29-30
• 1.7 課題的提出與研究內(nèi)容30-32
• 第二章 材料的制備及性能表征32-37
• 2.1 實驗原料及設(shè)備32-33
• 2.1.1 實驗原料32
• 2.1.2 實驗設(shè)備32-33
• 2.2 試樣制備33-34
• 2.2.1 固相燒結(jié)法33
• 2.2.2 溶膠凝膠法33-34
• 2.3 測試與分析34-37
• 2.3.1 體積密度34-35
• 2.3.2 物相組成35
• 2.3.3 顯微形貌35
• 2.3.4 傅里葉紅外光譜35
• 2.3.5 微波介電性能35-37
• 第三章 固相燒結(jié)法制備熔融石英微波介質(zhì)材料的工藝研究37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 實驗原料及方法37-38
• 3.3 燒結(jié)溫度對熔融石英物相和微波介電性能的影響38-43
• 3.3.1 燒結(jié)溫度對熔融石英物相組成的影響38-39
• 3.3.2 燒結(jié)溫度對熔融石英顯微形貌的影響39-42
• 3.3.3 燒結(jié)溫度對熔融石英體積密度和微波介電性能的影響42-43
• 3.4 保溫時間對熔融石英物相和微波介電性能的影響43-46
• 3.4.1 保溫時間對熔融石英物相組成的影響43-44
• 3.4.2 保溫時間對熔融石英顯微形貌的影響44-45
• 3.4.2 保溫時間對熔融石英體積密度和微波介電性能的影響45-46
• 3.5 退火溫度對熔融石英物相和微波介電性能的影響46-50
• 3.5.1 退火溫度對熔融石英物相組成的影響47-48
• 3.5.2 退火溫度對熔融石英顯微形貌的影響48
• 3.5.3 退火溫度對熔融石英體積密度和微波介電性能的影響48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第四章 燒結(jié)氣氛對熔融石英析晶和微波介電性能的影響51-64
• 4.1 引言51
• 4.2 實驗方法51-52
• 4.3 析晶量的計算52-53
• 4.3.1 計算方法52
• 4.3.2 方法驗證52-53
• 4.4 燒結(jié)氣氛對熔融石英析晶和微波介電性能的影響53-59
• 4.4.1 燒結(jié)氣氛對熔融石英物相組成和析晶量的影響53-55
• 4.4.2 燒結(jié)氣氛對熔融石英顯微形貌的影響55-57
• 4.4.3 燒結(jié)氣氛對熔融石英體積密度和微波介電性能的影響57-59
• 4.5 不同燒結(jié)氣氛下熔融石英的析晶動力學(xué)研究59-62
• 4.6 本章小結(jié)62-64
• 第五章 溶膠凝膠法制備熔融石英微波介質(zhì)材料64-74
• 5.1 引言64
• 5.2 實驗方法64-65
• 5.3 溶膠凝膠法制得SiO2粉體的性質(zhì)65-67
• 5.4 溶膠凝膠法粉體制得熔融石英的物相組成67-68
• 5.5 溶膠凝膠法粉體制得熔融石英的顯微形貌68-70
• 5.6 溶膠凝膠法粉體制得熔融石英的體積密度和微波介電性能70-72
• 5.7 本章小結(jié)72-74
• 第六章 全文總結(jié)74-76
• 6.1 本文主要結(jié)論74-75
• 6.2 本文創(chuàng)新之處75-76
• 參考文獻76-84
• 致謝84-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文85

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1 吳占德;;對高溫應(yīng)用的碳纖維增韌熔融石英的燒結(jié)研究[J];耐火與石灰;2011年04期

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3 沈福元;熔融石英復(fù)合滑板水口的應(yīng)用試驗[J];特殊鋼;1992年03期

4 薛忠社;;熔融石英磚的蝕變過程及特點[J];玻璃;2006年04期

5 王金波;李凱;黃世俊;肖建中;夏風;;硼酸對熔融石英燒結(jié)及其晶化的影響[J];硅酸鹽通報;2009年06期

6 韓錦文;;新型儀表及裝備訊息三則[J];上海金屬.有色分冊;1988年06期

7 王建軍;郝俊杰;郭志猛;石永亮;;同質(zhì)溶膠包覆對熔融石英粉體燒結(jié)性能的影響[J];硅酸鹽學(xué)報;2013年12期

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9 彭秀新,楊鑫功,王金寶;熔融石英質(zhì)匣缽的研制[J];山東陶瓷;1995年01期

10 趙旭光;真空浸漬對熔融石英水口增密效果的影響[J];韶關(guān)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1997年04期

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1 郭江華;鄢鳳鳴;董文全;李洪剛;李振;;焦爐快速修補用高熱穩(wěn)燒成熔融石英磚的研制[A];2008年耐火材料學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2008年

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4 鄭斌;劉家臣;杜海燕;郭安然;莊夢夢;許西慶;高婉琪;;氮化硼抑制熔融石英析晶原理探討[A];第十七屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2012年

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2 張文宇;低介電常數(shù)熔融石英微波介質(zhì)材料的制備[D];南京航空航天大學(xué);2015年

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6 夏國斌;鈣鋁硼硅玻璃+熔融石英復(fù)相材料的制備及性能研究[D];天津大學(xué);2012年

7 毛雪松;熔融石英及ρ-Al_2O_3對鎂質(zhì)中間包擋渣墻性能影響研究[D];武漢科技大學(xué);2007年

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本文編號：893531