Li2ZnTi3O8陶瓷的制備及微波介電性能的研究.pdf

1、本文綜述了近年來微波介質(zhì)陶瓷的發(fā)展概況和研究進(jìn)展，在此基礎(chǔ)上，確定了Li2ZnTi3O8（LZT）微波介質(zhì)陶瓷為本文的研究對象，采用差熱-熱重分析(DSC-TG)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、X射線能譜(EDS)等實(shí)驗(yàn)手段系統(tǒng)地研究了LZT微波介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)工藝、物相組成、顯微組織與微波介電性能等之間的關(guān)系。
　　采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)燒結(jié)技術(shù)制備得到LZT陶瓷，系統(tǒng)地研究了主要燒結(jié)工藝參數(shù)對LZT微波介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)特性

2、、物相組成、顯微組織及微波介電性能的影響。研究結(jié)果表明，經(jīng)900℃/4h預(yù)燒，以3℃/min升溫到1075℃保溫4h后，所制陶瓷樣品中僅存在單一的Li2ZnTi3O8相，相對密度達(dá)到98.5％，晶粒大小均勻，且具有優(yōu)異的介電性能：e r=26.6，|Q=75563GHz，|t=-12.4ppm/℃。
　　研究了Li2MgxZn1-xTi3O8（0≤x≤1）陶瓷的燒結(jié)特性、物相組成、顯微組織和微波介電性能。研究結(jié)果表明，當(dāng)x=0.4

3、時(shí)，在1075℃燒結(jié)4h所得陶瓷中僅只有單一的主晶相。隨著x的增大，LZT陶瓷的相對密度和|Q值先增加后減小，在x=0.4時(shí)，相對密度和|Q值均達(dá)到極大值，分別為96.5%|Q=59886GHz；LZT陶瓷的介電常數(shù)呈現(xiàn)增大趨勢，但總體來說增幅不大，材料的|t值漸趨于正。當(dāng)x=0.4時(shí)，在1075℃燒結(jié)4h所得Li2Mg0.4Zn0.6Ti3O8陶瓷晶粒大小分布均勻，且微波介電性能：e r=26.71，|Q=59886GHz，|t=-7

4、.1ppm/℃。
　　研究了添加TiO（≤3.0wt.%）2對LZT陶瓷的燒結(jié)特性、物相組成、顯微組織和微波介電性能的影響。研究表明，當(dāng)TiO2添加量小于2.0wt.%時(shí)，在1100℃燒結(jié)4h所得陶瓷中均只有單一的Li2ZnTi3O8相；當(dāng)TiO2添加量增加到3.0wt.%時(shí)，所得陶瓷中會存在少量金紅石相。隨著TiO2添加量的增加，所得LZT陶瓷的相對密度先增加后減?。划?dāng)TiO2的添加量為1.5wt.%時(shí)，在1100℃燒結(jié)4h所得

5、LZT陶瓷的相對密度最高96.9%。隨著 TiO2添加量的增加，所得LZT陶瓷的晶粒有合并長大的趨勢，LZT陶瓷的介電常數(shù)呈現(xiàn)增大的趨勢，諧振頻率溫度系數(shù)|t值漸趨于正。添加TiO2對材料的品質(zhì)因數(shù)|Q值有很大影響，當(dāng)TiO2添加量為1.5wt.%時(shí)，在1100℃燒結(jié)4h所得LZT陶瓷的|Q值為61153GHz，此時(shí)e r=26.53，|t=-5.8ppm/℃。
　　研究了添加B2O3（≤2.5wt.%）對LZT陶瓷低溫?zé)Y(jié)的影響

6、。研究結(jié)果表明，當(dāng)B2O3添加量小于2.0wt.%時(shí)，在925℃燒結(jié)4h所得陶瓷中均為單一的Li2ZnTi3O8相；當(dāng)B2O3添加量為2.5wt.%時(shí)，所得陶瓷中會出現(xiàn)少量B2O3第二相。LZT陶瓷的相對密度隨著B2O3添加量的增加先增大后減小；當(dāng)B2O3添加量為1.5wt.%時(shí)，在925℃燒結(jié)4h所得LZT陶瓷的相對密度最高94.5%。添加B2O3能顯著細(xì)化LZT陶瓷的晶粒，但對|t值影響不大。隨著B2O3添加量的增加，LZT陶瓷的介

7、電常數(shù)和|Q值均先增大后減小，當(dāng)B2O3的添加量為1.5wt.%時(shí)，在925℃燒結(jié)4h所得LZT陶瓷的微波介電性能：e r=24.96，|Q=49600GHz，|t=-11.3ppm/℃。
　　研究了添加Bi2O3（≤2.5wt.%）對LZT陶瓷低溫?zé)Y(jié)的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)Bi2O3的添加量小于1.5wt.%時(shí)，在950℃燒結(jié)4h所得陶瓷中均只有單一的Li2ZnTi3O8相；當(dāng)Bi2O3的添加量超過1.5wt.%時(shí)，所得陶瓷中

8、還會出現(xiàn)少量Bi2Ti2O7第二相。隨著Bi2O3添加量的增加，LZT陶瓷的相對密度先大幅升高后平緩增加。添加Bi2O3能有效細(xì)化晶粒，并促進(jìn)晶粒尺寸較均勻和晶粒的合并長大。隨著Bi2O3添加量的增加，LZT陶瓷的介電常數(shù)漸趨增大，諧振頻率溫度系數(shù)|t值向的負(fù)的方向偏移。當(dāng)Bi2O3添加量為1.0wt.%時(shí)，LZT陶瓷在950℃燒結(jié)4h后，相對密度為96.9%，表面組織致密性較好，且微波介電性能：e r=26.73，|Q=36386GH

9、z，|t=-15.4ppm/℃。
　　研究了添加ZBS玻璃（≤1.0wt.%）對LZT陶瓷低溫?zé)Y(jié)的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)ZBS玻璃添加量在1.0wt.%之內(nèi)時(shí)，在925℃燒結(jié)4h所得陶瓷中均只有單一的Li2ZnTi3O8相。當(dāng)ZBS玻璃添加量小于0.5wt.%時(shí)，LZT陶瓷的相對密度隨燒結(jié)溫度的升高而持續(xù)增大；當(dāng)ZBS玻璃添加量超過0.5wt%時(shí)，LZT陶瓷的相對密度隨燒結(jié)溫度的升高先增大，隨后有所下降；當(dāng)添加0.75wt.%Z