铋硼酸盐三元系对CaZrO3微波介质陶瓷低温烧结的影响

摘要

近年来，随着移动通讯科技的高速发展，微波介质陶瓷作为一种新型功能陶瓷，使以此为基础的微波元器件向小型化、集成化发展。为满足此要求，低温共烧陶瓷技术得到迅速发展。但目前大多数微波介质陶瓷的烧结温度较高，大都在1300℃以上，因此，从节约成本和环境保护角度考虑，要求陶瓷具有较低的烧结温度（低于900℃），以便与贱金属如Ag（960℃）或Cu电极进行共烧。目前，低温烧结最常用的方法就是添加烧结助剂，通过液相烧结实现低温烧结。BaO-Bi2O3-B2O3（BBB）和Bi2O3-ZnO-B2O3(BZB)三元化合物是一类具有低熔点的化合物，可在较低温度下形成玻璃，玻璃软化点低。。CaZrO3是一种具有较高的介电常数和较低的介电损耗的微波介质陶瓷，可作为电容器和介质谐振器使用，具有高的实用价值，但是其烧结温度太高，增加了其在实际应用中的制作成本。因此，本文系统研究BBB和BZB三元化合物不同温度烧结后的微波介电性能，揭示烧结助剂的选择规律。以 CaZrO3微波介质陶瓷为研究对象，通过添加 BBB和 BZB到CaZrO3陶瓷，研究烧结助剂对陶瓷物相组成、烧结特性、微观形貌和介电性能的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴不同温度下烧结的 BaO-Bi2O3-B2O3（BBB）三元化合物具有良好的微波介电性能，其中，当烧结温度为600℃时，BaBi10B6O25样品的微波介电性能为：εr=17.9，Q×f=6720GHz，τf=29×10-6/℃。⑵Bi2O3-ZnO-B2O3(BZB)三元化合物中具有良好的微波介电性能，当烧结温度为650℃时，Bi2ZnB2O7样品的微波介电性能为：εr=18.6，Q×f=6774GHz，τf=-18×10-6/℃。⑶纯的CaZrO3陶瓷在1550℃烧结3h可致密化，其微波介电性能为：εr=30，Q×f=15000GHz，τf=-26.5×10-6/℃。通过添加 BBB和 BZB等烧结助剂可以有效地降低其烧结温度，并保持良好的微波介电性能，研究其对CaZrO3陶瓷烧结性能和微波介电性能的影响。添加BBB可以将 CaZrO3陶瓷的烧结温度从1550℃降低至1000℃。当w(BaBi10B6O25)=7.5％时，1000℃时烧结3h的 CaZrO3陶瓷具有优异的微波介电性能：εr=28，Q×f=8872GHz，τf=21×10-6/℃。添加BZB可以将 CaZrO3陶瓷的烧结温度从1550℃降低至950℃。当w(Bi2ZnB2O7)=6%时，950℃烧结3h的CaZrO3陶瓷具有优异的微波介电性能：εr=29，Q×f=8956GHz，τf=-16×10-6/℃。⑷通过对比得出：添加助烧剂BBB、Bi2ZnB2O7和添加LBS、ZBS玻璃均可以降低CaZrO3陶瓷的烧结温度，实现低温烧结。7种BBB助烧剂的降温效果相差不大，烧结后具有最佳微波介电性能的为BaBi10B6O25，其降温效果与LBS、ZBS、BZB相差不大，可以作为烧结助剂加入到陶瓷中进行低温烧结。

目录

声明

符号表

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 微波介质陶瓷的低温烧结及研究现状

1.3 低熔点玻璃或氧化物的研究动态

1.4 铋硼酸盐

1.5 本课题的提出及研究内容

第2章 试样的制备和表征分析

2.1 试样的制备

2.2 实验流程

2.3 试样的测试与表征

第3章 BaO-Bi2O3-B2O3 (BBB)烧结特性和微波介电性能

3.1 引言

3.2 实验过程

3.3 本章小结

第4章 Bi2O3-ZnO-B2O3(BZB)烧结特性和微波介电性能

4.1 引言

4.2 实验内容

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 铋硼酸盐三元系对CaZrO3微波介质陶瓷低温烧结的影响

5.1 引言

5.2 固相添加BaO-Bi2O3-B2O3对CaZrO3陶瓷烧结特性和微波介电性能的影响

5.3 固相添加Bi2O3-ZnO-B2O3对CaZrO3陶瓷烧结特性和微波介电性能的影响

5.4 本章小结

第6章 结论

参考文献

缩略语词汇表

实验仪器及设备

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果