溶膠-凝膠法制備CaTiO3-Zn納米微波介質(zhì)陶瓷.pdf

1、為應(yīng)對(duì)通訊器件小型化、集成化的要求，高介微波介質(zhì)材料成為目前研究的一大熱點(diǎn)。CaTiO3陶瓷是一種高介微波介質(zhì)陶瓷，但是由于其燒結(jié)溫度高，Q×f值小，限制了其應(yīng)用。因此，降低CaTiO3陶瓷燒結(jié)溫度，提高其Q×f值對(duì)于將該體系陶瓷推進(jìn)到市場(chǎng)應(yīng)用有關(guān)鍵意義。溶膠-凝膠法是制備陶瓷的一種有效方法，使用此方法能得到成分均勻、活性大的陶瓷粉體，可降低陶瓷的燒結(jié)溫度，提升陶瓷的性能。
　　 本論文采用溶膠-凝膠法制備了分散均勻的CaTiO

2、3：Zn納米粉體，使用合成的納米粉體制備得到陶瓷，研究了Zn摻雜對(duì)于CaTiO3陶瓷燒結(jié)性能和微波介電性能的影響。論文的主要內(nèi)容分為以下兩方面：
　　 1.通過(guò)對(duì)溶膠-凝膠過(guò)程中先驅(qū)體濃度、酸添加量以及分散劑選擇優(yōu)化，得到良好的溶膠條件。在此條件下制備的干膠經(jīng)過(guò)500℃熱處理后可獲得粒徑約25nm、分散均勻的超微球形納米粒子。
　　 2.在溶膠階段以不同方式添加Zn，研究Zn的添加方式對(duì)于CaTiO3陶瓷燒結(jié)性能和微波介

3、電性能的影響。
　　 對(duì)于Zn取代Ca的A位摻雜樣品(Ca1-x，Znx)TiO3，陶瓷燒結(jié)溫度下降至1150℃，Zn的添加起到了顯著的降低燒結(jié)溫度作用。XRD分析顯示摻Zn后產(chǎn)生了燒結(jié)溫度相對(duì)較低的Zn2TiO4和Ca2Zn4Ti15O3雜相，陶瓷密度變大。所以相比較于CaTiO3，(Ca1-x，Znx)TiO3陶瓷燒結(jié)溫度降低，Q×f升高。(Ca1-x，Znx)TiO3(x=0.01)經(jīng)過(guò)1150℃燒結(jié)得到陶瓷微波介電性能如

4、下：ε=159，Q×f=5416GHz。
　　 對(duì)于Ca(Zny，Ti1-y)O3-δ陶瓷樣品，y=0.01時(shí)，Zn進(jìn)入晶格取代Ti形成了固溶體，對(duì)陶瓷降溫?zé)o明顯促進(jìn)作用，陶瓷致密化溫度為1250℃，較CaTiO3并無(wú)降低；y=0.05和0.1時(shí)，陶瓷中出現(xiàn)低熔點(diǎn)第二相ZnO，燒結(jié)溫度分別降至1200℃、1150℃。摻雜Zn量的增加會(huì)使陶瓷的ε變小。Ca(Zny，Ti1-y)O3-δ(y=0.01)在1250℃燒結(jié)得到陶瓷具有最

5、優(yōu)異的微波介電性能：ε=157，Q×f=6819 GHz。
　　 溶膠-凝膠法制備CaTiO3+zZn納米粉體經(jīng)過(guò)1150℃燒結(jié)2h得到致密、晶粒大小均一的陶瓷，主晶相CaTiO3相，Zn以Zn2TiO4形式存在。1150℃燒結(jié)的CaTiO3+0.05Zn陶瓷，相對(duì)介電常數(shù)ε=155，品質(zhì)因數(shù)Q×f=6633 GHz。
　　 三種方式添加Zn都有提高CaTiO3品質(zhì)因數(shù)Q×f的作用。當(dāng)添加的Zn以ZnO存在或與Ti形成化