低溫燒結(jié)高頻陶瓷材料研究.pdf

1、本文選取Ba6-3x(Nd1-yBiy)8+2xTi18O54(x=2/3，0≤y≤1)(BNTB)系統(tǒng)陶瓷作為研究對象，通過添加燒結(jié)助劑來降低系統(tǒng)的燒結(jié)溫度，旨在研制一種能夠低溫燒結(jié)的高頻陶瓷材料。研究了A位離子取代、燒結(jié)助劑利工藝參數(shù)對BNT系統(tǒng)陶瓷的晶相組成、微觀結(jié)構(gòu)和介電性能的影響。主要研究內(nèi)容及實驗成果如下：
　　 ⑴以Bi2O3為添加劑，采用Ba6-3x(Nd1-yBiy)8+2xTi18O54(X=2/3)通式，研

2、究了晶體微觀結(jié)構(gòu)與陶瓷體系介電性能之間的關(guān)系。隨著y值增大，BNT系統(tǒng)介電常數(shù)增大，介電損耗增加，-55℃的溫度系數(shù)向負方向交化，而125℃的溫度系數(shù)則向正方向變化。經(jīng)研究表明Bi3+在BNT系統(tǒng)中的固溶度為15％，當y值大于0.15時BNT系統(tǒng)中將出現(xiàn)第二相Bi4Ti3O12，Bi4Ti3O12具有較高的介電常數(shù)使得系統(tǒng)的介電常數(shù)增加。當y值小于0.15時BNT系統(tǒng)中沒有第二相出現(xiàn)，Bi3+離子半徑與Nd3+離子半徑相近，故Bi3+取

3、代部分Nd3+離子或進入空置的空隙較大的A1和A2位置使得系統(tǒng)由未填滿的鎢青銅結(jié)構(gòu)向填滿的鎢青銅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，隨著Bi3+含量增大，晶胞體積變大，Ti4+自發(fā)極化作用增強。體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)系數(shù)的變化也起到了加強內(nèi)電場的作用，所以隨著y值的增大系統(tǒng)的介電常數(shù)增加。而介電損耗增大的主要原因為增強的極化作用消耗了更多的電場能。
　　 ⑵通過向BNTB體系中添加GB玻璃降低系統(tǒng)的燒結(jié)溫度。當GB玻璃添加量為10％時陶瓷樣片可以在910℃燒結(jié)致密

4、。向系統(tǒng)中添加低熔點的GB玻璃后，在燒結(jié)過程中，玻璃添加劑所形成的液相能夠潤濕晶粒，促進物質(zhì)擴散，能夠有效的促進燒結(jié)，降低系統(tǒng)的燒結(jié)溫度。
　　 ⑶實驗過程中得到了性能優(yōu)異的微波介質(zhì)陶瓷材料，其性能如下所示：ε≈77.tgδ=0.7×10-4(測試頻率為1MHz)αc=±20ppm/℃(添加劑為Bi2O3)1200℃燒結(jié)。ε≈80，tgδ=1.0×10-4(測試頻率為1MHz)αc=±15ppm/℃(添加劑為Bi2O3)1200