激光快速燒結(jié)技術(shù)制備高介電常數(shù)Ta-,2-O-,5-基陶瓷的研究.pdf

1、本論文探索性地將激光材料加工技術(shù)與改善介電陶瓷物理性能的研究緊密結(jié)合，對激光快速燒結(jié)技術(shù)制備高介電常數(shù)Ta2O5基陶瓷進(jìn)行了系統(tǒng)研究。采用該技術(shù)在室溫、空氣氣氛的常壓條件下首次制備出具有目前最高介電常數(shù)值的Ta2O5基陶瓷(κ=450)及Ta2O5基透明陶瓷，整個(gè)激光燒結(jié)過程不超過10min。分析了激光快速燒結(jié)Ta2O5基陶瓷介電常數(shù)的增強(qiáng)機(jī)理和透光機(jī)理，闡述了該技術(shù)及其所制備材料的發(fā)明意義及推廣可行性。 論文首先通過激光輻照T

2、a2O5基陶瓷的相關(guān)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，研究了激光對Ta2O5基陶瓷的輻照效應(yīng)，確定了激光快速燒結(jié)Ta2O5基陶瓷所需的激光器類型、激光功率范圍以及光斑尺寸等基本實(shí)驗(yàn)條件。然后逐一分析了激光各工藝參數(shù)對陶瓷介電性能的影響，并在此基礎(chǔ)上制訂出合理可行的CO2激光快速燒結(jié)高介電常數(shù)(Ta2O5)1-x(TiO2)x(x=0.00，0.05，0.08，0.11，0.15)陶瓷的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行了系統(tǒng)的陶瓷燒結(jié)實(shí)驗(yàn)及改性機(jī)理的研究，制備出介電常數(shù)比普通燒結(jié)

3、陶瓷明顯提高同時(shí)保持較低介質(zhì)損耗(Tanδ＜0.02)的Ta2O5基陶瓷。其中Ta2O5陶瓷的介電常數(shù)由35提高至65，比普通燒結(jié)陶瓷提高了近2倍，(Ta2O5)0.92(TiO2)0.08陶瓷的介電常數(shù)達(dá)到目前國際最高值450。近一年時(shí)間內(nèi)室溫條件下介電性能的測試結(jié)果驗(yàn)證了激光快速燒結(jié)技術(shù)所制備Ta2O5基陶瓷介電常數(shù)大幅度提高的穩(wěn)定性。這種介電常數(shù)大幅度增強(qiáng)的Ta2O5基陶瓷有望滿足當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中電子器件日趨微型化的發(fā)展需求。研究發(fā)

4、現(xiàn)激光快速燒結(jié)所導(dǎo)致Ta2O5基陶瓷中高溫相結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)、陶瓷晶粒的取向生長以及接界延伸長度可至100μm以上的特殊晶界是引起該種新型陶瓷介電常數(shù)大幅度提高的三個(gè)主要原因。激光快速燒結(jié)是一個(gè)高溫急冷的非平衡燒結(jié)過程，容易獲得普通燒結(jié)方法難以制備的具有特殊物理性能的新材料，在提高功能材料使用性能和開發(fā)新材料方面有著良好的應(yīng)用前景。 采用激光快速燒結(jié)技術(shù)在室溫、空氣氣氛的常壓條件下，首次完成了Ta2O5基透明陶瓷的制備。這種在0.3～