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Li2MgTi3O8微波介質陶瓷的低溫燒結及介電性能研究
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設計） |
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課程(專業(yè))
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微電子學與固體電子學 |
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關鍵詞
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微波介電性能|助燒劑 |
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適用年級
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大學 |
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身份要求
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普通會員 |
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金 幣
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文件格式
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pdf |
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文件大小
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6916K |
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發(fā)布時間
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2016-08-27 15:48:00 |
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無 |
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1 |
| 發(fā)布人 |
kj008 |
內容簡介：
Li2MgTi3O8微波介質陶瓷的低溫燒結及介電性能研究，碩士學位論文，共90頁。
摘要
近年來，微波技術迅猛發(fā)展，而應用于無線通訊系統(tǒng)中的基板、天線、諧振器及濾波器等都離不開微波介質材料的不斷發(fā)展，高品質低成本的微波介質材料成為研究重點。本論文以尖晶石結構的Li2MgTi3O8 微波介質陶瓷為研究對象，采用傳統(tǒng)的固相合成法制備，并對其進行XRD、SEM 測試分析，探討了體積密度、顯微結構對于介電性能的影響。
首先，本文研究了Li2MgTi3O8 微波介質陶瓷的制備工藝，分別討論了合成溫度、球磨時間、燒結溫度對Li2MgTi3O8 陶瓷的相結構、燒結性能及介電性能的影響。研究表明，合成溫度為900 oC，二次球磨時間為12 h，燒結溫度為1075oC，試樣的體積密度ρ = 3.335 g/cm3，達到理論密度的95.25%，低頻介電性能為
ε r = 31.17，tanδ = 9.87×10-4，微波介電性能為ε r = 27.3，Q × f = 38 867 GHz。
其次，通過對Li2MgTi3O8 陶瓷添加助燒劑BCB 來降低燒結溫度，并研究對其燒結性能和介電性能的影響。BCB 的添加量為1.0%的Li2MgTi3O8 陶瓷，在950 oC 燒結保溫4 h，試樣的體積密度ρ 為3.16 g/cm3
，相對密度達到91.3%，同時可得到較好的微波介電性能：ε r = 26.1，Q × f = 24 827 GHz。助燒劑BCB 可降低陶瓷燒結溫度的機理為液相燒結。
最后，依據A 位的離子半徑大小，選擇了Zn2+，Co2+，Mn2+來摻雜取代Li2MgTi3O8 中的Mg2+離子，制備出Li2Mg1-xMxTi3O8(M = Zn，Co，Mn)，x =0.02~0.08 的微波介質陶瓷，并研究了摻雜對Li2MgTi3O8 陶瓷體系的相結構、燒結性能以及介電性能所產生的影響。XRD 結果顯示，摻雜ZnO、Co2O3、MnO2都不會影響Li2MgTi3O8 主晶相的形成，也沒有第二相的生成。隨著Zn 摻入量的增加，陶瓷的晶粒生長更加充分，晶粒尺寸增大，分布均勻。當摻雜量x = 0.06時，試樣可在1075 oC達到致密化，體積密度達到3.360 g/cm3
，是理論密度的95.8%，也具有良好的微波介電性能：ε r = 26.58，Q × f = 44 800 GHz。Co2+摻雜取代Mg2+有助于陶瓷試樣顯微結構的致密化，晶粒生長發(fā)育良好。當Co 摻雜量x = 0.06時，試樣具有較好的微波介電性能：ε r = 26.6，Q × f = 42 500 GHz。摻雜MnO2會減小晶粒的尺寸，當摻雜量x = 0.06 時，試樣可在1075 oC 達到致密化，體積密度達到3.351 g/cm3，是理論密度的95.1%，也具有良好的微波介電性能：ε r =25.8，Q × f = 36 800 GHz。
關鍵詞：微波介質陶瓷 Li2MgTi3O8 微波介電性能 助燒劑
目 錄
目 錄 i
第一章緒論 1
11 微波介質陶瓷的概況 1
111 微波介質陶瓷的應用背景 1
112 微波介質陶瓷的研究現(xiàn)狀 3
113 微波介質陶瓷的發(fā)展趨勢 9
114 微波介質陶瓷的基本性能要求 10
12 微波電介質的物理基礎 11
121 微波電介質的極化機理 11
122 微波介質陶瓷的性能參數(shù) 13
13 LTCC 技術和微波介質陶瓷的低溫燒結 17
131 LTCC 技術介紹 17
132 LTCC 技術對微波介質材料的性能要求 18
133 微波介質陶瓷的低溫燒結 20
14 課題的提出和主要研究內容 22
第二章實驗過程及測試手段 24
21 實驗設計思路 24
22 實驗原料及儀器 24
23 實驗流程 25
231 陶瓷樣品的制備 25
232 燒結助劑的制備 27
24 樣品性能測試 27
241 密度測試 27
242 TG-DTA(熱失重-差熱) 28
243 X-ray diffraction (XRD) 測試 28
244 掃描電子顯微鏡測試 (SEM) 28
245 介電性能測試 28
246 微波介電性能測試 29
第三章 Li2MgTi3O8 陶瓷的制備工藝研究 30
ii
31 合成溫度對Li2MgTi3O8 陶瓷結構與性能的影響 30
311 TG-DSC 分析 30
312 相結構分析 31
313 燒結性能分析 32
314 微波介電性能分析 34
32 球磨時間對Li2MgTi3O8 陶瓷結構與性能的影響 35
321 燒結性能分析 35
322 介電性能分析 37
33 燒結溫度對Li2MgTi3O8 陶瓷結構與性能的影響 38
331 燒結性能分析 38
332 介電性能分析 39
34 本章小結 41
第四章 Li2MgTi3O8 陶瓷的低溫燒結研究 42
41 添加BCB 的Li2MgTi3O8 陶瓷的低溫燒結研究 42
411 添加BCB 對Li2MgTi3O8 陶瓷相結構的影響 42
412 添加BCB 對Li2MgTi3O8 陶瓷燒結性能的影響 43
413 添加BCB 對Li2MgTi3O8 陶瓷介電性能的影響 45
42 本章小結 48
第五章 Zn、Co、Mn 離子取代對Li2MgTi3O8 陶瓷介電性能的影響 49
51 Zn 離子取代的Li2MgTi3O8 陶瓷 49
511 相結構分析 49
512 燒結性能分析 51
513 微波介電性能分析 53
52 Co 離子摻雜的Li2MgTi3O8 陶瓷 55
521 相結構分析 55
522 燒結性能分析 56
523 介電性能分析 58
53 Mn 離子摻雜的Li2MgTi3O8 陶瓷 61
531 相結構分析 61
532 燒結性能分析 63
533 介電性能分析 65
54 本章小結 67
第六章全文總結與展望 69
iii
61 總結 69
62 展望 70
參考文獻 71
發(fā)表論文和參加科研情況說明 81
致 謝 82
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