非金属材料专业毕业设计（论文）外文翻译.doc

低温烧结Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-陶瓷的微波介点性能摘 要Ca(Li1/3Nb2/3)1-TixO3-(0.55x0)固溶物与添加剂一起制造成一种烧结温度低的新型微波谐振器。添加2.0% B2O3的Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-（0.1x0.3在1000烧结时得到最大的密度。Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-陶瓷显示了一个1：2的正交相。x的含量从0增加到0.5，介电常数也从30增加到60，品质因数Qf从30000GHz降到14900GHz，频率温度系数也从-17 ppm/增加到83.6 ppm/。通常，x=0.2时，表现了良好的介点性能：=40，Qf=20500GHz，f=4.7 ppm/。此外，B2O3和Bi2O3的加入能有效得使Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-的烧结温度降低到920并且介点性能没有明显的降低。关键词：介点性能；铌酸盐；钙钛矿；固相反应；烧结1.简介 通信业的快速发展，使无线微波陶瓷元件需求量增加。除了与高介电常数，高品质因子，Qf值，零温度频率系数f外，较低的成本和更小的元件尺寸成为为商业应用的关键要求。因此，应该重视发展给予了共烧陶瓷（LTCC）的微波应用的低温度，由于设计和铜的功能利用时变现多层小型化装置与银的高导电性的内部电极金属，如电气性能，使用高度，和它们的合金。低温共烧陶瓷材料将大大促进电子元件集成。一般来说，应用最高频使用的商业介质材料表明，高品质因数及高介电常数，但他们有一个高的烧结温度（ 1300）。因此，新材料的发展对于烧结温度的降低表现了相当大的兴趣。这导致了有关对低熔点陶瓷的搜寻，如BiNb（Ta）O4，TiO2-TeO2,ZnTiO3。最近，Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-由于其良好的介点性能和低的烧结温度受到重视。然而，这种材料烧结温度仍然太高，需要使用多层设备或内部银铜电极。此外，在高温下，Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-陶瓷需要在铂来控制Li2O的挥发。我们先前的研究显示，添加0.5-4%的B2O3能有效的使Ca(Li1/3Nb2/3)1-TixO3-陶瓷的烧结温度从1150降低到1000。这种做法表明，Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-陶瓷有潜在的合作发射电路的可能性。本文中Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-陶瓷的频率温度系数（-17ppm/）在Ca(Li1/3Nb2/3)1-TixO3-(0.55x0)固溶物中得到趋于0的研究中得到改善。此外，混合物氧化硼和氧化铋的添加能使Ca(Li1/3Nb2/3)1-TixO3-陶瓷在烧结温度上接近于900. 2. 实验高纯度（99.9）的碳酸钙，碳酸锂，氧化钛，铌粉被用来作为初始氧化物粉末。该粉末按照Ca(Li1/3Nb2/3)1-TixO3-(0.55x0)陶瓷的比例，添加乙醇和氧化锆球混合，干燥后在900下煅烧2小时。粉磨后再加入氧化硼和氧化铋再球磨24小时，将粉末在1500kg/cm2压制成直径为10毫米，厚度为5毫米的圆片。这些试样在900-1000下烧结。晶相分析的X射线粉末衍射（XRPD）使用Cu-K线辐射从10到70。表面微观结构的观察蚀刻陶瓷用扫描电子显微镜（SEM）。这些标本进行机械抛光，然后在960蚀刻10分钟。表观密度（）的陶瓷是由阿基米德测量方法。陶瓷的理论密度是有X射线衍射晶胞体积的数据中获得的。Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-陶瓷的介电常数（）和品质因数（Q）的测量时用科尔曼的介质谐振器方法在TE011模式在7至10 GHz的共振频率下得到的。频率温度系数的谐振器（f）为计算范围20至803. 结果和讨论3.1 添加氧化硼的Ca(Li1/3Nb2/3)1-TixO3-（0.5x0）添加2%氧化硼的Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-陶瓷的表观密度（），相对密度（/tho）作为烧结温度的曲线在图1中表示，烧结在1000烧结4小时的陶瓷样品的相对密度介于97.1和98.2之间，x=0.5的除外。Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-(0.1x0.3）陶瓷的密度在1000烧结时达到最大，随着温度升到1100，密度稍稍降低。密度的稍微降低被认为与氧化锂在高温时挥发形成的空隙有关。因此，Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-(0.1x0.3）陶瓷在1000下烧结4小时。对于x= 0.5的样品，密度随烧结温度的增加而上升，烧结温度到1100甚至更高。Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-陶瓷的扫描电镜显示为致密的显微结构如图2所示。该材料的晶粒尺寸与x的组成有关。标本的晶粒尺寸在x = 0.2和0.3约1 -1.5微米,比这更大的标本时在x=0.05和0.5约为0.2-0.5微米。含Ti陶瓷的颗粒的增加肯能会涉及到烧结的改进。然而，由于钛酸钙高的烧结温度，当钛的含量增加为x=0.5时，它的烧结能力被抑制，晶粒尺寸也降低。不同x值的Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-（0.5x0）陶瓷烧结的XRD衍射图像如下图所示。所有样品的XRPD图像显示均为钙钛矿型结构，没有出现第二相。这说明了Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-陶瓷在x取值的整个范围内形成了固溶物。系统的峰值2由低到高扫描结果显示一个较小的离子Ti4 +（0.0605 nm处，配位数CN = 6）减少晶格体积由(Li1/3Nb2/3)3.87+ (配位数CN=6)所得到的平均值。烧结体的结构通过BrukerD8的X衍射分析(XRD)。它的表面通过SEM(JSM-5510LV)电镜观察。不同温度下的介电常数和介电损耗是采用自动测量系统，即一台惠普电脑(4284ALCR)测试仪进行测量。温度范围介于-60-160，其加热速率为2.5/min。介电常数的温度系数在20-85这个温度范围内计算，而介电常数在20计算。高阻测量仪用来测量泄漏电流的样品，在400V的直流电下测试一分钟。样品的微波介电性能由共振法检测，包括使用平行板和同轴探针。一个HP8753E分析器用来进行微波测量。绝缘性能通过在不同TE011谐振模式下的频率计算而得出。这种结果很好地说明了低的温度能时Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-陶瓷的表观密度增强的原因是由于生成了液相。3.2氧化硼和氧化铋掺杂的Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-陶瓷尽管Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-（x=0.2）陶瓷具有良好的介电性能，但它还是不能和银电极在900烧结。在本节中，氧化硼和氧化铋的添加能够使陶瓷的烧结温度接近900。鉴于Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-固溶物的烧结能力和温度频率系数，常把x=0.3时的陶瓷选作基体材料。除了对低熔点氧化铋（825）和氧化硼（462）的考虑，此种添加剂因为氧化铋和氧化硼所形成的一系列低熔点的共晶物而被选中。表1所示的问掺杂2.0%氧化铋和氧化硼（质量分数在1.0到6.0）的Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-陶瓷烧结温度在920-980的密度和微波介电性能。结果发现氧化硼和氧化铋的混合物能有效地使陶瓷的烧结温度降低到900掺杂2.0%的氧化铋和6.0%的氧化硼的试样在920烧结4小时能是样品的相对密度达到98.0%以上。在最佳烧结温度为每个组合的氧化铋含量略有增加值与离子的增加是由于一些Bi3 +的高陶瓷的重量剩余，形成一种固体溶液或中学阶段。各个成分的最佳烧结温度，能随着氧化铋含量的增加而出现轻微地增长的原因是由于在陶瓷形成固溶体的过程中铋离子说剩余量高的造成的。表1中显示的氧化硼和氧化铋的混合物中没有表现出对介电常数不利的影响。另外，温度频率系数也因为氧化硼和氧化铋混合物的添加而发生改变。添加2.0%氧化硼和6.0%氧化铋的CLNT陶瓷表现出最佳的介电性能:：r=43.1，Qf=10600GHz，f=10.7ppm/，烧结温度降低到920。4. 结论1. Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-陶瓷在x的所有取值范围内显示为正交相。在加入20.%氧化硼后Ca(Li1/3Nb2/3)1-xTixO3-（0.3x0）陶瓷的烧结温度有1150降低到1000，且介电性能没有大的影响