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正钛酸镁基陶瓷微波介电性能和耐压性能研究

李昭强  
【摘要】:本文以Mg_2TiO_4基陶瓷材料为研究对象,采用添加氧化物、离子替代等手段调节Mg_2TiO_4基陶瓷材料的微波介电性能和耐压性能,通过添加ZBG和CBS降低烧结陶瓷材料的烧结温度。 Mg_2TiO_4为一种多孔陶瓷,为改善Mg_2TiO_4陶瓷的烧结特性,对Mg_2TiO_4陶瓷掺杂ZBG和CBS玻璃。ZBG的掺杂使得Mg_2TiO_4陶瓷的致密化温度降低200℃左右,同时提高了陶瓷材料的致密性。当ZBG的掺杂为2wt%,在1300℃时得到最佳的微波性能和耐压性能。CBS的掺杂同样具有助烧和致密化的作用,当CBS掺杂量为1wt%时,得到较佳的微波性能和耐压性能。当CBS掺杂较高时,材料的性能恶化较为严重。 为得到晶粒尺寸小,晶粒均匀的陶瓷材料,向Mg_2TiO_4中掺杂MgO,并掺杂一定量的ZBG。探讨MgO含量对Mg_2TiO_4陶瓷相成分、微观形貌、微波介电性能和耐压性能的影响。研究表明MgO和ZBG的掺杂能提高材料的致密性,降低材料的晶粒尺寸,从而在保证较高的微波介电性能的情况下,得到较好的耐压性能。 本章中选取(Mg0.9Zn0.1)2TiO_4作为基底材料,对其进行掺杂ZBG和CBS。对ZBG掺杂的研究表明,Zn2+对Mg2+的取代,有效的降低了陶瓷的晶粒尺寸,当ZBG的掺杂量为2wt%时,在1300℃时得到最佳的微波介电性能,而由于晶粒尺寸较小有利于耐压性能的提高,当在1275℃时得到最佳的耐压性能。对CBS的研究表明,MgTiO3相的出现有利于介电常数的提高,当CBS掺杂量为1wt%得到较佳的微波性能和耐压性能。 依据前面的实验,选取(Mg0.9Zn0.1)2TiO_4-MgO-2wt%ZBG配比研究厚度对耐压性能的影响。研究结果表明,随着厚度的增加,样品的击穿场强迅速降低,对数据进行拟合可以得到:Eb=42.24*d^(-0.86) KV/mm。


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