非金屬材料專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文外文翻譯表面包覆CuO薄層的BaNd2Ti4O12微波介電陶瓷的低溫?zé)Y(jié)

1、表面包覆cuo薄層的band2ti4o12微波介電陶瓷的低溫?zé)Y(jié)摘 要最近，baond2o3tio2系列材料因?yàn)楦呓殡姵?shù)和高品質(zhì)因數(shù)被廣泛研究用于微波應(yīng)用。然而純的band2ti4o12陶瓷在沒助燒劑情況下必須在1300以上才能實(shí)現(xiàn)致密化。氧化銅已經(jīng)被證明是一種良好的電子陶瓷助燒劑。我們已經(jīng)用在band2ti4o12表面包覆cuo薄層引入cuo取代了直接機(jī)械混合方法加入cuo固體粉末，該過程減少了助燒劑用量并且減小了助燒劑對介電性能的負(fù)面影響，比如，質(zhì)量品質(zhì)因數(shù), 利用cuo的前驅(qū)溶液cu(ch3coo)2, cu(no3)2 和cuso4制備cuo薄層，它們被單獨(dú)加入以測定各自對band2

2、ti4o12致密度、晶體結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)以及介電性能影響。cuso4包覆band2ti4o12 在1150燒結(jié)比固相加入cuo的介電性能好（介電常數(shù)比為62.5：61.2）。薄層摻雜工藝已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是一種非常有效的降低陶瓷燒結(jié)溫度同時(shí)不犧牲介電性能的方法。關(guān)鍵詞：包覆固體狀態(tài)反應(yīng)、介電性能、微波1 引言為了減小無線通訊系統(tǒng)尺寸以滿足設(shè)備小型化需要，擁有良好微波介電性能的低溫共燒陶瓷已經(jīng)被廣泛研究。由于燒結(jié)溫度高，銀鈀電極成為多層陶瓷電容器的唯一選擇，因此用導(dǎo)電性更好費(fèi)用更低的銀或銅電極取代費(fèi)用高導(dǎo)電性差的銀鈀電極是值得的。baond2o3tio2系列材料擁有良好的微波性能，比如高介電性能和高品質(zhì)因

3、數(shù)，并且因?yàn)樵谖⒉ㄔO(shè)備中的應(yīng)用被廣泛研究。近年來，由于band2ti4o12化學(xué)組成具有良好的微波介電性（介電常數(shù)為84）和高品質(zhì)因數(shù)（品質(zhì)因數(shù)7800ghz）被做為良好的微波材料。但是它的燒結(jié)溫度高（>1350）所以很難被用作低溫共燒陶瓷。氧化物(b2o3, bi2o3, v2o5)和玻璃（低溫熔融玻璃）已經(jīng)被用作助燒劑，而且一些研究表明氧化物摻雜劑和玻璃顯示出了對材料微波結(jié)構(gòu)和微波介電性的影響，在燒結(jié)過程中，由于助燒劑結(jié)塊會(huì)造成大的連通孔。cuo被證明是一種良好的添加劑，我們建議通過在band2ti4o12表面包覆cuo薄層修飾表面取代直接將cuo加入band2ti4o12中，這種方

4、法會(huì)減少助燒劑用量，并且減小對介電性能的影響，比如品質(zhì)因數(shù)。cuo薄層由cu(ch3coo)2, cu(no3)2 和cuso4溶液制得。我們已經(jīng)研究了每一種溶液各自對band2ti4o12致密化、晶體結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)和微波介電性能的影響。2 實(shí)驗(yàn) 用純度為99.99%baco3、nd2o3和tio2，氧化物粉末按適當(dāng)?shù)哪柋壤闷胀ǖ墓滔喾▉碇苽鋌and2ti4o12。樣品在1150溫度下燒結(jié)4h，通過文獻(xiàn)資料證明燒結(jié)得到的是band2ti4o12粉體的晶體結(jié)構(gòu)，band2ti4o12的晶結(jié)構(gòu)用光散射來描述。 band2ti4o12的燒結(jié)粉體用不同濃度的cuo前驅(qū)溶液包覆。20g band2t

5、i4o12粉體放入50mlcuo前驅(qū)溶液中，（cuso4濃度0.1651.316m, cu(ch3coo)2濃度0.0280.221m，cu(no3)2 濃度0.6855.48m ），攪拌五分鐘然后靜置五分鐘，之后用抽濾機(jī)抽濾，抽濾后再120下干燥12h，cuo前驅(qū)溶液包覆的粉體在500kg/ cm2壓力下壓制成直徑為10毫米的樣片，在不同溫度點(diǎn)燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)后的 粉體的介電性能同過網(wǎng)絡(luò)分析儀分析，燒結(jié)樣品的微觀結(jié)構(gòu)通過掃描電鏡（sem）來測試評估。3 結(jié)果與討論我們的試樣采用固體混合物在1150下燒結(jié)4小時(shí)制備的band2ti4o12粉體，在不通過溫度下燒結(jié)的band2ti4o12陶瓷粉體

6、xrd分析如圖1，通過電子探針分析band2ti4o12陶瓷粉體煅燒前后化學(xué)組成和元素?cái)?shù)量保持不變。用不同摻雜溶液包覆cuo的band2ti4o12陶瓷在不同溫度下燒結(jié)4h，結(jié)果如圖2，慘雜cuo的band2ti4o12的致密度隨摻雜濃度和溫度的升高而升高（圖2-a）為了方便比較，我們選擇所有樣品都能得到最好致密度的的1150攝氏度作為燒結(jié)條件，在此溫度下燒結(jié)4h。cu(ch3coo)2包覆的band2ti4o12密度隨摻雜濃度和溫度的升高而增大（圖2-b），cu(ch3coo)2溶液濃度為0.22m /l時(shí)在1150下燒結(jié)可以得到體積密度為4.70g/cm3的cu(ch3coo)2。cu(n

7、o3)2包覆的band2ti4o12密度隨燒結(jié)溫度升高而增大(圖2-c)，但是，增加cu(no3)2濃度時(shí)最初密度隨濃度增加而增加，當(dāng)濃度1.37m/l時(shí)，密度開始隨濃度增加而減小。硝酸鹽類在燒結(jié)過程中通常會(huì)燃燒揮發(fā)，從而減小了樣品體積密度，用1.37m/l的cu(no3)2溶液包覆在1150溫度下燒結(jié)band2ti4o12體積密度可達(dá)5.47g/cm3。當(dāng)cuso4濃度0.17m/l時(shí)，cuso4溶液包覆的band2ti4o12體積密度隨溫度升高而增大（圖2-d），但是當(dāng)cuso4濃度0.33m/l時(shí)體積密度隨溫度升高而降低。在1150燒結(jié)溫度下，cuso4包覆的band2ti4o12陶瓷為

8、5.52g/cm3，是所有溶液包覆試樣中密度最高的。 在1150溫度下燒結(jié)的band2ti4o12的晶體結(jié)構(gòu)用xrd測試結(jié)果如圖3所示，不論是cuo摻雜還是用液相包覆的band2ti4o12晶體結(jié)構(gòu)都非常穩(wěn)定。在摻雜3%cuo的band2ti4o12樣品中得到cuox射線的衍射峰。然而，由于液相包覆的and2ti4o12中cuo比直接加入的cuo量少得多，所以沒有發(fā)現(xiàn)cuo衍射峰。圖表1為band2ti4o12系列陶瓷在1150溫度下燒結(jié)4h的物理和微波介電性能，用含cu溶液包覆band2ti4o12的銅含量通過掃描電鏡測試結(jié)果如圖表1。band2ti4o12陶瓷的品質(zhì)因數(shù)隨包覆溶液

9、的濃度增大減小，在所有測試樣品中，含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低（0.2%）的0.22m cu(ch3coo)2包覆的band2ti4o12的品質(zhì)因數(shù)最高。但是0.22m cu(ch3coo)2包覆的band2ti4o12的介電性能為47.6沒有其它測試樣品的高。0.33mcuso4包覆的band2ti4o12含cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，它在所有測試樣品中的微波介電能最好（介電常數(shù)為62.5，品質(zhì)因數(shù)為11500ghz），因此cuso4包覆的band2ti4o12有微波應(yīng)用的潛力。這些結(jié)果表明：通過液相包覆法添加比固相法機(jī)械混合效果要好。液相包覆band2ti4o12和固相法添加的介電性能的差異可以通過掃描電

10、鏡測試，結(jié)果如圖(4）,4(a)是純的band2ti4o12的微觀結(jié)構(gòu)，4（b）是固相法加入3.0%cuo的band2ti4o12的微觀結(jié)構(gòu)。由于硝酸鹽化合物燃燒和揮發(fā)，cu(no3)2包覆的band2ti4o12有較大氣孔和質(zhì)量虧損。cu(ch3coo)2包覆band2ti4o12和硫酸銅包覆的相比晶粒較小，并且有許多小氣泡。由于硝酸銅包覆的band2ti4o12的燃燒和揮發(fā),導(dǎo)致和純的band2ti4o12相比介電常數(shù)和品質(zhì)因數(shù)更低，雖然它的密度比純的band2ti4o12高（它們密度比為2.78g/cm3：5.47g/cm3），cu(ch3coo)2包覆的band2ti4o12密度比硫酸銅包覆的?。?.70g/cm3：5.52g/cm3），所以導(dǎo)致介電常數(shù)也比cuso4包覆的低（47.6：62.5），但是cu(ch3coo)2包覆的band2ti4o12 品質(zhì)因數(shù)更高，因?yàn)樗暮~量比硫酸銅的低（0.2%：0.3%）。硫酸銅包覆的band2ti4o12體積密度比不上固相法加入cuo的（密度比5.52g/cm3：5.62g/cm3）。但是由于它的含銅量更低（0.2%：0.3%）所以它的介電常數(shù)和品質(zhì)因數(shù)