毕业设计（论文）开题报告-添加BCB和ZnO的CLST陶瓷的显微结构.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：材料学院 2010年03月3日课题名称添加bcb和zno的clst陶瓷的显微结构学生姓名吕连灏专业班级非金材062课题类型论文指导教师刘玉亮职称讲师课题来源科研1. 设计（或研究）的依据与意义微波介质陶瓷，是指应用于微波频率(主要是300mhz30ghz频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料。因具有介电损耗低、频率温度系数小、介电常数高等特点被广泛应用于微波谐振器、滤波器等现代移动通信设备的核心材料。陶瓷材料的性能和成本是一对矛盾,要在保证性能的前提下尽可能的降低成本,实现陶瓷的低温烧结是关键之一。低温烧结能显著降低生产陶瓷材料的能耗,从而明显降低其生产成本,推动陶瓷产品的产业化。目前国内外研究最多、最常用的低温化方法是掺加适当的氧化物或低熔点玻璃等烧结助剂、选择固有烧结温度低的微波介质陶瓷材料、采用纳米粉粒促进烧结温度的降低。其中，利用掺加烧结助剂来实现微波介质陶瓷的低温烧结是最有效，最常见和最经济的一种方法。由于微波元器件的片式化，需要材料能够与高导电率的金属电极如pt、pd、au、cu、ag等低温共烧。摩尔比为16：12：9：63的caoli2osm2o3tio2(简写为clst)的钙钛矿结构陶瓷是一种性能叫优异的微波介质陶瓷材料。它是上个世纪90年代初才提出的一个微波介质陶瓷体系，具有较高的介电常数（kr100），适中的介电损耗，有优势成为小型化高频化通讯设备的介质材料。然而该体系陶瓷的烧结温度较高（1300），且温度稳定性方面的研究尚且不足，品质因数不高等问题影响了它的发展。因此选择此体系进行研究是有一定的理论意义和实际意义。试验以caoli2osm2o3tio2陶瓷为基础，加入bcb、zno玻璃等助烧剂，通过普通固相反应烧结法得纳米陶瓷粉体，研究对caoli2osm2o3tio2陶瓷烧结温度和介电性能的影响，探索其助烧机理，在获得优良的介电性能的同时，降低clst陶瓷的烧结温度。随后运用扫描电镜以及透射电镜观察其显微结构，进一步确认其烧结机理。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述目前，国内外在助烧剂对陶瓷微观结构的影响上也做了一些相关的研究，park等在两种商业微波介质陶瓷中加入了硼硅酸盐基的玻璃成分，从而使其致密化的温度降到了875以下。黄培云指出了界面扩散对陶瓷烧结性能产生重要影响 ，他认为扩散通过填隙原子空位扩散时， 晶界可作为空位和原子团互换位置完成“阱”大大降低了它的扩散激活能 在致密化过程中起到了重要的催化作用。最近huang等详细研究了不同条件对binbo4陶瓷烧结性能及介电性能的影响发现利用传统固相合成法制备binbo4 陶瓷难以致密化1010 晶粒才开始长大，并在当掺入0.5wt%cuo后 ,经880烧结就能基本消除气孔而致密化，这是因为离子通过界面液相扩散而迅速致密化的缘故。有研究表明:低的气孔率对于获得高品质因子起着重要的作用 ,并且由于气孔的介电常数远远低于基体的介电常数,它对材料的介电性能起着负作用。在主晶相晶体结构中引入杂质原子填充于结构中改善材料的性能得到了广泛的研究。黄静、周东祥等研究了点缺陷扩散运动模式对微波介质陶瓷性能的影响，他们认为点缺陷的扩散运动有三个作用,一是点缺陷的扩散起催化剂的作用,增加畸变区形成带有一定极向的力场,加速微波介质的响应能力,减少弛豫降低损耗,提高介电常数;二是点缺陷作为介质中固有部分,它的存在会降低介质的品质,但引入的点缺陷运动结果使得自身的有序程度提高,相反会降低对介质品质的负面影响;三是点缺陷运动的结果改变晶体结构与粒界等比例,晶体结构趋向更有序的排列,从而提高陶瓷的品质因数。李谦,王颖等添加bacu(b2o5) (bcb)陶瓷粉体使clst 陶瓷的烧结温度降至1050。随着烧结温度的升高，样品的体积密度先升高而后趋于稳定，添加质量分数为4% bcb 的clst 陶瓷在1050烧结后得到96%的相对密度。相对介电常数(r)随着bcb 添加量的增大先增大后略有减小。由于液相的存在，介电损耗(tan)随着bcb 添加量的增大而增大。谐振频率温度系数(f)与纯clst 陶瓷相比更加近零。添加质量分数为4% bcb 的clst 陶瓷在1050 烧结2 h 后得到良好的介电性能。目前，在烧结助剂对陶瓷的微观分析上所作的研究还远远不够，因此，仍需要科学工作者和相关技术人员的不懈努力来揭示其烧结机理以更好的提高陶瓷的性能。3. 课题设计（或研究）的内容 1.选择微波介质陶瓷中典型的助烧剂（bcb和zno）作为研究对象。2.利用sem、tem、hrtem等分析烧结助剂在微波介质陶瓷中的分布以及陶瓷晶界、晶界附近的晶相、玻璃相、晶相与玻璃相之间反应情况，研究其低温烧结机理。4. 主要技术指标(或研究目标) 1.选用加入具有优良性能的助烧剂（bcb和zno）而值制得的陶瓷基片。2.然后采用磨削或离子减薄、流延工艺成型透射电镜下的样品制备。3.用sem、tem、hrtem等分析助烧剂在微波介质陶瓷中的分布以及陶瓷晶界、晶界附近的晶相、玻璃相、晶相与玻璃相之间反应情况，研究其低温烧结机理。5. 进度计划第12周 文献调研、