毕业设计（论文）开题报告液相包覆法引入B2O3对Ba2Ti9020陶瓷性能的影响.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告学院：材料学院 2011年03月8日课题名称液相包覆法引入B2O3对 Ba2Ti9020陶瓷性能的影响学生姓名史金金专业班级硅光伏071课题类型论文指导教师李谦职称副教授课题来源科研1. 设计（或研究）的依据及意义依据:陶瓷材料一般采用粉末冶金的方法制备, 传统的工艺方法是通过机械混合复合陶瓷粉末, 经压制、烧结或直接热压( 或等静压) 得到烧结坯体。由于机械混粉会造成粉末混合不均匀, 尤其是当对陶瓷材料致密化起关键作用的助烧剂混合不均匀时, 会导致陶瓷材料性能明显降低，助烧剂用量同样会影响陶瓷性能，一般来说助烧剂用量越小对陶瓷材料性能影响越小。为提高助烧剂在陶瓷粉体中的匀分散，本文通过液相包覆技术在Ba2Ti9020表面镀一层B2O3。所谓液相包覆技术, 就是通过化学的方法, 在液体中对颗粒( 包括晶须和纤维) 表面包覆涂层的技术。液相包覆技术是用来制备涂层粉末的一种方法。与其它方法( 如CVD和PVD) 相比, 具有工艺简单, 成本低等优点。通过液相包覆技术不但使助烧剂达到较佳的分散,同时也少了B2O3用量,在晶体上生成了共晶相而在低温实现了致密化, 从而获得好的致密度和高强度的Ba2Ti9020陶瓷。意义:微波介质陶瓷是一种新型电子材料，作为谐振器、滤波器、振荡器、衰减器、介质天线等的核心微波元器件材料广泛应用于现代移动通讯、卫星通信、军用雷达、全球卫星定位系统（GPS）、蓝牙技术、无线局域网等领域。近年来随着人们对太空等未知领域的深入探索，雷达和全球定位系统也得到了迅速发展，这就要求开发可在高频下使用的微波元器件材料，并保证各种高频式微波电子元件体积更小，质量更轻。满足这些要求的途径之一就是利用多层陶瓷共烧技术。从经济和环保角度考虑该技术要求微波介质陶瓷能够与具有高电导率且相对廉价的Ag 和Cu 共烧。目前应用的微波介质陶瓷的烧结温度都比较高（>1 300 ），故使微波介质陶瓷的烧结温度降低到Ag 和Cu 的熔点温度以下，以满足多层陶瓷共烧的需求是今后的发展方向。高频介电陶瓷材料可分为1 BaO-TiO2系2 BaO-TiO2-Ln2O3三价稀土氧化物系3 ZrO2-SnO2-TiO2系4含铅复合钙钛矿结构氧化物系5 不含铅复合钙钛矿结构氧化物系。BaO-TiO2系陶瓷材料具有良好的介电特性，因此该材料倍受注目Ba2Ti9O20 具有较佳的微波特性，是目前应用在高频微波元件的重点材料之一。单一纯相的Ba2Ti9O20相对介电常数约为39.8。介质损耗低，在4 GHz 时其Q 值8 000 ,而且其共振频率对温度的变化很稳定，由于 Ba2Ti9O20 微波介电材料的烧结温度大多为 1400 左右因此限制了电极材料的选择只能使用熔点较高的银-钯电极这不仅会增加元件的介质损耗而且价格昂贵，所以降低材料的烧结温度是首要的目标。而降低烧结温度的方法不外乎三种一是添加烧结助剂利用液相烧结来降低烧结温度二是采用机械或化学方法制备微细粉体 增加表面积以降低烧结温度。三是开发新的可低温烧结材料。化学法制粉虽然可以精确控制粉末的粒径及组成但是批量化生产能力差以致成本居高不下，而新材料开发又极费时所以最常用的方法采用固相合成方式添加微量其它元素以节省成本。本文即是对以Ba2Ti9O20 为主晶相以液相包覆的方法引入B2O3做为助烧剂降低陶瓷材料的烧结温度并使其介电性能达到MLCC用高频瓷料的电性能要求的研究。国内外同类设计（或同类研究）的概况综述目前国内外90%左右采用机械混合法引入助烧剂，通过机械共混获得复合粉体。该方法虽然操作简单 , 但由于密度及其粉体粒度差异会导致助烧剂在基体粉体中分布不均匀。降低复合粉体的烧结性能和其他的微波性能。中国科学院上海硅酸盐研究所的管恩祥、陈玮和罗澜在LNT陶瓷的低温烧结及其微波介电性能中研究了固相法加入BZL作助烧剂对微波介质陶瓷的影响，结果表明：BZL玻璃能有效降低LNT陶瓷的烧结温度, 掺入10wt%BZL玻璃的复合材料能够在900烧结致密，在LNT陶瓷中添加BZL玻璃使材料的介电常数和品质因数下降较大。浙江大学的张启龙、杨辉和童建喜在So1Gel法引入添加剂制备低温烧结ZnTiO3微波介质陶瓷中研究了究了溶胶凝胶法引入ZnO-B2O3-SiO2的ZnTiO3低温烧结陶瓷材料合成、结构、烧结及介电性能。结果发现：ZnO-B203-SiO2溶胶均匀包覆在ZnTi03颗粒表面，形成球形包覆颗粒。用溶胶凝胶法引入ZnO-B203-SiO2制备的样品容易致密烧结，晶粒大小均匀，气孔率比固相法引入ZnO-B203-SiO2玻璃制备的样品小。以溶胶凝胶方式引入ZnO-B203-SiO2制备的ZnTi03陶瓷f偏差±0.3，Q×厂偏差±l 000 GHz，离散性小于以固相法引入玻璃制各的ZnTi03陶瓷的性能(P，偏差±0.8，9V偏差±2 l00GHz)，可用于制造对f，偏差更小的小型多层微波频率器件。浙江大学纳米科学与技术中心的万香、王家邦、杨辉、杨介更在烧结助剂引入方式对BNT 陶瓷性能的影响中分别以sol-gel 法和固相合成法引入BCC（BaCuO2+CuO2）烧结助剂制备BaO-Nd2O3-TiO2(BNT)陶瓷采用DTA-TGA、SEM、网络分析仪等对陶瓷微观结构、性能等进行分析。结果表明：用sol-gel 法引入BCC 的样品经1 100烧结后气孔率为1.6、r 为 85.03、Q·f（测试频率2 GHz）为3576GHz，优于固相合成法1150烧结样品的性能。国外的M.-C. Wu , M.-K. Hsieh , C.-W. Yen , Y.-C. Huang, W.-T. Huangc, W.-F. Sua在Low sintering BaNd2Ti4O12 microwave ceramics prepared byCuO thin layer coated powder中研究了包覆CuO对材料性能的影响。结果证明和常规的材料制备方法相比，液相法不但减少了助烧剂用量而且制备的材料具有更好的介电性能。 总之，目前国内外基本以固相法为主，虽然有少量液相包覆法对材料性能的研究，但以Ba2Ti9020为基体材料的并未见到;虽有以液相包覆法添加CuO作助烧剂的研究，但以氧化硼作助烧剂的研究并未见到。而本文即是对以相包覆法引入B2O3对 Ba2Ti9020性能的影响的研究 。指导教师意见：指导教师签字： 2011年 3 月 8日教研室意见：教研室主任签字： 2011年 3月8 日