毕业设计（论文）开题报告添加Bi4ZnB2O10的CLST陶瓷的低温烧结.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：材料科学与工程 2010 年 3月3日 课题名称添加Bi4ZnB2O10的CLST陶瓷的低温烧结学生姓名刘宏雷专业班级非金材062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）的依据与意义随着现代信息技术的进步，电子线路的微型化、轻量化、集成化和高频化对电子元件提出了尺寸微小、高频、高可靠性、价格低廉和可高度集成的要求。进入二十世纪八十年代以来，以微波应用为代表的雷达及通讯技术的发展十分迅猛，尤其是在信息化浪潮席卷全球的今天，移动通讯如车载电话、个人便携式移动电话、卫星直播电视等正在迅猛增长，而且移动通信设备和便携式终端正趋向小型、轻量、薄型、高频、低功耗、多功能、高性能发展。这一方面为微波介质陶瓷材料的发展提供了广阔的前景。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。随着科学技术的发展,特别是能源、空间技术、汽车工业等的发展,对材料的要求越来越苛刻,迫切需要开发出各种新型的高性能结构材料。但在改善材料性能的同时往往会提高生产成本,是有待今后解决的问题。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本试验以CaOLi2OSm2O3TiO2陶瓷为基础，加入Bi4ZnB2O10玻璃，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。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 目前对低温共烧技术的研究主要集中在两方面：一是采用氧化物或玻璃做为助烧剂；另一种方法是采用低熔点的材料体系。利用掺加玻璃烧结助剂来实现微波介质陶瓷的低温烧结越来越受到人们的关注。由于锌、钡、铅硼硅酸盐玻璃是比较常用玻璃体系，我国台湾清华大学的J.M.Wu等人对这三种玻璃的组成和微波介电特性及热膨胀性能作了系统的比较研究。他们在研究中指出：这三种玻璃在微波频段的介电常数和损耗随玻璃网络修饰体离子（Zn2+、Ba2+、Pb2+）的浓度和电极化率的增大而增大，而B2O3对SiO2的取代作用对玻璃的微波介电特性影响很小，只有当x（BaO）=30mol%时，损耗随B2O3含量的增大而减小；三种玻璃的f均为负值，Ba2+、Pb2+浓度的增大使玻璃f减小的速度比Zn2+更快；在铅硼硅酸盐玻璃系中，PbO的浓度对玻璃微波介电特性的影响远高于B2O3和SiO2的相对比例的影响。然而从环境角度考虑，无铅材料是发展的必然趋势，研究发现Li+独特的传导特性，添加含锂玻璃能显著降低CLST陶瓷的品质因数，然而一般硼硅酸盐玻璃中B2O3和SiO2能与CLST陶瓷反应恶化其介电性能，Bi2O3能显著降低玻璃的粘度且Bi3+离子极化能力较强，且研究发现Li2O-Bi2O3玻璃具有较高的介电常数，以往还没有人做过有关玻璃助烧剂粒度对CLST陶瓷的介电性能影响的研究，据此，本设计主要采用Li2O-B2O3-Bi2O3玻璃作为烧结助剂，进行CLST陶瓷的低温烧结，研究其烧结特性和介电性能，探讨玻璃粒度对CLST陶瓷晶相组成及介电性能的影响3. 课题设计（或研究）的内容 本设计是研究玻璃助烧剂粒度对CLST陶瓷的介电性能的影响。 1.研究玻璃助烧剂粒度对CLST陶瓷的烧结性能和介电性能的影响。 2.用阿基米德法测定致密度，用XRD测定其相组成，SEM观察其微观形貌， 采用LCR测定其介电性能。4. 主要技术指标(或研究目标) 1.了解微波介质陶瓷及其低温烧结的国内外发展现状； 2.掌握制定实验方案的基本思路和实验操作基本技能； 3.掌握XRD、SEM和LCR的原理及测试方法；4.撰写8000字毕业论文，完成12000字符的外文翻译。5. 实施计划第0102周 文献调研、开题报告的撰写、实验方案设计；第0307周 进行工艺实验(配料、合成、成型、烧结等)；第0809周 性能测试；第1011周 微观分析；第1213周 论文撰写，答辩指导教师意见指导教师签字： 年 月 日教研室意见教研室主任签字： 年 月 日