钛酸锌介电陶瓷的低温烧结研究

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1、刘向春西北工业大学工学硕士学位论文摘要钦酸锌陶瓷具有优良的微波介电性能，而且不加入烧结助剂即可于11000C烧结。但是六方相ZnTiO:会在945℃以上分解为微波介电性能极差的立方相Zn2TiO4，这将严重恶化陶瓷的微波介电性能。而且，钦酸锌陶瓷的烧结及相结构转变对原料的选取、助烧剂的种类及加入量极为敏感。因此，研究原料活性对钦酸锌陶瓷烧结行为的影响，选取合适助烧剂实现陶瓷低温烧结，并同时保持其优良介电性能，很有意义。本文采用化学法结合传统的氧化物固相烧结技术合成钦酸锌(ZnTi03)，掺杂氧化物作为烧结助剂降低钦酸锌陶瓷的烧结温度，研究了原料活性和掺杂氧化物对钦

2、酸锌陶瓷的低温烧结行为、微结构以及介电性能的影响。选取醋酸锌、碱式碳酸锌，分别与纳米Ti02和普通Ti02，通过化学法结合传统氧化物固相烧结技术合成钦酸锌。实验发现，钦酸锌低温烧结对TiO:极为敏感，而Zn0对陶瓷烧结影响不显著。以纳米TiO:为原料制备的陶瓷，其烧结温度比采用普通TiO:的降低了700C，而且烧结范围更宽。在研究原料对烧结温度影响的基础上，我们选取碱式碳酸锌和纳米Ti0:为原料制备钦酸锌，分别单独掺杂V205和W03作为助烧剂进一步促进陶瓷烧结。结果表明:单独掺杂V20，和WO〕有效降低了陶瓷烧结温度，900,C烧结的掺杂0.75wt%V205钦

3、酸锌陶瓷密度可达理论密度的%.1%,930℃烧结的掺杂3.00wt%W仇钦酸锌陶瓷的密度达理论密度的95.2%;V20，的添加使六方相ZnTiO3的分解温度从900℃降到了850℃以下，V205富积于陶瓷体的晶界处，在V20:富积区附近产生了异常长大的晶粒。而在烧结温度<950℃时，当W03掺杂量〔1.OOwt%,钦酸锌陶瓷主晶相为立方尖晶石相Zn2Ti04;掺杂量为3.OOwt%,主晶相为六方相ZnTi03。掺杂V205陶瓷的介电常数E,随温度升高而增大，在950℃达到最大值40.8C0.75wt%掺杂量)。900℃烧结的掺杂0.75Wt%V2仇钦酸锌陶A的QX

4、f-8873GHz,E,=21.3;900℃烧结的掺杂1.OOWt%WO3钦酸锌陶瓷，在lOMHz的测试频率下，其介电常数E,=23.6，介电损耗tg,5=3.03X10-3。可以看出，掺杂剂的加入严重影响了其介电性能;为了进一步提高陶瓷介电性能，在V205和WO。掺杂的基础上，再加入B203试图得到介电性能良好的低温烧结陶瓷。氧化物复合掺杂V205-B20:和W03-B203有效降低了陶瓷烧结温度，9000C烧结的掺杂1.00wt%3V205-B203的钦酸锌陶瓷，其密度达理论密度的95.7%,930℃烧结的3WO3-B203掺杂钦酸锌陶瓷密度为理论密度的94.

5、1%;B20;的加入有效抑制了单独掺杂V205时产生的晶粒异常生长，随B203加入量增加，晶粒变得均匀一致;930℃烧结的V205-B203掺杂陶瓷的介电常数。;=27.3，介电损耗tg8=1.92X10-3;B203的加入有效抑制了W03单独掺杂时所导致的相分解，在陶瓷烧成的冷却阶段产生了纳米线度的六方ZnTiO。的低温相Zn2Ti308，沉积于9300C烧结的3WO3-B203掺杂试样的Zn2TiO;相中;930℃烧结的W03-B203掺杂陶瓷的介电常数‘=20.7，介电损耗tg8二5.67X10-3.关键词钦酸锌，低温烧结，V205,W03,B203,掺杂，

6、介电性能刘向春西北一〔业大学工学硕士学位论文ABSTRACTZinctitanatesceramicshavelowsinteringtemperature(11000C)andpromisingproperties,andtheycanbesinteredat11000Cwithoutsinteringaids.Buthexagonalzincmetatitanate(ZnTi03)decomposestoorthotitanate(Zn2TiO4)withrelativelybadmicrowavedielectricpropertiesat-9450C.It

7、isextremelysensitivetothekindsandaddingamountofrawmaterialsandsinteringaidstozinctitanatesceramicssinteringandphasetransition.So,itisverymeaningfultopreparezinctitanatesceramicswithrelativelylowsinteringtemperatureandpromisingdielectricproperties.Zinctitanateceramicswerepreparedbyconv

8、entio