二氧化钛介电陶瓷的低温烧结研究

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1、谢述锋西北工业大学_〔学硕士学位论文摘要本文采用氧化物掺杂的方式研究了Ti02陶瓷的低温烧结，探讨了不同掺杂物对Ti02陶瓷密度、显微结构及介电性能的影响，及其降低Ti02陶瓷烧结温度的作用机制，并在此基础上研究了Ti02介电体/NiZnCu铁氧体的低温叠层共烧问题，主要结果如下:氧化物掺杂方面，首先单独掺杂了能够使谐振频率温度系数向负方向变化的氧化物Cu0，并分析了它降低烧温的作用机制，研究表明单独掺杂Cu0能将TiO:陶瓷的烧结温度从1500℃降低至9500C，其降温机理主要体现在两个方面，一为Cu0的掺杂降低了锐钦矿相Ti0:向金红石相Ti02转变的

2、相变温度，而锐钦矿相Ti02向金红石相Ti0:转变会出现较明显的体积收缩，这就大大降低了TiO2的烧结致密化温度:另一方面为液相烧结，Cu0液相的出现加快了大颗粒与小颗粒之间的物质交换，进一步降低了烧结温度。另外，单独掺杂B20:能将TiO2的烧结温度降至11500C，主要原因是B203的熔点低(4500C)，且二者在较低温度下存在共晶点，这些都有利于体系在较低温度下形成液相，促进颗粒重排和烧结，加速致密化过程。在单独掺杂的基础上本文选择了V2氏-Cu0进行复合掺杂，研究表明，掺杂V205-CUO可将Ti02陶瓷的烧结温度降低至9000C，有两方面的作用促

3、使其能显著地降低Ti0:的烧结温度;一为在较低温度下液相的形成，Cu0与V20，存在温度很低的低共熔点，这非常有利于液相的形成;另一方面为离子置换，V5+的离子半径比Ti4+的离子半径要小，v5+置换Ti4+后陶瓷中就会出现晶格畸变，这就降低了扩散激活能，促进烧结，因此能够有效地降低烧结温度。在成功将Ti0:的烧结温度降至900℃后，笔者又探讨了TiO:介电陶瓷/NiZnCu铁氧体的叠层共烧问题，发现两者直接叠层共烧后问题较多，由于二者的烧结特性有较大差异，烧结后在宏观上出现了翘曲现象，且微观上铁氧体靠近界面处的晶粒有异常长大，为此我们提出了以二者的混合体

4、作为中间过渡层以解决叠层低温共烧中出现的缺陷问题的设想;实验结果表明，中间层能与TiO:介电陶瓷和NiZnCu铁氧体分别实现双层叠层低温共烧，在此基础上实现了Ti仇介电体/中间层/NiZnCu铁氧体的三层叠层低温共烧，中间层的加入不仅在宏观上解决了翘曲问题，而且作为梯度层能有效减少界面处离子的互扩散从而细化了界面处的晶粒。关键词低温烧结，Ti021CuO.B203,Cu0-V205，复合掺杂，叠层低温共烧中间层谢述锋西北工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTThelow-temperaturefiringofTi02ceramicwasstudiedth

5、roughthewayofoxidesaddition.Efectsofdiferentoxidessubstitutiononthedensity,microstructureanddielectricpropertiesofTi02ceramicwereinvestigatedsystematicallyaswellasthemechanismsoflow-temperaturefiring.Onthebasisoflow-temperaturefiring,thelow-temperatureco-firingpropertiesofTi02diel

6、ectric/NiZnCuferritemultilayercompositewereinvestigated.Maincontentsofthispaperwereasfollows:Inaspectofoxidesaddition,Ti02ceramicwasfirstdopedwithCuOwhichcouldmaketheTfofceramicsmovetowardsnegativedirection.Themechanismoflow-temperaturefiringwasstudied.InvestigationsrevealedthatCu

7、OcouldreducethesinteringtemperatureofTi02ceramicsfrom15000Cto950℃remarkably.Thelow-temperaturefiringofCuO-dopedanatasewasattributedtotwomechanisms.Firstly,theadditionofCuOtoanatasesamplesresultedinloweringthetemperatureofthephasetransformationfromanatasetorutileaswellasthetemperat

8、ureoftheshrinkageanomaly.Secondly