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1、河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系：材料科学与工程学院 2010年 3月3日课题名称添加BCB和NCB的CLST陶瓷的低温烧结学生姓名刘鹏飞专业班级非金材061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）的依据与意义微波介质陶瓷（MWDC）是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段，300MHz300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是近年来国内外对微波介质材料研究领域的一个热点方向。微波介质陶瓷主要用于用作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件。可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。随着科学技术日新月异的发展，通信
2、信息量的迅猛增加，以及人们对无线通信的要求，使用卫星通讯和卫星直播电视等微波通信系统己成为当前通信技术发展的必然趋势。这就使得微波材料在民用方而的需求逐渐增多，如手机、汽车电话、蜂窝无绳电话等移动通信和卫星直播电视等新的应用装置。微波介质陶瓷在商业应用上有极大的发展空间和市场。作为上述器件的微波介质陶瓷必须具备以下性能: 介电常数r ,因谐振器的尺寸大小与介电常数的平方根成反比; 低损耗值(或高Q 值) 以保证优良的选频性; 谐振频率温度系数(f ) 尽可能地接近于0ppm/ 以保证稳定性。此外,降低烧结温度也是一种必要的方法。对于高Q 值的陶瓷,降低烧结温度尤为重要,因为它们的烧结温度特别高
3、。降低烧结温度的手段主要是添加助熔剂,如CuO、PbO和V2O5 、B2O3 、Sb2O5 、GeO2 、Pb2Zn2B2O 玻璃等等。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CaOLi2OSm2
4、O3TiO2陶瓷为基础，选择BCB和NCB按一定比例加入到CLST陶瓷中。分别通过优化BCB和NCB的合成工艺用固相法制得BCB和NCB粉体，研究其对CaOLi2OSm2O3TiO2陶瓷（即CLST陶瓷）烧结温度和介电性能的影响，初步探索其助烧机理，在保证其它性能的同时降低烧结温度，简化烧结工艺，降低成本。然后进行性能检测，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。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述目前国内外研究最多、最常用的低温共烧技术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（如含铋的陶瓷材料）。利用掺加烧结
5、助剂来实现微波介质陶瓷的低温烧结，是目前使用最为广泛、最经济的一种方法。经常用作烧结助剂的氧化物有B2O3，Bi2O3，V2O5，CuO，PbO, ZnO, Fe2O3和几种稀土氧化物等，从目前来看采用单一氧化物进行助烧的效果并不理想。而采用低熔点的玻璃相物质掺入到微波介质陶瓷中烧结有很好的助烧作用，但是玻璃相物质加入量过多（摩尔分数10%20%）时则会显著影响到陶瓷的性能。Min-Han Kim，Jong-Bong Lim等分别研究了BCB氧化物助烧剂对Ba(Zn1/3Nb2/3)O3（BZN），Ba(Zn1/3Ta2/3)O3以及BaTi4O9等陶瓷的烧结温度及性能的影响。研究发现由于形成
6、了BaCu(B2O5)第二相（BCB），加入上述氧化物的BZN陶瓷的烧结温度降到875，且烧结2h后获得了好的微波介电性能，如r= 36, Q f = 19,000 GHz以及 f= 21 ppm/。3. 课题设计（或研究）的内容1，熟练掌握BaCu(B2O5)和NCB 的制备方法（固相合成法）。2，熟练掌握 CLST 陶瓷的制备方法（固相合成法）。 3，添加BaCu(B2O5)和NCB对CLST陶瓷低温烧结研究4. 设计（或研究）方法1按其非化学计量比为CaO : Li2O : Sm2O3 : TiO2 = 16 : 9 :12 : 63称取原料,利用固相法制备CLST陶瓷基体；2. 优化BCB和NCB的制备工艺；3将制得的CLST陶瓷加入BCB和NCB混合后干燥、压片并在900至1100温度下烧结； 4测定样品的致密度，采用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。5. 实施计划12周 文献调研、开题报告的撰写、实验方案设计39周 进行工艺实验(配料、合成、成型、烧结等)1011周 性能测试1213周 微观分析1415周 论文撰写，答辩指导教师意见指导教师签字： 2010 年3月3日研究所（教研室）意见研究所所长（教研室主任）签字： 2010 年3月3日
