TiO-ZrO–NbO介电陶瓷的研究.ppt

Company Logo LOGO 指导教师：吴强教授 TiO2-ZrO2–Nb2O5介电陶瓷的研究 班级：11级无非一班 学生：刘平 学号：2011113 最近几年来，移动通信、卫星定位系统(GPS)、蓝牙以及无线局域网(WLA)等现代通信业的飞速发展，带动了现代通信相关元器件的需求。也就形成了庞大的微波谐振器、振荡器、移相器、滤波器、微波电容器以及微波基板等元器件市场，再加上微波介质陶瓷材料制作的谐振器等微波元器件具有体积小、性能稳定、价格便宜等优点，在现代通信工具的微型化、片式化、集成化起着非常重要的作用，所以微波介质陶瓷也发展得很快，其需求量也迅速扩大，正是由于这种强烈的需求，所以人们对微波介质陶瓷进行了广泛且深入的研究，陆续研究出新的材料体系。想要这些体系得到工业应用，就需要在性能上满足高介电常数、低介电损耗和良好的频率稳定性，当然还要求较低的成本。 TiO2-ZrO2–Nb2O5系是一种典型的中等介电常数微波陶瓷材料，比(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷性能更好。 研究的背景及意义 实验工艺流程 实验配方 预烧曲线 室温-200℃，升温时间120分钟； 200℃-400℃，升温时间为120分钟； 400℃-900℃，升温时间为120分钟； 900℃-1100℃，升温时间为120分钟； 1100℃保温360分钟，然后让其自然冷却。 预烧曲线图 烧成曲线 室温-600℃ 升温时间为540分钟；600℃-600℃保温时间为30分钟；600℃-900℃ 升温时间为180分钟；900℃-1280℃升温时间为120分钟；1280℃- 1280℃保温时间为360分钟；自然降温。试样的烧成曲线如图所示 烧成曲线图 微波介电性能的测量 微波介质陶瓷的介电性能测量，主要是测量材料在微波频率下的相对介电常数εr，品质因素Q×f值和谐振频率温度系数τf。本实验采用平行板介质谐振器法（也称开腔法）测量样品介电常数εr；金属谐振腔法（也称闭腔法）测量样品的品质因素Q×f值和谐振频率温度系数τf。 平行板介质谐振器法测量介电常数εr 平行板介质谐振器法又称开腔法，也是国际上常用的一种方法。此测量方法对样品的介电常数测量具有较高的精度，但是对样品的品质因素Q×f值测量精度较差（它是将圆柱型样品夹在两块平行导电板之间，使其构成一个TE011谐振模式的谐振器，通过计算机得出材料的εr，其精度达到Δε/εr≈0.3%;ΔQ/Q≈30%)。 开腔平板谐振腔示意图如图3-4所示，“开腔法”是将长度为L，直径为D（L/D=0.5~1）的圆柱样品放置于两块镀金的平行板之间的中心位置，通过耦合探针激励谐振器内样品的TE011谐振模式。再通过计算机求解一个对谐振频率f、介电常数εr和样品谐振器尺寸的超越方程，而计算出其中心谐振频率f0和介电常数ε。 金属谐振腔法测量品质因素Q×f和谐振频率温度系数τf 金属谐振器法，又称闭腔法因为样品在封闭的空间内进行测量，可有效的防止电磁能辐射，提高无载Q×f值，对材料Q×f值得测量具有较高精度，同时对谐振频率温度系数τf的测量也具有较高的精度。 闭腔法是将长度为L，直径为D（L/D=0.5~1）的圆柱样品放置于腔体中心的聚四氟乙烯支撑物(墩子)之上，通过耦合探针激励谐振器内的样品TE011谐振模式，再通过计算机解一个对谐振频率f、介电常数εr和样品尺寸的超越方程得到样品的Q×f值和谐振中心频率f0，然后根据在不同温度下测量的中心频率差值f推算出谐振频率温度系数τf 。 本实验采用水煮法来侧体积密度，计算公式为： ρ=m1D1/(m3-m2)×100% 式中各符号的意义为： m1┈┈┈干燥试样的质量（g） m2┈┈┈饱和试样的表观质量（g） m3┈┈┈饱和试样在空气中的质量（g） D1┈┈┈实验温度下的浸渍液体的密度（g） ρ┈┈┈体积密度（g/cm3）  体积密度的测量 体积密度的测量步骤 测量体积密度的步骤如下： 1.把试样表面的灰尘擦干净，然后放在电炉中煮沸下1小时。自然冷却到室温。 2.饱和试样表观质量测定：将饱和试样快速移到带溢流管容器的浸液中，待浸液全部淹没试样后，把试样吊在天平的挂钩上称量，得到饱和试样的表观质量m2，精确至0.001g。 3.饱和试样质量测定：用镊子把式样从浸液中取出，用饱和了湿毛巾擦去试样表面的液滴，然后快速的称量饱和试样在空气中质量m3。精