论文总字数：25943字

摘 要

微波介质陶瓷由于其突出的微波介电性能，被广泛运用于微波通讯领域。超低温烧结(ULTCC)的烧结温度低于700 ℃，有利于降低能耗，实现器件的多功能化和小型化。

本论文介绍了微波介质陶瓷的历史发展，性能指标，分类和制备方法等以及超低温烧结的现阶段发展。本论文以Li₂Mg₂Mo₃O₁₂微波介质陶瓷为研究对象，其烧结温度较低，可实现超低温烧结。本论文使用传统固相法制备Li₂Mg₂Mo₃O₁₂微波介质陶瓷，并讨论了Li₂Mg₂Mo₃O₁₂陶瓷的烧结性能、介电性能与预烧温度(T_c)、烧结温度(T_s)、保温时间之间的关系。研究表明，在550 ℃的预烧，650 ℃的烧结2 h时微波介质陶瓷具有最佳的性能：相对密度为97.17 %； ε_r = 9； Q×f = 58583GHz； τ_f = -51 ppm/℃。

Li₂Mg₂Mo₃O₁₂的晶体结构图表明Li 和Mg² 阳离子随机分布在配位A位上，A位掺杂，会导致电荷不平等而产生缺陷，影响介电性能。本论文选择Co² 掺杂，研究对Li₂(Mg_1-xCo_x)₂Mo₃O₁₂微波介质陶瓷性能的影响。研究表明，掺杂量x = 0.01~0.15时，Co² 掺杂可以使烧结温度下降，但会恶化陶瓷的介电性能，Q×f有大幅度的下降，τ_f呈下降趋势。

关键词：Li₂Mg₂Mo₃O₁₂ 微波介质陶瓷 超低温烧结 介电性能

Fabrication and Properties of Microwave Dielectric Ceramics Li₂Mg₂Mo₃O₁₂ Sintered at Ultra Low Temperature

ABSTRACT

In the field of microwave communication, microwave dielectric ceramics are widely used due to their outstanding microwave dielectric properties. Ultra-low temperature sintering (ULTCC) sintering temperature is below 700 ℃. This technology is conducive to cutting down power consumption and accomplishing multifunction and miniaturization of devices.

This paper introduces the history, properties, classification, preparation methods and current development of of microwave dielectric ceramics. Li₂Mg₂Mo₃O₁₂ microwave dielectric ceramics are selected as the research object. Li₂Mg₂Mo₃O₁₂ ceramics can be sintered at ultra-low temperature because of its low inherent sintering temperature. The Li₂Mg₂Mo₃O₁₂ is synthetized by traditional solid-state method in this paper. The relationship between sintering properties, dielectric properties and calcined temperature, sintering time, sintering temperature was discussed. The results show that when calcined at 550 ℃ and sintered at 650 ℃ for 2 h, Li₂Mg₂Mo₃O₁₂ ceramics have the best properties: the relative density is 97.17%; ε_r = 9; Q×f = 58583GHz; τ_f = -51 ppm/℃.

The crystal structure of Li₂Mg₂Mo₃O₁₂ shows that Li and Mg² cations are distributed on the A-site randomly. Doping on the A-site will lead to charge inequality, which will result in defects and affect the dielectric properties. In this paper, Co² was chosen to replace Mg² . The results illustrate that when the doping amount x = 0.01~0.15, the sintering temperature will decline, but the microwave dielectric properties of the ceramics are weakened. The Q×f and the τ_f decreases greatly.

Key Words : Li₂Mg₂Mo₃O₁₂; Microwave dielectric ceramics; Ultra-low temperature sintering

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2微波介质陶瓷简介 1

1.2.1历史发展 1

1.2.2微波介质陶瓷的性能 2

1.3微波介质陶瓷的发展 3

1.3.1微波介质陶瓷的分类 3

1.3.2微波介质陶瓷的制备方法 4

1.4超低温烧结微波介质陶瓷现状与发展 5

1.5 Li₂Mg₂Mo₃O₁₂微波介质陶瓷简介 6

1.6 研究目的和研究内容 7

第二章 实验方案 9

2.1实验工艺 9

2.1.1实验原料 9

2.1.2实验设备 9

2.1.3实验步骤 9

2.2样品分析测试 11

2.2.1烧结性能测试 11

2.2.2 XRD物相分析 11

2.2.3扫描电子显微镜分析(SEM) 11

2.2.4差示扫描量热分析 11

2.2.5介电性能测试 11

第三章 Li₂Mg₂Mo₃O₁₂微波介质陶瓷性能分析 13

3.1 预烧温度(T_c)和烧结温度(T_s)对介电性能的影响 13

3.1.1 TG-DSC热分析 13

3.1.2物相分析 13

3.1.3烧结特性分析 16

3.1.4介电性能分析 17

3.2 保温时间对介电性能的影响 18

3.2.1物相分析 18

3.2.2介电性能分析 19

第四章 Li₂(Mg_1-xCo_x)₂Mo₃O₁₂微波介质陶瓷性能分析 21

4.1引言 21

4.2物相分析 21

4.3 烧结特性分析 21

4.4 介电性能分析 22

4.4.1介电常数 23

4.4.2 Q×f值 23

4.4.3 τ_f值 24

第五章 实验结论与展望 25

5.1实验结论 25

5.2未来展望 25

参考文献 26

致 谢 29

第一章 绪论

1.1引言

微波技术开始于19世纪30年代，在二战之后开始成熟。上世纪八十年代之后，微波技术的应用逐渐广泛，逐渐从军用领域转变到民用领域，尤其是电视广播、通讯以及雷达领域^[[1]]。

近年来，低温共烧陶瓷(LTCC)工艺被认为是微波技术领域的三大关键技术之一。这种工艺制得的材料具有尺寸小、可靠性高、易于实现多功能话和成本较低等一系列优势，目前在全世界收到了广泛的关注^[2]。而对于由LTCC发展而来的超低温共烧陶瓷(ULTCC)可以进一步降低能耗，防止组分挥发以及和其他材料反应，是目前研究的热点之一。

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