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低温烧结钛酸锶钡—氧化镁系复相陶瓷流延工艺制备技术研究

作 者: 王灿
导 师: 季惠明
学 校: 天津大学
专 业: 材料学
关键词: 钛酸锶钡?氧化镁?流延工艺?烧结助剂
分类号: TQ174.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


结合BST在LTCC技术领域的使用要求,本文通过向BST材料中添加MgO,改善BST电性能,并选用B2O3和Li2CO3为烧结助剂。旨在通过流延成型工艺制备BST-MgO微波铁电陶瓷材料。为了实现以上目标,本文研究了粉体组分、溶剂、分散剂等对流延成型工艺的影响,确定最佳的溶剂和分散剂,制备低温烧结的BST-MgO陶瓷材料。具体内容如下:采用共沸体系甲苯-乙醇、甲基乙基酮-乙醇以及非共沸体系二甲苯-乙醇(质量比为5:5)为溶剂,分别制备BST-MgO悬浮液、流延浆料及坯片。结果表明:采用甲基乙基酮-乙醇为溶剂时,制备的悬浮液呈现出较低的粘度和较快沉降速度,流延浆料呈现出牛顿型流体特性且浆料粘度值很低,浆料分散稳定性好,获得的坯片微观结构更加的均匀致密,因此,确定甲基乙基酮/乙醇共沸溶液为最佳的溶剂系统。选用不同甲基乙基酮/乙醇比例的混合溶液为溶剂,制备BST-MgO悬浮液、流延浆料以及坯片。实验发现,溶剂中甲基乙基酮/乙醇比例为6/4时, BST-MgO悬浮液以及流延浆料分散稳定,粘度适中,且获得的坯片结构致密。采用共沸的甲基乙基酮-乙醇溶液为溶剂,并分别选用磷酸酯,三油酸甘油酯,聚乙二醇1540,以及PVB为分散剂制备BST-MgO悬浮液。研究证明,采用PVB为分散剂时,通过调节分散剂含量,可以使悬浮液呈现牛顿型流体特性,且具有低的粘度,悬浮液分散性达到最佳状态。讨论了浆料固相含量、粉体中BST与MgO比例对悬浮液的影响。发现,随着悬浮液固含量的提高,悬浮液粘度明显增加;悬浮液稳定分散时所需的PVB分散剂含量先增加,后趋于不变;当固含量超过60wt.%时,悬浮液不能达到稳定分散的状态。此外,随着粉体中BST含量的增加,粉体表面对PVB分子的吸附能力降低,导致悬浮液达到稳定分散时所需的分散剂PVB含量增加。采用甲基乙基酮-乙醇共沸体系为溶剂,PVB为分散剂,制备BST-MgO流延浆料,并经流延成型等工艺制成BST-MgO陶瓷。获得的流延浆料适宜流延,制备的坯片及陶瓷样品微观结构致密,且陶瓷样品在频率为1MHz下的介电常数为91.22,介电损耗为0.8×10-3,在偏场电压为1.7kV/mm下的偏场可调性为7.72%。

全文目录


摘要??3-4
ABSTRACT??4-8
第一章 文献综述??8-25
??1.1 前言??8
??1.2 LTCC 技术??8-13
????1.2.1 LTCC 技术简介??8-10
????1.2.2 LTCC 技术特点及对陶瓷材料的要求??10-13
??1.3 流延工艺及其陶瓷浆料??13-20
??1.4 Ba_(1-x)Sr_xTiO_3 体系材料流延技术研究进展及面临问题??20-23
??1.5 课题的提出与研究内容??23-25
????1.5.1 课题的提出??23
????1.5.2 研究内容??23-25
第二章 实验过程及测试??25-32
??2.1 实验原料及设备??25-26
??2.2 工艺流程??26-29
????2.2.1 Ba_(0.55)Sr_(0.4)Ca_(0.05)TiO_3粉体的制备??26-27
????2.2.2 磷酸酯分散剂的制备??27-28
????2.2.3 陶瓷样品制备??28-29
??2.3 性能测试??29-31
????2.3.1 粉体性能测试??29
????2.3.2 浆料性能测试??29
????2.3.3 坯片性能测试??29-30
????2.3.4 陶瓷样品性能测试??30-31
??2.4 数据处理及公式??31-32
第三章 Ba_(0.55)Sr_(0.4)Ca_(0.05)TiO_3-MgO 体系流延浆料中溶剂的选择??32-45
??3.1 流延浆料溶剂体系的确定??32-38
????3.1.1 溶剂种类对BST-MgO 悬浮液分散性的影响??32-35
????3.1.2 溶剂种类对BST-MgO 流延浆料稳定性的影响??35-37
????3.1.3 溶剂种类对BST-MgO 坯片性能的影响??37-38
??3.2 甲基乙基酮/乙醇溶剂体系中相对比例的确定??38-43
????3.2.1 甲基乙基酮/乙醇比例对BST-MgO 悬浮液分散性的影响??38-40
????3.2.2 甲基乙基酮/乙醇比例对BST-MgO 流延浆料稳定性的影响??40-42
????3.2.3 甲基乙基酮/乙醇比例对BST-MgO 坯片性能的影响??42-43
??3.3 本章小结??43-45
第四章 Ba_(0.55)Sr_(0.4)Ca_(0.05)TiO_3-MgO 体系悬浮液分散性的研究??45-60
??4.1 磷酸酯组分的确定??45-47
??4.2 分散剂对BST-MgO 悬浮液性能的影响??47-50
??4.3 悬浮液固相含量对BST-MgO 悬浮液性能的影响??50-53
????4.3.1 悬浮液固相含量对BST-MgO 悬浮液流变性能的影响??50-52
????4.3.2 悬浮液固相含量对最佳分散剂含量的影响??52-53
??4.4 粉体组分对BST-MgO 悬浮液性能的影响??53-55
??4.5 流延浆料、坯片及陶瓷样片性能??55-58
??4.6 本章小结??58-60
第五章 全文总结??60-61
参考文献??61-67
发表论文和参加科研情况说明??67-68
致谢??68

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业 > 基础理论
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