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摘 要

本论文主要叙述了Zn₂SnO₄微波介质陶瓷的研究背景、研究目的以及意义，针对目前Zn₂SnO₄微波介质陶瓷存在的问题，从工业应用的角度上进行了探讨，并设计了此实验。为了加强Zn₂SnO₄微波介质陶瓷的性能，使其能够更好的得到应用，本实验通过ZnO与SnO₂在1000℃下预烧得到Zn₂SnO₄粉料，并添加CuO/Bi₂O₃、Nb₂O₅/Y₂O₃、Li₂CO₃/V₂O₅、Bi₂O₃/V₂O₅四组不同的烧结助剂，在900℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃五个温度下烧结，探究不同烧结助剂以及烧结温度对Zn₂SnO₄微波介质陶瓷性能的影响。其主要目的是提高Zn₂SnO₄微波介质陶瓷的品质因数，降低烧结温度。

实验结果表明：Bi₂O₃/V₂O₅组烧结助剂对Zn₂SnO₄微波介质陶瓷的烧结有一定的促进作用，在烧结时能形成液相助于烧结，但是随着温度的升高，这种促进作用变得不那么明显。在1250℃下烧结，含有1wt% Bi₂O₃/3wt% V₂O₅烧结助剂的陶瓷介电性能最好，介电常数为11.34，介电损耗为2.87×10^-4。

关键词：Zn₂SnO₄ 微波介质陶瓷 烧结助剂 烧结温度 介电常数

Preparation and modification of Zn₂SnO₄ microwave dielectric ceramic

Abstract

The thesis mainly narrates the background, purpose and significance of Zn₂SnO₄ microwave dielectric ceramic. According to present problems of Zn₂SnO₄ microwave dielectric ceramic, we design the experiment at the perspective of industry. In order to strengthen the property of Zn₂SnO₄ microwave dielectric ceramic, making its application more extensive, we sintering ZnO and SnO₂ at the temperature of 1000℃ to acquire the powder of Zn₂SnO_4. With the addition of CuO/Bi₂O₃, Nb₂O₅/Y₂O₃, Li₂CO₃/V₂O₅, Bi₂O₃/V₂O₅, sintering at the temperature of 900℃, 1100℃, 1150℃, 1200℃, 1250℃,we investigate the influence of different sintering aids and sintering temperatures. The mainly purpose of the experiment is to increase the quality factor and decrease the sintering temperature.

Results show that the addition of Bi₂O₃/V₂O₅ have improvement of the sintering of Zn₂SnO₄ microwave dielectric ceramic, in the avenue of forming liquid phase. With the increase of temperature, the improvement becoming obscure. Sintering at 1250℃, ceramic contains 1wt% Bi₂O₃/3wt% V₂O₅ have the best property. Its permittivity is 11.34 and dielectric loss is 2.87×10^-4.

Key words: Zn₂SnO₄; Microwave dielectric ceramic; Sintering aid; Sintering temperature; Dielectric constant

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 微波介质陶瓷的概述 2

1.2.1 微波介质陶瓷的简介 2

1.2.2 Zn₂SnO₄微波介质陶瓷的简介 2

1.2.3 微波介质陶瓷的特点 3

1.2.4 微波介质陶瓷的基本原理 3

1.3 微波介质陶瓷主要性能指标 4

1.3.1 介电常数 4

1.3.2 介电损耗 4

1.3.3 烧结温度 5

1.4 微波介质陶瓷的制备工艺 5

1.5 微波介质陶瓷的应用现状 7

1.6 课题的提出及其研究意义 8

第二章 实验部分 9

2.1 实验原料 9

2.2 主要实验仪器 9

2.3 实验工艺 10

2.3.1 Zn₂SnO₄陶瓷粉料的制备工艺： 10

2.3.2 Zn₂SnO₄陶瓷粉料的制备 10

2.3.3 Zn₂SnO₄陶瓷片的制备 10

2.4 性能检测 12

2.4.1 物理性能测试 12

2.4.2 介电性能测试 12

第三章 实验结果与讨论 13

3.1 Zn₂SnO₄性能参数 13

3.2 CuO/Bi₂O₃对Zn₂SnO₄性能的影响 14

3.3 Nb₂O₅/Y₂O₃对Zn₂SnO₄性能的影响 16

3.4 Li₂CO₃/V₂O₅对Zn₂SnO₄性能的影响 19

3.5 Bi₂O₃/V₂O₅对Zn₂SnO₄性能的影响 22

3.5.1 4wt% Bi₂O₃/V₂O₅对Zn₂SnO₄性能的影响 22

3.5.2 2wt% Bi₂O₃/V₂O₅对Zn₂SnO₄性能的影响 25

第四章 结论 29

参考文献 30

致 谢 32

第一章 文献综述

1.1 前言

近些年来，移动通信、军用雷达、军用卫星、全球卫星定位系统（GPS）、无线局域网（WLAN）、蓝牙技术等现代通信技术都发展迅速，一定程度上已经成为了现代通信的基础。在这些通信装置中，微波电路得到了大量的使用。微波介质陶瓷（MWDC）是微波电路元件制备所需要的重要基础材料，可用来制备谐振器、振荡器、滤波器、以及介质天线和集成电路基片等，而由微波介质陶瓷制成的元器件具有体积小、重量轻、性能稳定、价格低廉等优点。目前，对于微波介质陶瓷的研究日渐广泛而深入，同时其市场也迅速扩大，在实现现代通信工具的集成化、小型化、可靠化等方面发挥着日趋重要的作用^[1-3]。

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