冷烧结法制备镍铜锌铁氧体陶瓷及其电磁性能研究
发布时间：2022-01-03 04:16
信息技术的快速发展对电子器件的研究提出了更加苛刻的挑战,尤其是5G技术时代到来,要求电子器件更加微型化、高频化、集成化和多功能化。磁介电功能复合材料因同时兼具较好的介电性能和磁性能引起了极大的关注。但是,传统的高温固相烧结方法通常需要在很高的温度下进行烧结,不仅容易产生杂相,削弱材料的性能,而且会因高温烧结而消耗大量能源。此外,过高的烧结温度使得该类材料很难同银电极共烧。本课题以镍锌铜（NiCuZn）基磁介电复相陶瓷为研究对象,用冷烧结的方法,从功能粉体相的设计和选择、微观结构的设计和调控、实验工艺参数的优化三方面入手,低温下制备出磁导率和介电常数都较高且相近的磁介电复相陶瓷材料。在此基础上,结合三维电磁仿真软件HFSS对材料应用于微带天线介质基板进行了仿真分析。主要研究内容如下:（1）Li2MoO4（LMO）、Na2WO4（NWO）和Ni)（0.2）Cu0.2Zn0.6Fe1.94O4（N...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁滞回线
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-产品更加具有均匀，成品率更高，已经成为材料烧结技术这个领域里不可缺少的一种烧结技术。但是很多技术问题，比如烧结机理和微观结构的变化机制、烧结动力学热力学等等，不仅仅复杂，而且目前还没有很好的研究进展和解决方案，此外烧结对设备要求又很高，目前还没有在工业化上实现规模应用。1.3.3放电等离子体烧结技术放电等离子体烧结是将金属、陶瓷等烧结粉末于石墨或者绝缘物质制备而成的模具中，在上下导电压头的电场和压力下，利用电场产生的热量以及机械能加热烧结致密粉体的一种烧结技术。加热过程原理见下图1-2。图1-2SPS烧结过程原理图[36]在上下模具中加入脉冲电场，金属粉末颗粒之间形成电火花，引发具有高能量密度的等离子体，使这些颗粒表面高度活化和自发热现象，致使粉末完成烧结致密，并且具有一定组织和性能的一个工艺过程。对于不导电的陶瓷粉体，用石墨模具形成导电通路，并作为加热源加热粉体。由于放电等离子具有很高的能力密度，离子体中心温度很高能够快速熔化金属、陶瓷等等熔点很高的材料。所以这种烧结方法具有升温速度快、烧结时间短和可以实现电-热-力多场耦合等特点，不仅可以应用于常见的陶瓷（比如：ZrO2、Al2O3等），还可以应用于难烧结陶瓷材料（比如：HfB2、ZrB2、TiN、ZrC
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-12-等等）和超高温陶瓷材料和难熔金属以及合金等等。1.3.4闪烧研究发现[37,38]，在传统烧结的炉体中添加一个电场时，不仅可以提高烧结效率和优化性能，还可以降低烧结温度，并且随着外加电场的增加，炉体烧结温度持续减低，烧结时间变短，当电场达到一定值时，能够瞬间致密化，这种烧结技术称为闪烧。Cologna等人[37]基于电场辅助烧结技术的基础上首次发明闪烧技术。图1-3是闪烧技术的烧结工具示意图。图1-3闪烧技术的烧结工具示意图[39]样品两端通过导线悬挂在炉体内，并施加电常通过热电偶测量炉体温度，电荷耦合元件（CCD）照相机用于观察样品尺寸变化。同传统高温固相反应烧结相比，闪烧不仅具有更低的烧结温度，而且还可以瞬间完成烧结致密，并且还具有很好的性能，另外，闪烧的烧结效率更高。由于烧结时间短，还能抑制晶粒生长。烧结设备只需要在传统高温固相烧结添加一个电场，设备简单，成本低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末-溶胶前驱法制备的NiCuZnCo-Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3复合陶瓷及其磁介电性能[J]. 刘胜,颜铄清,贺君,黄生祥,邓联文. 磁性材料及器件. 2019(05)
[2]尖晶石结构磁介电材料的研究进展[J]. 王棋,张怀武,金立川,唐晓莉,钟智勇. 中国材料进展. 2012(07)
[3]先进陶瓷材料固相烧结理论研究进展[J]. 李达,陈沙鸥,邵渭泉,景悦林,张永成,栾伟娜. 材料导报. 2007(09)
[4]微波烧结技术的研究进展[J]. 吴红,史洪刚,冯宏伟,范爱国. 兵器材料科学与工程. 2004(04)
本文编号：3565551
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁滞回线
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-产品更加具有均匀，成品率更高，已经成为材料烧结技术这个领域里不可缺少的一种烧结技术。但是很多技术问题，比如烧结机理和微观结构的变化机制、烧结动力学热力学等等，不仅仅复杂，而且目前还没有很好的研究进展和解决方案，此外烧结对设备要求又很高，目前还没有在工业化上实现规模应用。1.3.3放电等离子体烧结技术放电等离子体烧结是将金属、陶瓷等烧结粉末于石墨或者绝缘物质制备而成的模具中，在上下导电压头的电场和压力下，利用电场产生的热量以及机械能加热烧结致密粉体的一种烧结技术。加热过程原理见下图1-2。图1-2SPS烧结过程原理图[36]在上下模具中加入脉冲电场，金属粉末颗粒之间形成电火花，引发具有高能量密度的等离子体，使这些颗粒表面高度活化和自发热现象，致使粉末完成烧结致密，并且具有一定组织和性能的一个工艺过程。对于不导电的陶瓷粉体，用石墨模具形成导电通路，并作为加热源加热粉体。由于放电等离子具有很高的能力密度，离子体中心温度很高能够快速熔化金属、陶瓷等等熔点很高的材料。所以这种烧结方法具有升温速度快、烧结时间短和可以实现电-热-力多场耦合等特点，不仅可以应用于常见的陶瓷（比如：ZrO2、Al2O3等），还可以应用于难烧结陶瓷材料（比如：HfB2、ZrB2、TiN、ZrC
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-12-等等）和超高温陶瓷材料和难熔金属以及合金等等。1.3.4闪烧研究发现[37,38]，在传统烧结的炉体中添加一个电场时，不仅可以提高烧结效率和优化性能，还可以降低烧结温度，并且随着外加电场的增加，炉体烧结温度持续减低，烧结时间变短，当电场达到一定值时，能够瞬间致密化，这种烧结技术称为闪烧。Cologna等人[37]基于电场辅助烧结技术的基础上首次发明闪烧技术。图1-3是闪烧技术的烧结工具示意图。图1-3闪烧技术的烧结工具示意图[39]样品两端通过导线悬挂在炉体内，并施加电常通过热电偶测量炉体温度，电荷耦合元件（CCD）照相机用于观察样品尺寸变化。同传统高温固相反应烧结相比，闪烧不仅具有更低的烧结温度，而且还可以瞬间完成烧结致密，并且还具有很好的性能，另外，闪烧的烧结效率更高。由于烧结时间短，还能抑制晶粒生长。烧结设备只需要在传统高温固相烧结添加一个电场，设备简单，成本低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末-溶胶前驱法制备的NiCuZnCo-Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3复合陶瓷及其磁介电性能[J]. 刘胜,颜铄清,贺君,黄生祥,邓联文. 磁性材料及器件. 2019(05)
[2]尖晶石结构磁介电材料的研究进展[J]. 王棋,张怀武,金立川,唐晓莉,钟智勇. 中国材料进展. 2012(07)
[3]先进陶瓷材料固相烧结理论研究进展[J]. 李达,陈沙鸥,邵渭泉,景悦林,张永成,栾伟娜. 材料导报. 2007(09)
[4]微波烧结技术的研究进展[J]. 吴红,史洪刚,冯宏伟,范爱国. 兵器材料科学与工程. 2004(04)
本文编号：3565551
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