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热等静压烧结AO-TiO2-M2O5体系陶瓷晶体结构演化、调控及微波介电性能研究

批准号:
51772022
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
张迎春
依托单位:
学科分类:
功能陶瓷
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏敏、张云、向茂乔、万秀娟、李光彬、陈俊丹、董金全

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
高Q值中介(Er=20-50)微波介质材料具有极大的市场需求,对于国防和工业建设有着非常重要的战略意义。本项目拟引入热等静压烧结技术,在AO-TiO2-M2O5(A=Zn, Mg, Co, Ni, Cu, Mn; M=Nb, Ta ) 体系化合物中系统研究该体系晶体结构类型、相稳定区间及其关联性,探索典型结构纳米/亚微米陶瓷的关键制备工艺参数,查明陶瓷晶粒尺寸、气孔率和结构阳离子有序度等对材料微波介电性能的影响。弄清该体系化合物在微波频率下介质极化机制及介电性能,重点研究Rutile、Ixiolite和wodginite等典型结构化合物晶体结构与微波介电性能的关联性。通过结构设计,采用离子取代或两相复合技术对材料微波介电性能进行调控,探索该体系材料谐振频率温度系数变化机理及其主导因素,进而揭示该体系中不同化合物微波介电性能的裁剪途径。在此基础上,探索实用化新型高Q值中介微波介质陶瓷材料。
英文摘要
Microwave dielectric ceramics with high Q and medium Er values (Er = 20-50)have huge market demand, and strategic importance for national defense and industrial construction. HIP process will be adopted to synthesize AO-TiO2-M2O5 system compounds in this project. The crystal structure, phase and their relevance in this system will be investigated. The effects of key process parameters, grain size, porosity and structure ordering on microwave dielectric properties of this system will be studied, especially for the Rutile、Ixiolite and Wodginite structure. This project also through the structure design such as ionic substitution, two phases or more phases composite to adjust microwave dielectric properties, explore the mechanism for different Tf values in this system, and finally obtains the way to adjust microwave dielectric properties. On this basis, we will explore new practical microwave dielectric materials with high Q and medium dielectric constant.
高Q值中介(Er = 20-50)微波介质材料具有极大的市场需求,对于国防和工业建设都有着有非常重要的战略意义。本项目采用固相法和溶胶凝胶法等制备技术,分别合成和制备了9种AO-TiO2-M2O5(A=Zn, Mg, Co, Ni, Cu, Mn; M=Nb, Ta ) (简称为ATM)体系化合物粉体及陶瓷,并通过结构设计获得了3种离子取代、2种复相微波介质陶瓷。XRD、FT-Raman、TSDC等测试结果和复杂化学键理论计算分析表明该体系陶瓷的晶体结构类型主要有金红石型结构、铌铁矿结构和锰钽矿结构,AO-TiO2-M2O5体系陶瓷的介电常数与M-O键的离子性密切相关,Q×f值与M-O键的晶格能有关,τf值与M-O键的键能以及A-O键的热膨胀系数有关。在最佳烧结温度下最优的微波介电性能为:介电常数集中在29-65,品质因数 分布在1445-40000GHz,谐振频率温度系主要分布在-70-130ppm/℃。热等静压烧结技术可以明显改善Zn0.5Mg0.5TiNb2O8陶瓷的密度、介电常数以及品质因数。离子取代对AO-TiO2-M2O5体系陶瓷的致密化具有积极作用,通过调控取代离子的含量,可以使AO-TiO2-M2O5体系陶瓷实现谐振频率温度系数近零,但该体系陶瓷的品质因数有所降低;具有相反谐振频率温度系数的两种陶瓷进行复合,陶瓷可获得接近零的谐振频率温度系数。这些结果不仅可以丰富中等介电常数微波介质陶瓷体系,还可以为开发新型微波介质材料及元器件奠定理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Crystal structure and microwave dielectric characteristics of Zr-substituted Ni0.5Ti0.5NbO4 ceramic
Zr取代Ni0.5Ti0.5NbO4陶瓷的晶体结构及微波介电特性
DOI: 10.1142/s1793604719500206
发表时间: 2019-05
期刊: Functional Materials Letters
影响因子: 1.3
作者: [Wu Mengjuan, Chen Jundan, Zhang Yingchun]
通讯作者: Zhang Yingchun
Effect of B2O3 addition on the microwave dielectric properties of NiTiNb2O8 ceramics
B2O3添加对NiTiNb2O8陶瓷微波介电性能的影响
DOI: 10.1007/s10854-018-9436-y
发表时间: 2018-06
期刊: Journal of Materials Science: Materials in Electronics
影响因子: --
作者: [Wu Mengjuan, Chen Jundan, Zhang Yingchun]
通讯作者: Zhang Yingchun
A novel temperature-stable (1−m)Li2TiO3−mZn3Nb2O8 microwave dielectric ceramic
一种新型温度稳定的(1-m)Li2TiO3-mZn3Nb2O8微波介质陶瓷
DOI: 10.1142/s1793604722500060
发表时间: 2021
期刊: Functional Materials Letters
影响因子: 1.3
作者: [Yuanmou Zhang, Yanwei Huang, Shiyuan Wang, Yingchun Zhang]
通讯作者: Yingchun Zhang
Structure, bond characteristics and microwave dielectric properties of new A0.75Ti0.75Ta1.5O6 (A=Ni, Co, Zn and Mg) ceramics based on complex chemical bond theory
基于复杂化学键理论的新型A(0.75)Ti(0.75)Ta(1.5)O(6)(A=Ni、Co、Zn、Mg)陶瓷的结构、结合特性及微波介电性能
DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.086
发表时间: 2020-04-01
期刊: JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY
影响因子: 5.7
作者: [Wang, Shiyuan, Zhang, Yingchun]
通讯作者: Zhang, Yingchun
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    固态氚增殖材料新型孔道结构设计及释氚性能改善机理研究
    • 批准号:
      51972018
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      60.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      张迎春
    • 依托单位:
    Li基氚增殖陶瓷材料的结构设计和热机械性能研究
    • 批准号:
      51372017
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      80.0万元
    • 批准年份:
      2013
    • 负责人:
      张迎春
    • 依托单位:
    Bi2O3-TiO2体系中晶态材料的可控制备及其微波介电性能裁剪
    • 批准号:
      51172019
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      62.0万元
    • 批准年份:
      2011
    • 负责人:
      张迎春
    • 依托单位:
    新型复相Li2TiO3-Li2O固态氚增殖陶瓷材料研究
    • 批准号:
      50972008
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      38.0万元
    • 批准年份:
      2009
    • 负责人:
      张迎春
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金