激光快速燒結技術制備高介電常數Ta-,2-O-,5-基陶瓷的研究.pdf

1、本論文探索性地將激光材料加工技術與改善介電陶瓷物理性能的研究緊密結合，對激光快速燒結技術制備高介電常數Ta2O5基陶瓷進行了系統研究。采用該技術在室溫、空氣氣氛的常壓條件下首次制備出具有目前最高介電常數值的Ta2O5基陶瓷(κ=450)及Ta2O5基透明陶瓷，整個激光燒結過程不超過10min。分析了激光快速燒結Ta2O5基陶瓷介電常數的增強機理和透光機理，闡述了該技術及其所制備材料的發(fā)明意義及推廣可行性。 論文首先通過激光輻照T

2、a2O5基陶瓷的相關基礎實驗，研究了激光對Ta2O5基陶瓷的輻照效應，確定了激光快速燒結Ta2O5基陶瓷所需的激光器類型、激光功率范圍以及光斑尺寸等基本實驗條件。然后逐一分析了激光各工藝參數對陶瓷介電性能的影響，并在此基礎上制訂出合理可行的CO2激光快速燒結高介電常數(Ta2O5)1-x(TiO2)x(x=0.00，0.05，0.08，0.11，0.15)陶瓷的實驗方案，進行了系統的陶瓷燒結實驗及改性機理的研究，制備出介電常數比普通燒結

3、陶瓷明顯提高同時保持較低介質損耗(Tanδ＜0.02)的Ta2O5基陶瓷。其中Ta2O5陶瓷的介電常數由35提高至65，比普通燒結陶瓷提高了近2倍，(Ta2O5)0.92(TiO2)0.08陶瓷的介電常數達到目前國際最高值450。近一年時間內室溫條件下介電性能的測試結果驗證了激光快速燒結技術所制備Ta2O5基陶瓷介電常數大幅度提高的穩(wěn)定性。這種介電常數大幅度增強的Ta2O5基陶瓷有望滿足當前信息產業(yè)中電子器件日趨微型化的發(fā)展需求。研究發(fā)

4、現激光快速燒結所導致Ta2O5基陶瓷中高溫相結構的出現、陶瓷晶粒的取向生長以及接界延伸長度可至100μm以上的特殊晶界是引起該種新型陶瓷介電常數大幅度提高的三個主要原因。激光快速燒結是一個高溫急冷的非平衡燒結過程，容易獲得普通燒結方法難以制備的具有特殊物理性能的新材料，在提高功能材料使用性能和開發(fā)新材料方面有著良好的應用前景。 采用激光快速燒結技術在室溫、空氣氣氛的常壓條件下，首次完成了Ta2O5基透明陶瓷的制備。這種在0.3～