题目：低温烧结硅酸镁陶瓷及其微波介电性能研究

      微波介电陶瓷目前是电介质材料研究中的一类热门材料，具有不同介电常数( )的微波介电材料在不同领域中各有所长，根据介电常数的不同，可以把微波介电陶瓷分为多种类型，其中低 值的微波介电陶瓷材料是低温共烧陶瓷(LTCC)技术中的一类重点研究对象，但此类材料大都有较高的烧结温度，针对其中有优良微波介电性能的微波介质陶瓷，许多研究者投入大量的精力来改善它们的烧结性能和微波介电性能，以实现此类材料在通信领域的广泛应用，进而满足现代通信技术在各个领域的发展需求。

       硅酸镁(Mg2SiO4)陶瓷作为一种典型的低 微波介电陶瓷同样具有烧结温度高、难致密的特点，其本身良好的微波介电性能难以发挥，从而限制了其在LTCC等技术领域的使用。本文以Mg2SiO4陶瓷为研究对象，针对其烧结温度高，易生成第二相等问题，在参考已有文献的基础上制定实验方案，利用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)以及微波网络分析仪等技术手段来研究不同工艺对Mg2SiO4微观结构、烧结性能和微波介电性能的影响，主要内容包括：

       (1)利用化学法合成Mg2SiO4粉体并制备其陶瓷，通过控制反应条件实现原料分子间的充分接触，在较低预烧温度(890℃)获得了以Mg2SiO4为主相的预烧粉体，通过不同的测试手段研究Mg2SiO4陶瓷的物相组成、显微结构和微波介电性能，XRD图谱分析结果显示：实验过程中一直伴有MgO存在，陶瓷样品的烧结温度区间在1350℃-1500℃，1475℃烧结的陶瓷表现出良好的微波介电性能： ， ， 。

       (2)采用传统固相法制备Mg2SiO4陶瓷，通过调控Mg/Si非化学计量比(Mg/Si=2、2.025、2.04、2.05)合成Mg2SiO4，使MgO适量增多，当Mg/Si=2.05时得到较纯物相的Mg2SiO4粉体，通过分析不同组分制备的Mg2SiO4陶瓷的性能，探究了物相组成对Mg2SiO4陶瓷微波介电性能的影响。结果表明：Mg/Si=2.05组分配比的陶瓷粉体在1350℃烧结的Mg2SiO4陶瓷具有较好的微波介电性能： ， ， 。

       (3)在采用MgO:SiO2=2.05:1非化学计量比制备物相较纯Mg2SiO4粉体的基础上，添加氟化锂(LiF)来改善Mg2SiO4陶瓷的烧结性能，实验研究了LiF对该陶瓷烧结温度、微观形貌及微波介电性能的影响，实验结果显示，添加一定量的LiF可以使Mg2SiO4陶瓷的最佳烧结温度从1350℃降到950℃左右，并且陶瓷的介电常数 和品质因数 与LiF的添加量和烧结温度有关。添加4wt%LiF，在940℃

烧结5h的陶瓷样品表现出良好的微波介电性能： , ， ，且Mg2SiO4+4wt%LiF的陶瓷胚体可以与银粉在950℃的条件下实现共烧。

       (4)Mg2SiO4陶瓷具有负的谐振频率温度系数( 值)，在添加4wt%LiF降温的基础上，同时添加24wt%TiO2来调节陶瓷的 值。通过XRD图分析发现在烧结过程中LiF、TiO2和Mg2SiO4之间发生了化学反应，具有较多的物相存在，微波介电性能测试和分析表明：添加24wt%TiO2可以将Mg2SiO4陶瓷的 值调节近零，LiF作为烧结助剂可以降低陶瓷的烧结温度，使样品在950℃-970℃的烧结温区得到性能稳定的陶瓷，950℃烧结制备的陶瓷具有最佳微波介电性能： ， , 。近零的 值可以使该陶瓷有更加广泛的应用价值。