钛酸锌陶瓷具有优良的微波介电性能,而且不加入烧结助剂即可于1100℃烧结。但是六方相ZnTiO₃会在945℃以上分解为微波介电性能极差的立方相Zn₂TiO₄,这将严重恶化陶瓷的微波介电性能。而且,钛酸锌陶瓷的烧结及相结构转变对原料的选取、助烧剂的种类及加入量极为敏感。因此,研究原料活性对钛酸锌陶瓷烧结行为的影响,选取合适助烧剂实现陶瓷低温烧结,并同时保持其优良介电性能,很有意义。 本文采用化学法结合传统的氧化物固相烧结技术合成钛酸锌（ZnTiO₃）,掺杂氧化物作为烧结助剂降低钛酸锌陶瓷的烧结温度,研究了原料活性和掺杂氧化物对钛酸锌陶瓷的低温烧结行为、微结构以及介电性能的影响。 选取醋酸锌、碱式碳酸锌,分别与纳米TiO₂和普通TiO₂,通过化学法结合传统氧化物固相烧结技术合成钛酸锌。实验发现,钛酸锌低温烧结对TiO₂极为敏感,而ZnO对陶瓷烧结影响不显著。以纳米TiO₂为原料制备的陶瓷,其烧结温度比采用普通TiO₂的降低了70℃,而且烧结范围更宽。 在研究原料对烧结温度影响的基础上,我们选取碱式碳酸锌和纳米TiO₂为原料制备钛酸锌,分别单独掺杂V₂O₅和WO₃作为助烧剂进一步促进陶瓷烧结。结果表明:单独掺杂V₂O₅和WO₃有效降低了陶瓷烧结温度,900℃烧结的掺杂0.75wt%V₂O₅钛酸锌陶瓷密度可达理论密度的96.1%,930℃烧结的掺杂3.00wt%WO₃钛酸锌陶瓷的密度达理论密度的95.2%;V₂O₅的添加使六方相ZnTiO₃的分解温度从900℃降到了850℃以下,V₂O₅富积于陶瓷体的晶界处,在V₂O₅富积区附近产生了异常长大的晶粒。而在烧结温度<950℃时,当WO₃掺杂量≤1.00wt%,钛酸锌陶瓷主晶相为立方尖晶石相Zn₂TiO₄;掺杂量为3.00wt%,主晶相为六方相ZnTiO₃。掺杂V₂O₅陶瓷的介电常数ε_r随温度升高而增大,在950℃达到最大值40.8（0.75wt%掺杂量）。900℃烧结的掺杂0.75wt%V₂O₅钛酸锌陶瓷的Q×f=8873GHz,ε_r=21.3;900℃烧结的掺杂1.00wt%WO₃钛酸锌陶瓷,在10MHz的测试频率下,其介电常数ε_r=23.6,介电损耗tgδ=3.03×10^-3。可以看出,掺杂剂的加入严重影响了其介电性能; 为了进一步提高陶瓷介电性能,在V₂O₅和WO₃掺杂的基础上,再加入B₂O₃试图得到介电性能良好的低温烧结陶瓷。氧化物复合掺杂V₂O₅-B₂O₃和WO₃-B₂O₃有效降低了陶瓷烧结温度,900℃烧结的掺杂1.00wt%3V₂O₅-B₂O₃的钛酸锌陶瓷,其密度达理论密度的95.7%,930℃烧结的3WO₃-B₂O₃掺杂钛酸锌陶瓷密度为理论密度的94.1%;B₂O₃的加入有效抑制了单独掺杂V₂O₅时产生的晶粒异常生长,随B₂O₃加入量增加,晶粒变得均匀一致;930℃烧结的V₂O₅-B₂O₃掺杂陶瓷的介电常数ε_r=27.3,介电损耗tgδ=1.92×10^-3;B₂O₃的加入有效抑制了WO₃单独掺杂时所导致的相分解,在陶瓷烧成的冷却阶段产生了纳米线度的六方ZnTiO₃的低温相Zn₂Ti₃O₈,沉积于930℃烧结的3WO₃-B₂O₃掺杂试样的Zn₂TiO₄相中;930℃烧结的WO₃-B₂O₃掺杂陶瓷的介电常数ε_r=20.7,介电损耗tgδ=5.67×10^-3。