【摘 要】
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本文以国家高技术研究发展计划项目"新型微波介质陶瓷材料与元件的研制(项目编号:2001AA-ZB3201)"和教育部科学技术研究重大项目"高ε微波介质陶瓷材料及器件的研制(合同号:重大0206)"为依托,在材料设计的指导下,以探索微波介质陶瓷的三大参数ε、Qf和τ之间的内在联系以及研制高性能的CaTiO基微波介质陶瓷为目标,采用XRD、DTA、TG、SEM、TEM和FTIR等分析测试技术,从材料组
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本文以国家高技术研究发展计划项目"新型微波介质陶瓷材料与元件的研制(项目编号:2001AA-ZB3201)"和教育部科学技术研究重大项目"高ε<,r>微波介质陶瓷材料及器件的研制(合同号:重大0206)"为依托,在材料设计的指导下,以探索微波介质陶瓷的三大参数ε<,r>、Qf和τ<,f>之间的内在联系以及研制高性能的CaTiO<,3>基微波介质陶瓷为目标,采用XRD、DTA、TG、SEM、TEM和FTIR等分析测试技术,从材料组成和制备技术等方面对CaTiO<,3>基微波介质陶瓷的性能进行"剪裁"协调,尤其是对用聚合物前驱体法合成CaTiO<,3>基微波介质陶瓷进行了研究.主要内容有:用固相反应法制备了CaTiO<,3>微波陶瓷.在1300℃烧结3 h,ε<,r>=170,Qf=4800GHz,τ<,f>=+810 ppm/℃.选用τ<,f>为负同时具有较高ε<,r>的微波介质材料如Li<,1/2>Ln<,1/2>TiO<,3>与之复合是研制温度稳定的CaTiO<,3>基高ε<,r>微波介质陶瓷的有效途径.而选用介电损耗低同时τ<,f>为负的材料如稀土铝酸盐LnAlO<,3>与之复合则是获得CaTiO<,3>基低损耗微波介质陶瓷的重要途径之一.研究了Ln<3+>取代对CaTiO<,3>微波介电性能的影响以及材料的τ<,f>值与容差因子t的关系.对于Ca<,1-x>La<,2x/3>TiO<,3>(x=0.1,0.4,0.5)材料,当x=0.4时,在1350℃烧结4 h可制备出ε<,r>=118,Qf=10360 GHz,τ<,f>=+295 ppm/℃的微波陶瓷;对于Ca<,1-x>Nd<,2x/3>TiO<,3>材料,当x=0.39时,在1350℃烧结4 h可制备出ε<,r>达109,Qf超过8500 GHz的微波陶瓷.Ca<,1-x>La<,2x/3>TiO<,3>陶瓷的τ<,f>值随着x的增大而下降.这可以用容差因子t的变化来分析.随着t的减小,钙钛矿结构的钛-氧八面体发生倾斜,从而τ<,ε>上升,τ<,f>下降.而t随着x的增加而减小,所以τ<,f>值随着x的增加而减小.用固相反应法研究了(1-y)Ca<,1-x>Ln<,2x/3>TiO<,3>-yLi<,1/2>Nd<,1/2>TiO<,3>(Ln=La,Nd,Sm)复合系列的微波介电性能.当Ln=Sm,y=0.3,预烧温度为1050℃,在1300℃烧结3 h制备的微波陶瓷,ε<,r>=92,Qf=5060 GHz,τ<,f>=7.5 ppm/℃.与Ln=La,Nd的材料系列比较,此系列材料的综合微波性能最好.
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