NdNbO4系微波介质陶瓷结构与性能的研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:MRMAMING
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NdNbO4陶瓷作为一种潜在的多功能材料在近年来引起了人们广泛的关注。本文采用传统固相法合成NdNbO4微波介质陶瓷,并通过Rietveld结构精修深入探究NdNbO4陶瓷的晶体结构及内部各类化学键参量,系统研究了影响微波介电性能的本征因素,制备出一系列具有优异性能的微波介质陶瓷。1.对纯相NdNbO4陶瓷进行结构解析,结果表明NdNbO4陶瓷属于单斜晶系,空间群为I12/c,晶胞参数为:a=4.7022?,b=17.0801?,c=5.0683?,β=94.47°,V=317.31?3;基于复杂的化学键理论,从理论上计算了NdNbO4陶瓷各类化学键参量的性质,建立化学键参量(离子性、晶格能及键能)与微波介电性能(介电常数、Q×f值及温度系数)之间的联系。2.利用不同的等价三价稀土离子(Y3+,La3+,Ce3+,Sm3+,Gd3+,Dy3+,Ho3+,Er3+,Yb3+)对NdNbO4陶瓷的Nd位进行置换,系统研究了不同三价离子对(Nd1-xAx)NbO4陶瓷结构与性能的影响,研究表明当Y3+离子取代含量为0.08mol,(Nd0.92Y0.08)NbO4陶瓷具有最大的Q×f值81100GHz;当La3+离子取代含量为0.06mol时,(Nd0.94La0.06)NbO4陶瓷的谐振频率温度系数为0 ppm/。3.利用五价离子置换制备Nd(Nb1-xBx)O4(B=Ta5+、Sb5+)陶瓷,并重点研究了置换后样品的晶体结构、化学键性质和微波介电性能,研究表明,Ta5+、Sb5+离子置换后,样品内部的晶格能将会提升,但Nb位化学键能将会减弱,从而导致NdNbO4陶瓷Q×f值增大,稳定性变差。4.利用Al2O3,Li F,MgF2,Li2WO4作为烧结助剂实现NdNbO4陶瓷的低温烧结,系统研究了掺杂后样品的烧结特性,结构特征及微波介电性能的变化。研究结果表明适量Al2O3和Li2WO4掺杂有利于NdNbO4陶瓷的烧结行为,1150烧结NdNbO4-3 wt.%Al2O3陶瓷具有最佳的介电性能:εr=18.10,Q×f=54700 GHz和tf=-0.51ppm/;1050 下烧结NdNbO4-2wt.%Li2WO4陶瓷获得最佳的性能:εr=16.72,Q×f=21820GHz,tf=-35.90ppm/
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