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随着通讯技术的迅猛发展,小型化和轻型化的微波器件越来越受到人们的重视。而低温共烧陶瓷技术(LTCC)可以有效地减小器件尺寸,实现器件的集成化,已成为近年来研究的热点。硅酸镁(Mg2SiO4)陶瓷和铌酸镁锂(Li3Mg2NbO6)陶瓷有好的微波介电性能,但是其必须通过较高的烧结温度(分别为1250℃和1450℃)来获得,因此很难在实践中得到广泛的应用。而LTCC技术最主要的特点就是要求陶瓷有较低的烧结温度(<960℃)。因此,有必要对其进行低温烧结方面的研究。高能球磨法是一种简单而有效的制备纳米粉体的方法,具有降低反应活化能、细化晶粒、以及提高烧结能力等优点,本文利用高能球磨法制备硅酸镁(Mg2SiO4)陶瓷和铌酸镁锂(Li3Mg2NbO6)陶瓷,综合研究了其烧结特性、相结构及微波介电性能等。主要的研究内容和结果如下:(1)利用高能球磨法制备Mg2SiO4和Ca0.9Sr0.1TiO3纳米粉体,在(1-x)Mg2SiO4-xCa0.9Sr0.1TiO3纳米粉体复合的基础上添加 4.0 wt%LiF,在 900℃时成功地获得了近零的谐振频率温度系数的复合陶瓷。在0.1 ≦x≦ 0.15,烧结温度为850-950 ℃的范围内,都可以获得致密结构的陶瓷。复合陶瓷的所有的组分中都检测到了Mg2SiO4和Ca0.9Sr0.1TiO3相并伴随有少量的SiO2和MgF2的相,SiO2和MgF2的相的出现可能是由于长时间在高压环境下球磨有一部分Mg2SiO4分解为SiO2和MgO,其中MgO与LiF反应,而Li在高温下挥发。随着Ca0.9Sr0.1TiO3含量的增加,陶瓷的平均晶粒尺寸在减小,从1.64 μm降低到1.13 μm,Ca0.9Sr0.1TiO3抑制了 Mg2SiO4晶粒的生长;随着x从0.1增加到0.15,介电常数从8.9增加到了 10.4。当x = 0.14在900 ℃烧结时获得了近零的谐振频率温度系数的复合陶瓷,其微波介电性能为:εr=10.0,Q ×f= 61,000GHz,τf =-5.96 ppm/℃。此复合微波介电陶瓷与银可以共烧,可发展为新一代LTCC材料。(2)首次通过高能球磨法烧结温度在900-1000 ℃范围内成功的制备了Li3Mg2NbO6微波介电陶瓷。利用高能球磨法制备的Li3Mg2NbO6纳米粉体,平均粒度尺寸为341 nm,为降低其陶瓷的烧结温度提供了前提条件;由XRD分析可得,陶瓷在不同的烧结温度下,组分不随烧结温度的升高而变化,即除了主相Li3Mg2NbO6外还伴随有少量的Nb2O5相。在950 ℃烧结的陶瓷密度为3.72 g/cm3,晶粒分布均匀,由于Nb2O5的存在,恶化了陶瓷的微波介电性能,其微波介电性能为:εr=16.85,Q ×f= 25,400GHz,τf =-21.96 ppm/℃。Li3Mg2NbO6陶瓷与 Ag粉在950 ℃共烧2小时的样品粉末XRD图谱表明,该陶瓷与银粉没有发生化学反应,有望成为一种微波介电性能较为优异的LTCC材料。(3)采用传统固相法制备了 2Li2O-MgO-2SnO2陶瓷,同时添加4 wt%LiF的烧结助剂成功的将陶瓷的烧结温度降低到了 900 ℃,实现低温反应烧结。由XRD分析表明,陶瓷在烧结温度为1000℃时,有新的相Li4MgSn2O7生成,并伴随有少量的Li2Sn03,由于Li4MgSn2O7不稳定,在高温下容易分解,因此当烧结温度为1200 ℃及以上时,相组成为Li2Mg3SnO6和Li2SnO3。当烧结温度为1000-1250 ℃时,2Li2O-MgO-2SnO2陶瓷的谐振频率温度系数(τf)保持在-8.5～4.7 ppm/℃范围。添加了 4 wt%LiF的2Li2O-MgO-2SnO2陶瓷,烧结温度降低到了 900 ℃,Li4MgSn2O7的分解温度下降到850 ℃,发生反应烧结,其微波介电性能为:εr=14.2,Q×f= 23,120 GHz,τf= 4.0 ppm/℃。添加了 4 wt%LiF 的 2Li2O-MgO-2SnO2 陶瓷与银粉共烧的样品粉末XRD图、界面SEM以及EDS图表明,此复合微波介电陶瓷可以很好地与银电极共烧,各项性能均满足LTCC条件,从而有望成为新型低温烧结微波介电材料。