论文部分内容阅读
MgTiO3基微波介质陶瓷,因为其谐振频率f0在10GHz左右,具有很高的品质因数Q值,而且原料丰富,成本低廉,而成为国内外研究热点之一。本文采用传统固相法制备MgTiO3基微波介质陶瓷,通过离子过量取代、两相复合、添加剂改性、添加烧结助剂等方法,改善MgTiO3基微波介质陶瓷材料的烧结特性和微波介电性能。具体研究内容及结果如下:首先,研究了Zn过量取代MgTiO3而制备的材料体系Mg0.97Zn0.03+xTiO3+x(x=0.000-0.030)的物相组成、微观结构和介电性能。结果表明,Zn过量取代可以抑制第二相MgTi2O5的生成,提高介电性能,并且可以少量降低烧结温度;适当的Zn含量可以促进材料体系致密化烧结。当x=0.005时,在1250℃保温4h,可以获得最佳的介电性能:?r=17.66,Q×f=277,500GHz,τf=-55.09×10-6/℃。然后通过添加CaTiO3调节Mg0.97Zn0.03+xTiO3+x(x=0.005)的τf值。当添加量为7wt%时,样品介电性能优异且温度系数近零。在1250℃下烧结样品的介电性能为:εr=20.98,Q×f=80,900GHz,τf=+0.77×10-6/℃。其次,研究了LaAlO3(添加量1.0mol%)的添加对0.95 MgTiO3-0.05 CaTiO3(95MCT)陶瓷性能的影响。95MCT-1.0mol%LaAlO3陶瓷材料的Q×f值相较于95MCT陶瓷材料有高达30%的提高。95MCT-1.0mol%LaAlO3陶瓷材料在1225℃下就可以烧结致密,并且具有优异的介电性能:?r=21.68,Q×f=73,300GHz,τf=-2.22×10-6/℃。最后,选取B2O3作为烧结助剂,研究其对95MCT-1.0mol%LaAlO3烧结温度及微波介电性能的影响,并分析95MCT-1.0mol%LaAlO3陶瓷的物相组成、微观结构的变化。结果表明,陶瓷样品的主要物相均为MgTiO3和CaTiO3,当B2O3添加量达到2.0wt%时,陶瓷样品中出现了CaLa4Ti4O15相;B2O3的加入显著降低了95MCT-1.0mol%LaAlO3陶瓷材料的致密化烧结温度,当B2O3添加量为1.5wt%和3.0wt%时,可以将95MCT-1.0mol%LaAlO3陶瓷材料的烧结温度降低至1150℃。在1150℃下烧结时,添加量为1.5wt%样品的介电性能为:?r=21.08,Q×f=53,530GHz,τf=-1.55×10-6/℃,添加量为3.0wt%样品的介电性能为:?r=20.51,Q×f=54,700GHz,τf=-2.99×10-6/℃。