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微波介质陶瓷是一种新型的、应用于微波通讯的功能陶瓷。本文选取三个材料体系作为研究对象,分别对这三个体系的烧结特性、微观结构和微波性能进行了研究,而且为了降低这三种材料体系烧结温度以适应未来工业化生产的要求,均采用了特定含量的低温烧结助剂CuO,具体内容如下:
(1).CuO掺杂的(1-x)(Na<,0.5>La<,0.5>)TiO<,3>(NLT)+xCeO<,2>复合微波介质陶瓷材料。
对于该体系首先研究了在特定 CuO 含量下该复合体系的烧结性能、微观结构和微波介电性能。研究表明,在较低温度下就能形成致密陶瓷,且当0.1≤x≤0.9时陶瓷均由NLT和CeO<,2>相组成。由于复合的原因,当x值逐渐增加时,体系的介电常数线性下降,Qf却非线性增加,而谐振频率温度系数由正变为负,且当x=0.9时得到了 6.7ppm/℃的近零值;
其次还研究了在特定烧结温度下掺入不同CuO含量对0.2(Na<,0.5>La<,0.5>)TiO<,3>+0.8CeO<,2>烧结性能、微观结构和微波介电性能的影响。研究表明,CuO有效地降低了该复合体系的烧结温度,改善体系的微观结构。随 CuO 含量的增加,体系的介电常数ε<,r>和Qf值均不断下降。当CuO的掺入量为0.25wt%,在1400℃烧结,保温2.5小时的条件下,在该复合体系中可得到ε<,r>=39.1,Qf=15130GHz的最佳微波介电性能。
(2) CuO掺杂的(1-x)Ca<,0.6>La<,0.2667>TiO<,3>+xCeO<,2>复合微波介质陶瓷材料。研究了该复合体系的微观结构和微波介电性能。研究表明,当组分CeO<,2>的摩尔数 x 从 0 增加到 1时,体系的介电常数ε<,r>从111.2线性降低到 22.5;谐振频率温度系数τ<,f>从 x=0 时的正值+297.8 ppm/℃线性变化为 x=1 的负值-54.2ppm/℃;而Qf值则呈非线性增加。当组分x=0.85,且在1400℃烧结时,可获得ε<,r>=32.2,Qf=6682GHz,τ<,f>+5 ppm/℃的新型微波介质陶瓷。
(3) (Ca<,0.61>Nd<,0.26>)TiO<,3>+xNd(Mg<,1/2>Ti<,1/2>)O<,3>+1wt%CuO复合微波介质材料。研究了复合体系的微观结构和微波介电性能。研究表明,当0≤x≤1.0时体系均形成了完全的固溶体,且随着组分 x 的增加,体系的介电常数呈下降趋势,Qf值逐渐升高,谐振频率温度系数由正变为负,且在0.3=39.9,Qf=12591GHz,τ<,f>=-25.3ppm/℃的微波介质陶瓷材料。