高介CaTiO3-Li1-2Nd1-2TiO3微波介質(zhì)陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、CaTiO3具有高的介電性能(εr=170)和較低的介電損耗(Q×f=3600GHz)，但其頻率溫度系數(shù)太大(τf=+800ppm/℃)。加入Li1/2Nd1/2TiO3(τf=-310ppm/℃)調(diào)節(jié)頻率溫度系數(shù)的同時(shí)往往伴隨著介電常數(shù)的下降和介電損耗的增大。針對(duì)這些問(wèn)題，本論文采用固相法制備CaTiO3-Li1/2Nd1/2TiO3(CT-LNT)陶瓷，系統(tǒng)研究了A、B位離子取代，添加劑等對(duì)CT-LNT基陶瓷組成、顯微結(jié)構(gòu)及微波介電

2、性能的影響，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.采用固相反應(yīng)法制備(1-x)CaTiO3-xLi1/2Nd1/2TiO3陶瓷。隨著x增大，頻率溫度系數(shù)τf向近零的方向移動(dòng)，但介電常數(shù)下降，介電損耗也急劇增大。當(dāng)x=0.8，燒結(jié)溫度為1275℃時(shí)，陶瓷的微波介電性能為：εr=123.1，Q×f=1680GHz，τf=+31.2ppm/℃。適量Sr2+離子摻雜可以增大介電常數(shù)，降低介電損耗。篩選出的0.2Ca15/16Sr1/16TiO3-0

3、.8Li1/2Nd1/2TiO3陶瓷具有良好的介電性能：εr=132.3，Q×f=2310GHz，τf=+52.2ppm/℃。
　　2.為了調(diào)節(jié)0.2Ca15/16Sr1/16TiO3-0.8Li1/2Nd1/2TiO3陶瓷的τf值，加入添加劑Bi4B2O9。適量 Bi4B2O9的加入可以成功調(diào)節(jié)頻率溫度系數(shù)近零，且保持了高的介電常數(shù)和品質(zhì)因數(shù)。加入5wt％的Bi4B2O9，0.2Ca15/16Sr1/16TiO3-0.8Li1/

4、2Nd1/2TiO3-5wt%Bi4B2O9陶瓷的τf可以調(diào)節(jié)至近零，獲得優(yōu)異的微波介電性能：εr=128.8，Q×f=2280GHz，τf=-7.7ppm/℃。
　　3.采用Ln3+(Ln: La, Nd, Sm)離子部分取代CaTiO3中的Ca2+離子，再與Li1/2Nd1/2TiO3復(fù)合，制備(Ca,Ln)TiO3-Li1/2Nd1/2TiO3陶瓷，研究不同Ln3+離子A位取代對(duì)介電性能的影響。Nd3+離子取代，介電損耗被降

5、低，且保持高的介電常數(shù)。La3+離子取代，其介電常數(shù)增大，品質(zhì)因數(shù)降低。Sm3+離子取代，品質(zhì)因數(shù)有很大的提高，但介電常數(shù)降低。由此篩選出綜合性能良好的系列高介(εr≥90)陶瓷配方。0.4Ca0.61Nd0.26TiO3-0.6Li1/2Nd1/2TiO3陶瓷的微波介電性能為：εr=123.5，Q×f=2610GHz，τf=+23.6ppm/℃。Sn4+離子B位取代0.4Ca0.61Nd0.26TiO3-0.6Li1/2Nd1/2Ti

6、O3陶瓷后，其品質(zhì)因數(shù)增大，但介電常數(shù)有所下降。0.4Ca0.61Nd0.26Ti0.93Sn0.07O3-0.6Li1/2Nd1/2TiO3陶瓷的微波介電性能為：εr=119.2，Q×f=2840GHz，τf=+36.1ppm/℃。
　　4.為了補(bǔ)償0.4Ca0.61Nd0.26TiO3-0.6Li1/2Nd1/2TiO3陶瓷在高溫?zé)Y(jié)時(shí)Li1+的揮發(fā)，采用兩種不同形式加入過(guò)量的Li2CO3。在合成預(yù)燒粉體Li1/2Nd1/2T

7、iO3時(shí)加入過(guò)量的Li2CO3可以提高介電常數(shù)，降低燒結(jié)溫度，但介電損耗增大。當(dāng)過(guò)量的Li2CO3在二次球磨時(shí)以添加劑形式加入時(shí)，加入適當(dāng)過(guò)量的Li2CO3可以補(bǔ)償高溫下Li1+離子的揮發(fā)，陶瓷的介電常數(shù)增大，且保持較高的品質(zhì)因數(shù)。加入摩爾比為3%的Li2CO3時(shí)，0.4Ca0.61Nd0.26TiO3-0.6Li1/2Nd1/2TiO3-0.03Li2CO3陶瓷微波介電性能為：εr=128.3，Q×f=2630GHz，τf=+39.1