高Q值MgTiO3基微波介質(zhì)陶瓷的制備及改性研究.pdf

1、MgTiO3基微波介質(zhì)陶瓷，因?yàn)槠渲C振頻率f0在10GHz左右，具有很高的品質(zhì)因數(shù)Q值，而且原料豐富，成本低廉，而成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)之一。本文采用傳統(tǒng)固相法制備MgTiO3基微波介質(zhì)陶瓷，通過離子過量取代、兩相復(fù)合、添加劑改性、添加燒結(jié)助劑等方法，改善MgTiO3基微波介質(zhì)陶瓷材料的燒結(jié)特性和微波介電性能。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　首先，研究了Zn過量取代MgTiO3而制備的材料體系Mg0.97Zn0.03+xTiO3+x(x

2、=0.000-0.030)的物相組成、微觀結(jié)構(gòu)和介電性能。結(jié)果表明，Zn過量取代可以抑制第二相MgTi2O5的生成，提高介電性能，并且可以少量降低燒結(jié)溫度；適當(dāng)?shù)腪n含量可以促進(jìn)材料體系致密化燒結(jié)。當(dāng)x=0.005時(shí)，在1250℃保溫4h，可以獲得最佳的介電性能：εr=17.66，Q×f=277,500GHz，τf=-55.09×10-6/℃。然后通過添加CaTiO3調(diào)節(jié)Mg0.97Zn0.03+xTiO3+x(x=0.005)的τf值

3、。當(dāng)添加量為7wt％時(shí)，樣品介電性能優(yōu)異且溫度系數(shù)近零。在1250℃下燒結(jié)樣品的介電性能為：εr=20.98，Q×f=80,900GHz，τf=+0.77×10-6/℃。
　　其次，研究了LaAlO3（添加量1.0mol%）的添加對0.95 MgTiO3-0.05 CaTiO3（95MCT）陶瓷性能的影響。95MCT-1.0mol%LaAlO3陶瓷材料的Q×f值相較于95MCT陶瓷材料有高達(dá)30%的提高。95MCT-1.0mol%

4、LaAlO3陶瓷材料在1225℃下就可以燒結(jié)致密，并且具有優(yōu)異的介電性能：εr=21.68，Q×f=73,300GHz，τf=-2.22×10-6/℃。
　　最后，選取B2O3作為燒結(jié)助劑，研究其對95MCT-1.0mol% LaAlO3燒結(jié)溫度及微波介電性能的影響，并分析95MCT-1.0mol%LaAlO3陶瓷的物相組成、微觀結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，陶瓷樣品的主要物相均為MgTiO3和CaTiO3，當(dāng)B2O3添加量達(dá)到2.0wt

5、%時(shí)，陶瓷樣品中出現(xiàn)了CaLa4Ti4O15相；B2O3的加入顯著降低了95MCT-1.0mol%LaAlO3陶瓷材料的致密化燒結(jié)溫度，當(dāng)B2O3添加量為1.5wt%和3.0wt%時(shí)，可以將95MCT-1.0mol% LaAlO3陶瓷材料的燒結(jié)溫度降低至1150℃。在1150℃下燒結(jié)時(shí)，添加量為1.5wt%樣品的介電性能為：εr=21.08， Q×f=53,530GHz，τf=-1.55×10-6/℃，添加量為3.0wt%樣品的介電性能