低損耗鈮酸鋯鎂基中介微波介質(zhì)陶瓷的制備與性能的研究.pdf

1、微波介質(zhì)陶瓷是被應(yīng)用在微波頻段電路中作為介質(zhì)使用并完成多種功能的材料,因其具有體積小、損耗低及溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點被廣泛用于制作諧振器、濾波器、介質(zhì)天線等微波器件。本文對黑鎢礦結(jié)構(gòu)MgZrNb2O8(MZN)陶瓷微波介電性能進行報道,然后研究了添加不同含量的TiO2來調(diào)節(jié)MgZrNb2O8的溫度系數(shù)及A位Zn2+離子取代形成固溶體來提高品質(zhì)因數(shù),并通過XRD、EDS、SEM及微波介電性能測試等研究了MZN基微波介質(zhì)陶瓷材料的燒結(jié)工藝、相結(jié)

2、構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)與介電性能之間的關(guān)系。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先,通過傳統(tǒng)的固相法制備出了MgZrNb2O8微波陶瓷材料,并在1280-1360℃燒結(jié)得到致密陶瓷樣品。通過XRD分析在不同的的燒結(jié)溫度下都顯示出單一的黑鎢礦結(jié)構(gòu)。并系統(tǒng)的研究了微結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)當(dāng)燒結(jié)溫度低于1340℃時,品質(zhì)因數(shù)主要依賴于相對密度。當(dāng)燒結(jié)溫度高于1340℃時,品質(zhì)因數(shù)主要取決于晶粒的微觀形貌。最終發(fā)現(xiàn)在1340℃保溫4h時具有最佳介電性能:εr

3、=26,Qxf=120816 GHz( f=6.85 GHz),τf=-50.2 ppm/oC。這結(jié)果表明該材料在高頻的諧振器、濾波器中具有潛在的應(yīng)用價值。
　　其次,制備出了(1-x)MgZrNb2O8-xTiO2陶瓷材料,研究不同含量的TiO2對MZN微波介電性能的影響。通過XRD發(fā)現(xiàn)不同含量的TiO2材料的相結(jié)構(gòu)可以分為四個區(qū)域分別為:黑鎢礦結(jié)構(gòu),錳鉭礦結(jié)構(gòu),錳鉭礦與金紅石復(fù)相結(jié)構(gòu)及金紅石結(jié)構(gòu),通過SEM分析在1300℃燒結(jié)

4、溫度下(1-x)MgZrNb2O8-xTiO2的樣品顯微形貌發(fā)現(xiàn)燒結(jié)比較致密,基本無氣孔,但不同相結(jié)構(gòu)區(qū)間晶粒形貌有所不同。然后還研究了相結(jié)構(gòu)、致密化程度、微觀形貌及保溫時間對介電性能的影響,當(dāng)在燒結(jié)溫度在1300℃保溫4 h達到最佳性能:εr=43, Q×f=45737 GHz,τf=-2.5 ppm/oC,從而制備出了保持高介電常數(shù)與低損耗同時獲得了近零的諧振頻率溫度系數(shù)的微波陶瓷。
　　最后,通過傳統(tǒng)固相法制備了(Mg1-x