高介微波陶瓷材料的研究.pdf

1、本論文以BaO-Nd2O3-TiO2(簡(jiǎn)稱BNT系統(tǒng))微波介質(zhì)陶瓷系統(tǒng)為對(duì)象，通過(guò)對(duì)A位Nd3+離子、B位Ti4+離子置換或兩相復(fù)合的方法對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)介電性能的最優(yōu)化。 一是以Bi2O3為添加劑，通式采用Ba6-3x(Nd1-yBiy)8+2xTiO54(x=3/2)組成，研究了晶體微結(jié)構(gòu)與介電性能之間的關(guān)系。當(dāng)y值增大時(shí)，介電常數(shù)迅速增大，介電損耗增加，微波性能Q值有所下降。摻入Bi2O3之后系統(tǒng)中出現(xiàn)的

2、具有高介電常數(shù)的Bi4Ti3O12第二相為介電常數(shù)的增大起了重要作用。與Nd3+離子半徑相近的Bi3+取代部分Nd3+離子或占據(jù)空隙較大的A1和A2位置使得類鎢青銅結(jié)構(gòu)的BNT系統(tǒng)形成了類填滿型鎢青銅結(jié)構(gòu)。而且，當(dāng)Bi含量增加時(shí)，單胞體積增大，Ti4+自發(fā)極化增強(qiáng)，體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)系數(shù)的變化也加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)，在整體上表現(xiàn)為介電常數(shù)隨Bi含量的增加呈線性趨勢(shì)。介電損耗tgδ增大，微波參數(shù)Q值減小可從兩方面進(jìn)行解釋，一方面增強(qiáng)的極化作用消耗了更多

3、的電場(chǎng)能；另一方面是在燒結(jié)過(guò)程中形成的少量復(fù)合相使衰減因子γ增大，Q值降低。溫度系數(shù)αc隨Bi2O3含量的增加先正向變化隨后向負(fù)向發(fā)展，原因在于Bi3+取代Nd3+將導(dǎo)致更加嚴(yán)重的Ti-O八面體扭曲，使得αc先正向變化。但在Bi含量達(dá)到一定量時(shí)(y=0.25左右)，αc值下降，可能與介質(zhì)中產(chǎn)生的第二相和較多的液相有關(guān)。 二是以Ta2O5為添加劑，選取Ba4Nd2Ti4Ta6O30和Ba5NdTi3Ta7O30化學(xué)分子式作為出發(fā)點(diǎn)

4、，研究了Ta2O5和TiO2對(duì)系統(tǒng)介電性能的影響。隨著Ta2O5含量的增加，介電常數(shù)明顯增大，介電損耗變化不大，均在5×10-4左右，但溫度系數(shù)將變得更負(fù)。隨著TiO2含量從0.3增加到0.8(分子摩爾比)，系統(tǒng)的介電常數(shù)先減小再增加，然后再減小，整體呈下降趨勢(shì)；介電損耗和溫度系數(shù)隨著TiO2含量的增多變化不大，該現(xiàn)象的出現(xiàn)與Ba5NdTi3Ta7O30屬于填滿型鎢青銅結(jié)構(gòu)有關(guān)，且與TiO2本身介電常數(shù)偏小，且為四方相有很大聯(lián)系。