CaRAlO-,4-(R=Nd，Y)基陶瓷的結(jié)構(gòu)及微波介電性能.pdf

1、系統(tǒng)研究了Ca/Ti協(xié)同置換CaNdAlO4與(Sr1-xCax)YAlO4固溶體微波介電陶瓷的制備、微結(jié)構(gòu)和相組成、微波介電性能及其隨成分的變化規(guī)律。取得了以下的主要成果：
　　 通過Ca/Ti協(xié)同置換對CaNdAlO4微波陶瓷進(jìn)行改性，得到Ca1+xNd1-xAl1-xTixO4(x=0，0.025，0.05，0.10，0.15，0.20)微波介質(zhì)陶瓷。當(dāng)x<0.20時(shí)，能夠形成K2NiF4單相結(jié)構(gòu)；在x=0.20這個(gè)成分點(diǎn)

2、，發(fā)現(xiàn)了少量CaTiO3第二相。晶胞參數(shù)a和c隨x增加而分別單調(diào)線性增加和減少，說明得到了理想的Ca1+xNd1-xAl1-xTixO4固溶體。通過對CaNdAlO4陶瓷進(jìn)行Ca/Ti協(xié)同置換，改善了其微波介電性能。隨著x值的增加，由于層間極化降低導(dǎo)致了Qf值的提高，而結(jié)構(gòu)許容因子降低所導(dǎo)致的層間應(yīng)力的增加和高損耗CaTiO3第二相的產(chǎn)生會給Qf值帶來負(fù)面影響。Ca1+xNd1-xAi1-xTixO4的Qf值隨置換量的變化是以上因素的綜

3、合結(jié)果。在x=0.15時(shí)達(dá)到了最大值(Qf=93，400 GHz)，大約是x=0(Qf=68，600GHz)時(shí)的1.4倍。此外，Ca1+xNd1-xAl1-xTixO4陶瓷介電常數(shù)εr隨著x值的增加而增加，諧振頻率溫度系數(shù)τf隨著x值的增加從負(fù)值為正值，得到了近零的諧振頻率溫度系數(shù)τf。在x=0.15時(shí)，得到了最佳的微波介電性能：εr=19.5，Qf=93，400 GHz，τf=-2 ppm/℃。
　　 在(Sr1-xCax)V

4、AlO4(x=0，0.2，0.4，0.6，0.8，0.85，0.90，1.0)體系中，K2NiF4結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性隨著X值增加而增加。在x=0和0.2這兩個(gè)成分點(diǎn)，完全沒有形成K2NiF4相，說明了SrYAlO4陶瓷的不穩(wěn)定性。當(dāng)x=0.4時(shí)，開始出現(xiàn)K2NiF4結(jié)構(gòu)相并伴隨少量Y2O3第二相；隨著瓶的增加，第二相含量減少；在x=1.0時(shí)，形成了單相K2NiF4結(jié)構(gòu)的CaYAlO4陶瓷。隨著x值的增加，許容因子相對變化率△t％越小，K2Ni

5、F4結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。(Sr1-xCax)YAlO4微波介質(zhì)陶瓷的Qf值隨著x值增加而顯著改善，在x=0.8時(shí)達(dá)到最大值。當(dāng)x>0.8時(shí)，Qf值維持在50，000 GHz左右。一方面，隨x的增加，由于K2NiF4結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提高，以及由A位離子半徑差造成的層間壓的減少，導(dǎo)致了Qf值的顯著增加。此外，第二相含量的減少也對Qf值的改善有利。另一方面，由于結(jié)構(gòu)許容因子t的降低所造成的K2NiF4結(jié)構(gòu)中鈣鈦礦層和鹽巖層尺寸失配度的增加使體系Qf值降低