鑭系元素對(duì)氧化鋇-氧化鑭-二氧化鈦微波陶瓷的改性研究.pdf

1、本文闡述了微波介質(zhì)陶瓷體系尤其是BaO-Ln2O3-TiO2體系的研究現(xiàn)狀。BaO-Ln2O3-TiO2體系的有效電場(chǎng)分析表明高介電常數(shù)的根源在于電子-離子位移極化耦合，A位陽(yáng)離子對(duì)介電常數(shù)的影響并不大；BaO-Ln2O3-TiO2體系本征損耗分析結(jié)果則表明陽(yáng)離子的有序分布和八面體傾斜角的增大有利于損耗的降低以及熱穩(wěn)定性的增強(qiáng)。鑒于以上兩點(diǎn)，鑭系元素對(duì)BaO-Ln2O3-TiO2體系的改性研究主要集中在鑭系離子對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和介電性能的影響

2、。論文最后對(duì)BaO-Ln2O3-TiO2體系的改性實(shí)例和特例進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證前述的規(guī)律總結(jié)。BaO-Ln2O3-TiO2(Ln＝La，Pr，Nd，Sm，Gd)微波介質(zhì)陶瓷的主晶相Ba6-3xLn8+2xTi18O54固溶體屬于有限置換型固溶體。XRD物相分析和晶胞參數(shù)計(jì)算結(jié)果表明各體系的固溶限分別為：Ln＝La時(shí) ；Ln＝Pr時(shí) ；Ln＝Nd時(shí) ；Ln＝Sm時(shí) ；Ln＝Gd時(shí)x＝0.5。隨著鑭系離子半徑的增大，體系的固溶限逐漸減小

3、，直至唯一取值。在BaO-Ln2O3-TiO2體系中，當(dāng)稀土元素含量一定時(shí)，隨著Ln3+離子半徑的增大，晶胞在垂直于C軸的ab平面上擴(kuò)張，晶胞參數(shù)主要表現(xiàn)為a和b的增大，c的增幅較?。划?dāng)稀土元素種類(lèi)確定時(shí)，隨著Ln3+含量的增加，Ba6-3xLn8+2xTi18O54固溶體的晶胞參數(shù)逐漸減小，晶胞體積出現(xiàn)收縮。此外Ba6-3xLn8+2xTi18O54固溶體中稀土陽(yáng)離子半徑的減小會(huì)增大鈦氧八面體的傾斜角，從而導(dǎo)致晶胞體積的減小。

4、　　 稀土元素的離子半徑、離子含量、電負(fù)性、極化率等因素對(duì)BaO-Ln2O3-TiO2體系的微波介電性能也會(huì)產(chǎn)生影響。類(lèi)鈣鈦礦鎢青銅結(jié)構(gòu)使所有的BaO-Ln2O3-TiO2體系具有較高的介電常數(shù)，不同的稀土元素則使介電常數(shù)在一定的范圍內(nèi)變化。原料配方為Ba6-3xLn8+2xTi18O54的BaO-Ln2O3-TiO2體系中，隨著鑭系元素離子半徑、極化率和電負(fù)性的增大，介電常數(shù)逐漸增大。當(dāng)x＝2/3時(shí)，BaO-Ln2O3-TiO2體系

5、均具有最高的品質(zhì)因數(shù)，Ln3+離子半徑和電負(fù)性越小，品質(zhì)因數(shù)的極值就越大。此外體系的內(nèi)應(yīng)力越小，品質(zhì)因數(shù)也越大。在BaO-Ln2O3-TiO2體系中，隨著Ln3+離子含量的增加，離子半徑的減小，體系結(jié)構(gòu)容忍因子的減小，體系的諧振頻率溫度系數(shù)就更加趨近于零。BaO-Sm2O3-Nd2O3-TiO2復(fù)合體系和Bi2O3摻雜改性的BaO-Nd2O3-TiO2體系的晶胞參數(shù)變化規(guī)律及介電性能變化趨勢(shì)滿(mǎn)足前述規(guī)律的變化，驗(yàn)證了鑭系元素的存在對(duì)Ba