鑭系元素對氧化鋇-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位陽離子對介電常數(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BaO-Ln2O3-TiO2體系的改性研究主要集中在鑭系離子對晶體結(jié)構(gòu)和介電性能的影響

2、。論文最后對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 ；Ln＝Pr時 ；Ln＝Nd時 ；Ln＝Sm時 ；Ln＝Gd時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，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??；當(dāng)稀土元素種類確定時，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固溶體中稀土陽離子半徑的減小會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BaO-Ln2O3-TiO2體系的微波介電性能也會產(chǎn)生影響。類鈣鈦礦鎢青銅結(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，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滿足前述規(guī)律的變化，驗(yàn)證了鑭系元素的存在對Ba