BaO-Y-,2-O-,3--TiO-,2-系微波介質(zhì)陶瓷的研究.pdf

1、微波介質(zhì)陶瓷是指應(yīng)用于微波頻段電路中作為介質(zhì)材料，并完成一種或多種功能的陶瓷，是近幾十年發(fā)展起來的一種新型電子材料，它具有較低的微波介質(zhì)損耗，高的介電常數(shù)和接近于零的諧振頻率溫度系數(shù)等特點(diǎn)。這幾年來，微波介質(zhì)陶瓷的研究十分的活躍，已經(jīng)成為目前功能陶瓷領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 本論文從微波介質(zhì)陶瓷的研究背景、發(fā)展?fàn)顩r、基本特征、制備技術(shù)以及介電性能測(cè)試表征等方面對(duì)微波介質(zhì)陶瓷材料進(jìn)行了系統(tǒng)地綜述。在此基礎(chǔ)上，提出了以BaO-Y2O3-

2、TiO2系列為主要研究對(duì)象，系統(tǒng)深入地研究了包括材料的配方、制備工藝以及摻雜等對(duì)微波介電性能的影響，制備出了性能良好的微波介質(zhì)陶瓷材料。 首先研究了不同配方BaO-Y2O3-kTiO2系微波介質(zhì)陶瓷的性能變化，發(fā)現(xiàn)不同的k（k=3，4，4.5，5）值下BaO-Y2O3-kTiO2系列陶瓷的介電常數(shù)隨k值的增大逐漸的降低，同時(shí)損耗也相應(yīng)降低，在k=3時(shí)有較高材料的介電常數(shù)εr＝331，但是相應(yīng)的介電損耗也較大tanδ=0.024，

3、k=4時(shí)介電常數(shù)εr=78.3, 介電損耗tanδ=3×10-3，當(dāng)k＝5時(shí)候介電常數(shù)進(jìn)一步減小到εr=53，tanδ=9×10-4。同時(shí)頻率溫度系數(shù)隨著k值增大由τf=-280ppm/℃增大到τf=95ppm/℃。 在配方研究的基礎(chǔ)上選擇了介電常數(shù)較高、損耗較低的BaO-Y2O3-4TiO2、BaO-Y2O3-5TiO2兩組配方作為進(jìn)一步研究的對(duì)象，研究了不同預(yù)燒溫度和燒結(jié)保溫時(shí)間對(duì)微波介質(zhì)陶瓷材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)不同的預(yù)燒溫

4、度對(duì)陶瓷的相組成基本沒有什么影響，陶瓷主晶相都為燒綠石結(jié)構(gòu)的Y2T2O7；并且在一定的溫度范圍內(nèi)改變預(yù)燒溫度對(duì)材料介電常數(shù)的影響不大。但是燒結(jié)保溫時(shí)間對(duì)陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)及微波介電性能有重要的影響，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，陶瓷中殘余的氣孔逐漸被排除，晶粒逐漸長(zhǎng)大，致密性進(jìn)一步的提高，陶瓷的介電常數(shù)也有所增大。 BaO-Y2O3-4TiO2系列陶瓷在1240℃下保溫2～16h，εr由76.6增加到了79.5，BaO-Y2O3-5Ti

5、O2系列在1240℃下保溫2～16h，εr由52增加到53.5。同時(shí)介電損耗隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)也有較大的改善。BaO-Y2O3-4TiO2系列在保溫時(shí)間為8h時(shí)介電損耗最佳tanδ=1.2×10-3，BaO-Y2O3-5TiO2系列在保溫時(shí)間為8h時(shí)介電損耗最小tanδ=2×10-4。 最后對(duì)BaO-Y2O3-4TiO2 、BaO-Y2O3-5TiO2系陶瓷物相分析結(jié)果表明，這兩個(gè)系列陶瓷的主晶相有別于BaO-R2O3-TiO2

6、（R=Nd，Sm，La），BaO-Y2O3-TiO2系陶瓷的主晶相為燒綠石結(jié)構(gòu)的Y2T2O7，而不是類烏青銅結(jié)構(gòu)的相，因此本論文合成了Y2Ti2O7,并對(duì)其微波介電性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)Y2Ti2O7具有較好得微波介電性能，但其燒結(jié)溫度較高、諧振頻率溫度系數(shù)較大。因此本文還通過摻雜Bi2O3來進(jìn)一步改善其微波介電性能，并獲得了介電常數(shù)為82，介電損耗tanδ=5×10-4的（Bi0.2Y0.8）Ti2O7微波介質(zhì)陶瓷。同時(shí)通過復(fù)合ZnNb