四鈦酸鋇基微波介質(zhì)陶瓷的制備與改性研究.pdf

1、本文研究了BaTi4O9、Mn摻雜BaTi4O9、Sm摻雜BaTi4O9、(1-x)BaTi4O9–x BaSm2Ti4O12(x＝0.2、0.4、0.6、0.8，簡稱BT-BST)等陶瓷體系的制備工藝、組織結(jié)構(gòu)和微波介電性能。利用XRD、SEM、XPS對試樣的相組成，表面形貌，元素價態(tài)進行了分析，借助遠紅外反射譜研究了試樣的本征介電性能，并探討了電子輻照條件對介電性能的影響。
　　利用Sol－Gel法和聚丙烯酰胺凝膠法合成了Ba

2、Ti4O9粉體，從反應(yīng)機理和對陽離子的分散效果方面對這兩種方法進行了比較，證明了聚丙烯酰胺法在低溫焙燒制備BaTi4O9粉體的有效性。用Sol-Gel法制備了單相、Mn摻雜、Sm摻雜BaTi4O9粉體，通過對制備過程中各種因素對膠體質(zhì)量的影響分析，得到優(yōu)化的合成工藝，并對粉體的合成機制進行探討。
　　XPS的測試結(jié)果表明，單相BaTi4O9陶瓷中鈦元素有Ti4+、Ti3+兩種，二者的比例約為91.4mol％：8.6mol％，晶格氧

3、與非晶格氧含量比為87.8mol％:12.2mol％。摻Mn增大了BaTi4O9陶瓷中Ti4+含量和晶格氧的含量，而摻Sm降低了BaTi4O9陶瓷中 Ti4+含量，增大了低價鈦離子的含量，同時也降低了晶格氧的含量。
　　7.1GHz下，單相BaTi4O9陶瓷的介電常數(shù)為36.65，Q×f值為28000GHz，τf為+20.2ppm/℃。摻0.1mol%Mn的BaTi4O9陶瓷的介電常數(shù)為37.12，Q×f值為29000GHz，τf

4、為+15ppm/℃。摻 Sm的BaTi4O9陶瓷中，隨摻雜量的增大，介電常數(shù)和介質(zhì)損耗都增大，1mol%Sm摻雜BaTi4O9陶瓷中點缺陷的形成增大了BaTi4O9陶瓷的介質(zhì)損耗，使τf略有降低。BT-BST陶瓷中，當x為0.4時，τf＝2.2ppm/℃。
　　對單相 BaTi4O9陶瓷遠紅外光譜的擬合表明，低頻支對介質(zhì)損耗的影響較大。介質(zhì)損耗的計算結(jié)果表明非本征因素，如晶界、氣孔、缺陷等對介質(zhì)損耗的影響與本征介質(zhì)損耗相近。0.1

5、mol%Mn的摻入降低了BaTi4O9陶瓷的非簡諧性，從而降低了損耗；BaTi4O9陶瓷摻Sm后本征介質(zhì)損耗變化不大，介質(zhì)損耗的增大是由非本征損耗引起的。
　　電子輻照后，BaTi4O9陶瓷、Mn摻雜 BaTi4O9陶瓷、Sm摻雜 BaTi4O9陶瓷以及BT-BST陶瓷中低價鈦離子含量上升。電子輻照后，BaTi4O9陶瓷、Sm摻雜BaTi4O9陶瓷的晶格氧含量下降，Mn摻雜BaTi4O9陶瓷、BT-BST陶瓷的晶格氧含量均增大。電