MgTiO3基微波介質(zhì)陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代微波通信和雷達(dá)技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用于X波段(8-12 GHz)，具有高的品質(zhì)因子Q值，諧振頻率溫度系數(shù)τf接近于零的微波介質(zhì)材料已成為國(guó)內(nèi)外材料研究工作者關(guān)注的熱點(diǎn)之一。MgTiO3微波介質(zhì)陶瓷，由于其諧振頻率f0在10 GHz左右，介電損耗低，而且原料來源廣泛，成本低廉。受到材料學(xué)者的極大關(guān)注。本論文在采用固相反應(yīng)法合成單相MgTiO3粉體基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了酸化處理、復(fù)合物添加量、離子摻雜、燒結(jié)助劑對(duì)MgTiO3基陶瓷組成、

2、結(jié)構(gòu)及性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 采用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法合成單相MgTiO3粉體，系統(tǒng)地研究了預(yù)燒溫度、保溫時(shí)間、Mg/Ti摩爾比對(duì)粉體組成的影響。確定了合成單相MgTiO3粉體的最佳工藝條件：1100℃預(yù)燒4 h，Mg/Ti摩爾比為1.03。對(duì)合成的粉體進(jìn)行酸化處理，研究了酸化前后對(duì)MgTiO3陶瓷組成及性能的影響。結(jié)果表明，合成的單相MgTiO3粉體中可能存有XRD不能檢測(cè)出來的微量MgO，有利于促進(jìn)陶瓷的燒結(jié)，提高陶

3、瓷的燒結(jié)性能與介電性能。其在1320℃下保溫4 h燒結(jié)，可獲得良好的介電性能：εr≈17.91，Q·f≈150000 GHz，τf≈-49.59 ppm/℃。通過添加SrTiO3調(diào)節(jié)MgTiO3陶瓷的頻率溫度系數(shù)。當(dāng)SrTiO3的添加量在6.0 wt％時(shí)，MST陶瓷可以獲得近零的頻率溫度系數(shù)。在1275℃下保溫4h燒結(jié)的介電性能為：εr≈20.76，Q·f≈50000 GHz，τf≈0.38 ppm/℃。
　　 通過Zn、Co摻

4、雜，添加燒結(jié)助劑B2O3改善MgTiO3-6.0wt％SrTiO3(以下簡(jiǎn)稱MST0.06)陶瓷的燒結(jié)活性。研究了Zn2+、Co2+摻雜，燒結(jié)助劑B2O3對(duì)MST0.06陶瓷組成、結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明，Zn2+、Co2+進(jìn)入了MgTiO3晶格取代Mg2+分別形成(Mg，Zn)TiO3、(Mg，Co)TiO3固溶體。適量的Zn、Co摻雜，能有效的促進(jìn)MST0.06陶瓷的燒結(jié)，降低其致密化溫度，同時(shí)改善陶瓷的介電性能。當(dāng)Zn、Co的摻

5、雜量分別為0.05、2.0 wt％B寸，在1250℃保溫4h燒結(jié)，可獲得良好的介電性能，分別為：εr≈21.09，Q·f≈53000 GHz，τf≈3.37 ppm/℃；εr≈21.26，Q·f≈52000 GHz，τf=1.68 ppm/℃。適量B2O3的加入，能有效的促進(jìn)MST陶瓷的燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度，同時(shí)介電性能沒有下降。添加2 wt％B2O3時(shí)，在1225℃燒結(jié)時(shí)的介電性能為：εr19.42，Q·f≈51000 GHz，τf≈1