(Mg1-xZnx)TiO3微波介質(zhì)陶瓷的制備與研究.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)因子值、高的介電常數(shù)、諧振頻率溫度系數(shù)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基陶瓷是目前應(yīng)用較成熟的高頻熱穩(wěn)定電容器材料之一，其主要優(yōu)點(diǎn)是原料豐富、價(jià)格低。但MgTiO3的燒結(jié)溫度高達(dá)1400℃且燒結(jié)溫度范圍窄，在微波頻段內(nèi)其介電性能仍需完善。本文通過(guò)對(duì)MgTiO3摻雜、復(fù)合來(lái)降低MgTiO3的燒結(jié)溫度，改善其介電性

2、能，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用有著重要的意義。
　　本文采用固相燒結(jié)法，通過(guò)對(duì)MgTiO3進(jìn)行Zn摻雜，制備了不同配方不同燒結(jié)溫度的一系列(Mg1-xZnx)TiO3陶瓷(MZT)。對(duì)制得的陶瓷進(jìn)行介電性能、密度、XRD和SEM測(cè)試，研究摻Zn量和燒結(jié)溫度對(duì)MZT陶瓷結(jié)構(gòu)性能的影響。研究結(jié)果表明:隨著摻Zn量的增加，樣品體積密度增加，最佳燒成溫度呈遞減趨勢(shì)，在x=0.4、0.5時(shí)，最佳燒成溫度從MgTiO3單獨(dú)燒結(jié)所需的1400℃減小到120

3、0℃;隨摻Zn量的增加，介電常數(shù)增大，Qf值明顯下降，諧振頻率溫度系數(shù)逐漸減小。由此可見(jiàn)，摻Zn雖然使得陶瓷的燒結(jié)溫度降低，但并沒(méi)有改善MgTiO3的微波介電性能。當(dāng)x=0.2時(shí)，MZT陶瓷在1250℃時(shí)可獲得良好的介電性能:εr=19，Qf=116000 GHz，τf=-55 ppm/℃。
　　采用固相燒結(jié)法，以x=0.2的MZT體系為基礎(chǔ)加入高介電材料Ba4Nd28/3Ti18O54·zBi2O3（以下簡(jiǎn)寫(xiě)為BNT），制備復(fù)合

4、相微波介質(zhì)陶瓷(1-m)(Mg0.8Zn0.2)TiO3·m{Ba4Nd28/3Ti18O54·zBi2O3}(m=0.1、0.2、0.3、0.4,z=0.12、0.15、0.18、0.2)來(lái)改善MZT的微波介電性能。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Bi3+摻入可以降低復(fù)合相的燒結(jié)溫度使MZT能與BNT在較低的燒結(jié)溫度(1200℃～1230℃)下復(fù)合，同時(shí)也改善了陶瓷的介電性能。當(dāng)復(fù)合比例m值不變時(shí)，隨著B(niǎo)i3+摻入量的增加，諧振頻率溫度系數(shù)

5、隨之降低，但其值仍然在±10 ppm/℃左右;品質(zhì)因數(shù)減小。在z=0.15，燒結(jié)溫度為1230℃下燒成時(shí)，0.7(Mg0.8Zn0.2)TiO3·0.3{Ba4Nd28/3Ti18O54·zBi2O3}陶瓷獲得較好的微波介電性能，微波介電性能:εr=32.91，Qf=9877 GHz，τf=1.1 ppm/℃。
　　當(dāng)Bi3+摻雜量不變時(shí)，m值的變化改善了MZT陶瓷的介電性能。隨著復(fù)合比例m值的增大，復(fù)合陶瓷的介電常數(shù)增加，品質(zhì)因