低損耗鈮酸鋯鎂基中介微波介質陶瓷的制備與性能的研究.pdf

1、微波介質陶瓷是被應用在微波頻段電路中作為介質使用并完成多種功能的材料,因其具有體積小、損耗低及溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點被廣泛用于制作諧振器、濾波器、介質天線等微波器件。本文對黑鎢礦結構MgZrNb2O8(MZN)陶瓷微波介電性能進行報道,然后研究了添加不同含量的TiO2來調節(jié)MgZrNb2O8的溫度系數(shù)及A位Zn2+離子取代形成固溶體來提高品質因數(shù),并通過XRD、EDS、SEM及微波介電性能測試等研究了MZN基微波介質陶瓷材料的燒結工藝、相結

2、構、微觀結構與介電性能之間的關系。主要研究內容如下:
　　首先,通過傳統(tǒng)的固相法制備出了MgZrNb2O8微波陶瓷材料,并在1280-1360℃燒結得到致密陶瓷樣品。通過XRD分析在不同的的燒結溫度下都顯示出單一的黑鎢礦結構。并系統(tǒng)的研究了微結構與性能的關系,發(fā)現(xiàn)當燒結溫度低于1340℃時,品質因數(shù)主要依賴于相對密度。當燒結溫度高于1340℃時,品質因數(shù)主要取決于晶粒的微觀形貌。最終發(fā)現(xiàn)在1340℃保溫4h時具有最佳介電性能:εr

3、=26,Qxf=120816 GHz( f=6.85 GHz),τf=-50.2 ppm/oC。這結果表明該材料在高頻的諧振器、濾波器中具有潛在的應用價值。
　　其次,制備出了(1-x)MgZrNb2O8-xTiO2陶瓷材料,研究不同含量的TiO2對MZN微波介電性能的影響。通過XRD發(fā)現(xiàn)不同含量的TiO2材料的相結構可以分為四個區(qū)域分別為:黑鎢礦結構,錳鉭礦結構,錳鉭礦與金紅石復相結構及金紅石結構,通過SEM分析在1300℃燒結

4、溫度下(1-x)MgZrNb2O8-xTiO2的樣品顯微形貌發(fā)現(xiàn)燒結比較致密,基本無氣孔,但不同相結構區(qū)間晶粒形貌有所不同。然后還研究了相結構、致密化程度、微觀形貌及保溫時間對介電性能的影響,當在燒結溫度在1300℃保溫4 h達到最佳性能:εr=43, Q×f=45737 GHz,τf=-2.5 ppm/oC,從而制備出了保持高介電常數(shù)與低損耗同時獲得了近零的諧振頻率溫度系數(shù)的微波陶瓷。
　　最后,通過傳統(tǒng)固相法制備了(Mg1-x