(Ca1-xSrx)[(Li1/3Nb2/3)0.95Zr0.15]3+δ陶瓷微波介电特性

研究了A位Sr2 取代对(Ca1-xSrx)[(Li1/3Nb2/3)0.95Zr0.15]3 δ(0.0≤x≤0.2,CSLNZ)陶瓷的微观结构及微波介电特性的影响.当0≤x≤20%(摩尔分数)时,体系为单一钙钛矿相,随Sr2 含量的增加,介电常数和谐振频率温度系数增大,而品质因素先增大,x=0.05时,开始下降.用键价理论分析了谐振频率温度系数随B位键价的变化关系.当Sr2 含量为5%(摩尔分数)时,陶瓷微波介电性能最佳:εr=32.5,Qf=13500GHz,τf=-2.4×10-6/℃.     

B位(Mg_(1/3)Ta_(2/3))~(4+)置换对新型Sr基(Sr,Nd,Ca)TiO_3微波陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相反应法合成了(Sr_(0.2)Nd_(0.208)Ca_(0.488))Ti_(1-x)(Mg_(1/3)Ta_(2/3))_xO_3(0.2≤x≤0.5,SNCTMTx)系微波介质陶瓷,分析了SNCTMTx(0.2≤x≤0.5)陶瓷的相组成、显微结构、烧结特性和微波介电性能之间的关系。XRD晶体结构分析表明:当x=0.2时,SNCTMTx陶瓷为单一正交钙钛矿结构,当x值增为0.3~0.5时,陶瓷体呈现正交钙钛矿相、SrO与未知相多相共存状态。随着(Mg_(1/3)Ta_(2/3))~(4+)含量的增加,体系中第二相的出现及含量的改变导致εr先增后减,而Q×f值出现先降后升的原因是B位离子1:2有序度的出现与范围的增加抑制了第二相进一步恶化品质因子;此外,τf逐渐向近零方向偏移与氧八面体的畸变程度密切相关。当x=0.5时,在1530℃烧结4 h得到的SNCTMTx陶瓷微波介电性能较优:ε_r=55.3,Q×f≈7400 GHz,τf≈23.6×10~(–6)/℃。     

(Mg_(1-x)Zn_x)_2SiO_4(0≤x≤1)陶瓷微波介电性能研究

采用固相反应法制备(Mg1-xZnx)2SiO4(0≤x≤1)微波介质陶瓷,研究(Mg1-xZnx)2SiO4陶瓷在0≤x≤1范围内的相演变、微结构与其微波介电性能间相互关系.XRD测试结果表明:橄榄石结构的Mg2SiO4与硅矽矿结构的Zn2SiO4在晶体结构上存在很大差别,(Mg,Zn)2SiO4在0≤x≤1范围内只能部分地实现有限固溶.背散射电子扫描显微镜(BESEM)测试结果显示:随着x的增加,MgSiO3第二相得到抑制;陶瓷出现液相烧结,促进晶粒生长与玻璃相在晶界处沉积.微波介电性能测试结果表明:由于Zn2+离子极化能力大于Mg2+离子,(Mg1-xZnx)2SiO4(0≤x≤1)陶瓷介电常数随x值增加而增大;0≤x≤1范围内,Mg2SiO4陶瓷微波性能由于第二相、气孔率增加与晶粒增大而降低,Zn2SiO4陶瓷由于微结构得到改善,陶瓷微波性能得到优化.当x=0.6时,得到较好的(Mg0.4Zn0.6)2SiO4陶瓷微波性能为:εr=6.6,Qf=95650GHz,τf=-60×10-6/℃.     

(Ba1-xSrx)La4Ti4O15（x=0.8～0.95）陶瓷的微结构及微波介电性能研究

采用固相反应法制备了(Ba1-xSrx)La4Ti4O15(x=0.8~0.95)复合体系微波介质陶瓷,并对其进行物相组成、晶体结构分析以及微波介电性能的研究.研究结果表明,(Ba1-xSrx)La4Ti4O15陶瓷主晶相为SrLa4Ti4O15,并伴随有第二相SrLa8Ti9O15.SEM观察表明,Ba0.2Sr0.8La4Ti4O15陶瓷内部微观结构致密,晶粒尺寸在10~20μm之间,晶界清晰.随着x值逐渐增大,(Ba1-xSrx)La4Ti4O15陶瓷中晶粒形态发生变化,气孔增多.在x=0.8时,(Ba1-xSrx)La4Ti4O15陶瓷具有优良的微波介电性能,即εr=40.86,Q×f≈62806 GHz,τf=20×10 6/℃.随着Ba2+的含量逐渐增加,该陶瓷的介电常数εr单调上升,品质因子Q×f值增加,说明适量的Ba2+替代Sr2+能改善陶瓷的微波介电性能.     

CaTiO3 对(1-x)ZnAl2O4-xMg2TiO4(x=0.21)微波介质陶瓷结构和性能的影响

利用常规固相法制备了ZnAl2O4-Mg2TiO4-CaTiO3陶瓷,研究了CaTiO3对其相成分、微观组织结构和微波介电性能的影响规律. 结果表明,CaTiO3能有效地改善(1-x)ZnAl2O4-xMg2TiO4(x=0.21)材料的烧结性能,使其致密化温度降低150℃. ZnAl2O4-Mg2TiO4-CaTiO3陶瓷体系中包括ZnAl2O4基尖晶石相、CaTiO3、MgTi2O5和Zn2Ti3O8相,当烧结温度高于1400℃时,Zn2Ti3O8相消失. 随着CaTiO3含量的增加,体系中CaTiO3相含量增加而MgTi2O5相含量减少,且CaTiO3具有显著地调节谐振频率温度系数的作用. 当在(1-x)ZnAl2O4-xMg2TiO4(x=0.21)体系中掺入6mol%的CaTiO3添加剂时,经1400℃烧结后能获得温度稳定性好的微波介质陶瓷材料,其微波介电性能为:εr=11.8,Q*f=88080GHz,τf=-7.8×10-6/℃.     

(1-x)(Mg0.9Co0.1)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3陶瓷的微波介电性能（英文）

研究了(1-x)(Mg0.9Co0.1)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3(MCT-CLT)体系陶瓷的微波介电性能.目的是通过(Ca0.61La0.26)TiO3(CLT)协调(Mg0.9Co0.1)TiO3(MCT)陶瓷的谐振频率温度系数.实验发现,烧结温度和陶瓷组成对微波介电性能影响显著,当烧结温度为1300℃时,可以获得良好的致密度,当烧结温度超过1300℃时,陶瓷致密度和介电性能下降.此外,随着CLT含量的增加,材料的介电常数增大,品质因数减小.当CLT含量为13%,烧结温度为1300℃,保温2h,(MCCLT)陶瓷具有优良微波介电性能,εr=22.4,Q×f=35000 GHz,τf=-8.7×10-6/℃,从而达到实用要求.     

(1-x)(Mg0.7Zn0.3)TiO3-xCa0.61La0.26TiO3系陶瓷的微波介电性能研究（英文）

本实验研究了(1-x)(Mg0.7Zn0.3)TiO3-x(Ca0.61La0.26)TiO3(MZT-CLT)系陶瓷的微观结构和微波介电性能,通过(Ca0.61La0.26)TiO3来协调(Mg0.7Zn0.3)TiO3陶瓷的谐振频率温度系数.MZT-CLT陶瓷的主晶相为(Mg0.7Zn0.3)TiO3,第二相为Ca0.61La0.26TiO3和(Mg0.7Zn0.3)Ti2O5.烧结温度和陶瓷组成对微波介电性能影响显著,当烧结温度为1275℃时,可以获得良好的致密度,当烧结温度超过1300℃时,Zn的蒸发导致陶瓷致密度和介电性能下降.随着(Ca0.61La0.26)TiO3含量的增大,材料的介电常数增大,品质因数减小.当x=0.13,烧结温度为1275℃保温4h,(MZT-CLT)陶瓷具有优良微波介电性能,εr=26,Q.f=86000 GHz,τf=-6×10-6/℃.     

Al2O3掺杂对Ba4Sm9.33Ti18O54陶瓷显微结构和介电性能的影响

采用固相反应法制备了Ba4Sm9.33Ti18O54(简称BST)xwt%Al2O3(x=0~1.5)微波介质陶瓷.研究了掺杂Al2O3对BST陶瓷的显微结构和介电性能的影响.扫描电镜和能谱分析结果显示:未掺杂的BST陶瓷中有少量Sm2Ti2O7相,随着增加Al2O3掺入量,Sm2Ti2O7相消失,BST陶瓷中先后产生了BaTi4O9(x≥0.6)和BaAl2Ti5O14(x≥1.0)两种新相.介电性能测试结果表明Sm2Ti2O7相的消失以及少量BaTi4O9相的形成,能显著提高BST陶瓷的Qf值,但会降低陶瓷的介电常数.当Al2O3的掺入量从0.6wt%增加到1.0wt%时,BaTi4O9相的量逐渐增加,引起BST陶瓷的Qf值略微下降.BaAl2Ti5O14相的产生会同时降低BST陶瓷的介电常数和Qf值.掺入0.6wt%Al2O3的BST陶瓷在1340℃烧结3 h后具有最佳的介电性能:εr=74.7,Qf=10980 GHz,τf=–11.8×10-6/℃.     

添加剂对Y2Ti2O7陶瓷的微波介电性能的影响（英文）

研究了CrO3、Nb2O5、SiO2及Al2O3对Y2Ti2O7陶瓷的烧结性能、相组成和微波介电性能的影响.其中Nb2O5掺杂能够降低Y2Ti2O7陶瓷材料的烧结温度,提高基体陶瓷的介电常数和品质因子,引起谐振频率温度系数的明显变化.且随着Nb2O5含量的增多,所有样品的主晶相仍为立方烧绿石型Y2Ti2O7,Nb5+可能进入烧绿石结构中,部分取代Ti4+所在位置.实验结果表明:1mol%Nb2O5掺杂的陶瓷材料在1420℃下烧结致密,具有最佳的微波介电性能:εr=61.8,Q×f=9096GHz(f=5.494GHz),τf=54×10-6/℃.     

复合添加La_2O_3/MgO对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4陶瓷性能的影响

讨论了复合添加La2O3/MgO对(Zr0.8Sn0.2)TiO4介质陶瓷烧结机制和微波介电性能的影响。结果表明,La2O3/MgO对(Zr0.8Sn0.2)TiO4的烧结有一定的促进作用,但La2O3/MgO添加量的增大会造成晶格缺陷和残留气孔的增多,从而导致材料的密度和Q×f降低。在1320℃保温12h、La2O3/MgO添加量为0.9wt%时,(Zr0.8Sn0.2)TiO4介电性能最好,其εr=37.14,Q×f=36600,τf=7.77×10-6/℃。     

(1-y)Ca1-xLa2x/3 TiO3-yCa(Mg1/3 Nb2/3)O3系陶瓷的缺位结构与微波介电性能研究

采用固相合成法制备了(1-y)Ca1-xLa2x/3 TiO3-yCa(Mg1/3Nb2/3)O3系列固溶体陶瓷材料,研究了该体系微波介电性能与微观结构的关系.研究结果表明:当体系组成为0.5Cao6Lao267 TiO3-0.5Ca(Mg1/3Nb2/3)O3时,在1400℃下烧结保温4小时所得到材料的微波介电性能最佳:εr=55,Q×f值=45000GHz(7.6GHz下),τf=0.04×10-6/℃.同时还探讨了三价阳离子La3 固溶时产生的A点缺陷Vca2 对固溶体结构及微波介电性能的影响.     

CO3O4掺杂Mg2SiO4陶瓷介电性能的研究

采用固相反应法制备了Co3O4掺杂Mg2SiO4微波介质陶瓷,研究Co2+离子掺杂对Mg2SiO4陶瓷烧结特性、相组成和介电性能的影响.结果表明:Co2+可以完全取代Mg2+固溶在Mg2 SiO4晶体中形成(Cox Mg1-x)2SiO4固溶体,通过调整加入的Co3O4的摩尔量可以获得介电性能优良的微波陶瓷.当x=0.025时,在1250℃下保温3h,( Co0.025Mg0.975)2 SiO4陶瓷具有良好的介电性能为:εr=7.7,Q=8850(1.8MHz),电容温度系数为50.4×10-6/℃.     

B2O3对BaO-Sm2O3-TiO2微波介质陶瓷性能的影响

为了满足微波器件小型化的需要,开发高介电常数的低温烧结微波介质材料成为一种趋势.采用复合掺杂低熔点氧化物来降低BaO-Sm2O3-TiO2系(BST)微波介质陶瓷的烧结温度,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析其物相组成和显微结构,用阻抗分析仪测量了陶瓷材料的介电性能.结果表明:在Ba4(Sm1-0.15Bi0.15)28/3Ti18O54的基质陶瓷材料中,复合掺杂3%的ZnO和2%的B2O3时,其烧结温度为1060℃,得到的BST微波介质陶瓷的介电性能为:εr≈64,tanδ≈1.2×10-3,τf=-8.3×10-5/℃.     

Ba置换改性(Ca1-xBax)[(Mg1/3Nb2/3)0.6Ti0.4]O3陶瓷结构与微波介电性能的研究

研究了Ba置换改性对Ca [(Mg1/3Nb2/3)0.6Ti0.4]O3陶瓷微观结构与介电性能的影响.通过XRD与SEM分析发现,当x=0.15,(Ca1-xBax) [(Mg1/3Nb2/3)0.6Ti0.4]O3形成了正交晶系钙钛矿结构的单相固溶体;当x=0.20～0.80时,改性陶瓷为正交与六方钙钛矿结构的两相复合固溶体;当x=0.85 时,所形成(Ca0.15Ba0.85) [(Mg1/3Nb2/3)0.6Ti0.4]O3陶瓷为六方钙钛矿结构的单相固溶体.(Ca1-xBax) [(Mg1/3Nb2/3)0.6Ti0.4]O3系陶瓷微波介电性能的变化与Ba在材料内部的分布状态密切相关,与基材CMNT陶瓷相比:当x=0.15时,陶瓷的介电常数提高,介电损耗降低,谐振频率温度系数向负方向移动:εr=55,Qf值=32000GHz(6.5GHz下),τf=-36.82ppm/℃;当x=0.20～0.80间变化时,(Ca1-xBax)[(Mg1/3Nb2/3)0.6Ti0.4]O3两相复合陶瓷的微波介电性能由于复合效应而表现出连续变化的规律:εr= 45～33 ,Qf值= 30500～40200GHz(6.3GHz～7.6GHz下),τf = -17.7～12.52ppm/℃;当x=0.85时,单相钙钛矿固溶体(Ca0.15Ba0.85) [(Mg1/3Nb2/3)0.6Ti0.4]O3获得良好的微波介电性能:εr=31,Qf值达到44000GHz(8.5GHz下),τf=10.81ppm/℃.     

Fe2O3掺杂MgTiO3-CaTiO3微波陶瓷的介电性能研究

采用固相法制备0.93MgTiO3-0.07CaTiO3-xFe_2O_3(摩尔分数x=0.01~0.025)微波介质陶瓷材料,研究添加Fe_2O_3后,体系的晶体结构、显微结构和微波介电性能之间的变化规律。利用XRD、SEM、网络分析仪对样品的相组成、微观结构、介电性能进行测试分析。研究表明:该复合陶瓷样品的致密度、介电常数和Q·f值随Fe_2O_3含量的增加先增大后减小。当x(Fe_2O_3)为0.015,在1290℃烧结4h时,获得最优的介电性能:εr=21.32,Q·f=37448GHz,τf=0.577×10-6/℃。     

MnO2对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3微观结构和微波介电性能的影响

研究了MnO2助烧剂对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微观结构和微波介电性能.MnO2可以有效地使Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的致密化温度由1550℃降低到1400℃左右.随MnO2掺量的增加,Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的12超晶格衍射峰的强度减弱,但是没有第二相出现.1400℃烧结4h陶瓷的晶粒尺寸在1.5μm左右.MnO2的掺入改善了Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微波介电性能,MnO2掺量为1%mol的Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷具有最好的微波介电性能εr≈31.5,Qf=68000,τf=3.11×10-5/℃,这可归功于陶瓷具有相当高的相对密度.     

溶胶-凝胶法引入ZnO-2B2O3-7SiO2玻璃对BaO-Sm2O3-4TiO2陶瓷性能的影响

采用固相反应法合成BaO-Sm2O3-4TiO2 (BST)陶瓷粉体.系统研究了溶胶-凝胶法引入ZnO-2B2O3-7SiO2 (ZBS)玻璃对BST陶瓷烧结特性、物相组成、微观形貌及介电性能的影响.结果表明,添加ZBS玻璃的陶瓷试样主晶相仍为类钙铁矿钨青铜结构的BaSm2Ti4O12,次晶相为Sm2Ti2O7.通过溶胶-凝胶法添加6％(质量分数)的ZBS玻璃,可使BST陶瓷的烧结温度从1350℃降低到1050℃,在1050℃烧结3h所得BST陶瓷介电性能优良:εr=60.17,tanδ=0.004,τf=-7.9×10 6/℃.     

BaO-B2O3-SiO2玻璃助剂对ZST陶瓷烧结和性能的影响

研究了BaO-B2O3-SiO2玻璃助剂对TiO2/Zn2SiO4(ZST)复合陶瓷的烧结特性和微波介电性能的影响.BaO-B2O3-SiO2玻璃助剂在烧结过程中能形成液相,有效地将ZST复合陶瓷的烧结温度从1340℃降低至970℃.随助剂用量的增加,Zn2SiO4陶瓷的介电常数(εr)略有提高,品质因数与频率的乘积(Q×f)下降,频率温度系数(τf)无明显变化.添加8%(质量分数,下同)BaO-B2O3-SiO2玻璃助剂和一定质量比的TiO2(m(TiO2):m(Zn2SiO4)=11:89)的ZST复合陶瓷在970℃保温4h,具有较好的微波介电性能:εr=8.70,Q×f=21280GHz,τf=-9×10-6/℃.     

掺杂Co_2O_3对ZnTiO_3陶瓷介电性能的影响

研究了掺杂Co2O3对ZnTiO3陶瓷的微观结构与介电性能的影响。结果表明,掺杂的Co2O3在高温下分解生成Co2+进入ZnTiO3晶格形成(CoxZn1-x)TiO3固溶体,有效阻止了其分解为立方尖晶石相和金红石相。当Co2O3掺杂量为x=0.1,烧结温度1050℃时,陶瓷具有优良的微波介电性能和体积密度:ε=29.8,Q=4660(f=10GHz),τf=-60×10-6/℃,ρ=5.11g/mm3,并形成稳定、完全致密化的介电陶瓷组织结构。     

Na-Ni掺杂对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7基陶瓷.研究Na~+、Ni~(2+)分别替代Bi~(3+)、Nb~(5+)对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷烧结特性和介电性能的影响.替代后样品的烧结温度从960℃降低到870℃左右.在-30℃～+130℃,陶瓷样品的温谱中出现明显的介电弛豫现象,弛豫峰所在温区较宽;当Ni~(2+)替代量增加到0.2时出现双弛豫峰.随着Ni~(2+)替代量增加,弛豫峰值温度向高温移动,弛豫激活能增加,两弛豫峰之间距增加.用缺陷偶极子和晶格畸变解释了Na-Ni掺杂Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7的介电弛豫现象.