BaO-TiO2-Nd2O3微波陶瓷材料介电性能的改善研究

研究了影响BaO -TiO2 -Nd2 O3微波陶瓷材料介电性能的机理 ,通过用Pb和Bi对BaO -TiO2 -Nd2 O3微波介质材料进行掺杂改性 ,得到了一种工艺稳定 ,品质因素Q值高 ,τf(谐振频率温度系数 )低 ,烧结温度较低 (12 70℃ )的微波陶瓷材料。该材料可用于制作介质滤波器及分米波通信设备用的小型、轻量的片式元器件     

BaO-Ln2O3-TiO2系微波介质陶瓷的研究进展

综述了BaO-Ln2O3-TiO2系微波介质陶瓷材料的发展过程和研究现状，对研究较多的3个体系：BaO-Nd2O3-TiO2系、BaO-Sm2O3-TiO2系和BaO—La2O3-TiO2系进行了详细的介绍，并讨论了在研究中出现的问题，提出了改善途径以及对预期结果的展望。     

BaO-Nd2O3-TiO2系陶瓷材料的研究

以BaO-Nd2O3-TiO2为主要研究体系,以Bi2O3,PbO为添加剂,研究了系统的成分配比和工艺对瓷料的介电性能的影响,成功研制出了性能优良的高频、高Q的MLC陶瓷材料.研究结果表明,当BaO:Nd2O3:TiO2的摩尔比为1:1:5时,可在中温范围内(≈1160℃)制成介电常数ε≈98, 介电损耗tg δ≈1.3×10-4(Q≈8000), 电容量的温度系数αc≈30ppm/℃,绝缘电阻IR>1013Ω的高频、高Q的MLC陶瓷材料;当BaO:Nd2O3:TiO2的摩尔比为1:1:4.5时,可在较高温度范围内(≈1200℃)制成介电常数ε≈93,介电损耗tg δ≈0.8×10-4(Q≈10000),电容量的温度系数αc≈10ppm/℃,绝缘电阻IR>1013Ω的高频、高Q的MLC陶瓷材料.     

制备工艺对BNBT陶瓷介电性能的影响

BNT(BaO-Nd2O3-TiO2)系统陶瓷是一种介电性能优良的陶瓷材料.在BNT中添加一定量的Bi2O3,可以得到介电性能更优的BNBT(BaO-Nd2O3-Bi2O3 -TiO2)陶瓷.该文分别研究了球磨时间、烧结温度和保温时间对BNBT陶瓷介电性能的影响.结果表明:当球磨时间为10 h、烧结温度为1160 ℃、保温时间为9 h时,BNBT陶瓷的介电性能为:介电常数ε=99.8281,介电损耗tanδ=2.65×10-4,介电常数温度系数αε≤±30 ppm/℃.     

添加剂对BaO-TiO2-Sm2O3系微波陶瓷改性的研究

研究了影响BaO—TiO2—Sm2O3微波陶瓷材料介电性能的机理，通过用Nd2O3和AL23及MnO2对BaO—TiO2—Sm2O3微波材料进行掺杂改性，得到了二种工艺稳定，品质因素Q值高，τf(谐振频率温度系数)低，烧结温度较低的被波陶瓷材料。该材料可用于制作介质滤波器及分米波通信设备用的小型、轻量的片式元器件。     

添加剂对BaO-TiO2-Nd2O3系微波陶瓷改性的研究

研究了影响BaO-TiO2-Nd2O3微波陶瓷材料介电性能的机理,通过用Bi2O3和MnO2对BaO-TiO2-Nd2O3微波陶瓷材料进行掺杂改性,得到了介电常数为95、Q×f为4800GHz和τf(谐振频率温度系数)为(4±3)×10-6℃-1的微波陶瓷材料。该材料可用于制作介质滤波器及分米波通信设备用的小型、轻量的片式元器件。     

水热法制备Ba6-3xNd8+2xTi18O54微波介质陶瓷

利用水热法合成了Ba6-3xNd8 2xTi18O54微波介质陶瓷,并对合成的微波介质陶瓷进行了X射线衍射分析和性能测试.结果表明:选择活性较大的前驱物[如Nd(OH)3,TiCl4],用水热法在360℃保温12h,能合成纯的Ba6-3xNd8 2xTi18O54粉体,极大地降低了粉体的合成温度.用水热法合成的Ba6-3xNd8 2xTi18O54粉体制备陶瓷,其烧结温度为1 250℃,比传统固相法要低100℃左右,陶瓷的介电常数(εr)稍大于用固相法制备的陶瓷,品质因数(Q)也有较大的提高,谐振频率温度系数(τf)也有所改善,当x=2/3时,水热法制备的Ba6-3xNd9 2xTi18O54陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=88,Q与谐振频率(f)的乘积Q×f=8 890 GHz,τf=24x10-6/℃.     

Bi_4B_2O_9对(Ca_(0.2)Sr_(0.05)Li_(0.375)Sm_(0.375_)TiO_3陶瓷烧结和微波介电性能的影响

采用传统固相法制备(Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375)TiO3钙钛矿微波介质陶瓷,研究了Bi4B2O9对(Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375)TiO3陶瓷微波介电性能的影响,利用X射线衍射仪、扫瞄电子显微镜和矢量网络分析仪对其晶体结构、显微组织和微波介电性能进行了研究。结果表明:掺10%Bi4B2O9的(Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375)TiO3陶瓷,其烧结温度由1 300℃降至1 080℃。当添加3.5%Bi4B2O9时,其最佳烧结温度为1 150℃,陶瓷的微波介电性能最佳(相对介电常数εr=116.9;品质因数Q×f=3 500GHz;频率温度系数τf=1.2×10-6/℃)。     

(1-x)Ba4Sm9.33Ti18O54-xCa0.61Nd0.26TiO3系微波介质陶瓷

采用固相合成法制备了(1-x)Ba4Sm9.33Ti18O54-xCa0.61Nd0.26TiO3[(1-x)BST-xCNT]系微波介质陶瓷.探讨了组成、烧结温度对微波介质陶瓷结构、介电性能的影响.x＜0.6时,(1-x)BST-xCNT陶瓷为正交结构的新型钨青铜单相.x≥0.6时,相继出现了第二相Sm2Ti2O7和钙钛矿相,最终形成钙钛矿单相.微波介质陶瓷的介电常数ε随x的增大持续升高,品质因子Qf值则先增大后迅速减小再急剧增大.1 325～1 350 ℃烧结样品的微波介电性能达到最佳:x=0时,ε=75,Qf=8985GHz,谐振频率温度系数τf=-8.2×10-6/℃;x=0.2时,ε=75,Qf=9 552GHz,τf=-14.4×10-6/℃;x=1时,ε=108.9,Qf=14919GHz,τf=236.2×10-6/℃.     

Bi4B2O9对(Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375</sub>TiO3陶瓷烧结和微波介电性能的影响

采用传统固相法制备(Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375)TiO3钙钛矿微波介质陶瓷,研究了Bi4B2O9对(Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375)TiO3陶瓷微波介电性能的影响,利用X射线衍射仪、扫瞄电子显微镜和矢量网络分析仪对其晶体结构、显微组织和微波介电性能进行了研究。结果表明:掺10%Bi4B2O9的(Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375)TiO3陶瓷,其烧结温度由1 300℃降至1 080℃。当添加3.5%Bi4B2O9时,其最佳烧结温度为1 150℃,陶瓷的微波介电性能最佳(相对介电常数εr=116.9;品质因数Q×f=3 500GHz;频率温度系数τf=1.2×10-6/℃)。     

Nd2Ti2O7-BaTiO3-TiO2系陶瓷的相结构和介电性能研究

对Ｎｄ２Ｔｉ２Ｏ７－ＢａＴｉＯ３－ＴｉＯ２系陶瓷的相结构和介电性能进行了研究。研究结果表明：少量Ｎｄ２Ｔｉ２Ｏ７（ＮＴ）掺杂到,ＢａＴｉＯ３（ＢＴ）中后形成铁电固溶体材料,其Ｃｕｒｉｅ温度随ＮＴ含量的增加向负温方向移动,同时,材料的晶粒尺寸不断增大;在ＮＴ－ＢＴ－ＴｉＯ２三元系统中,当ＢＴ含量低于６０％（质量分数）时,调整三者的配比,可使烧结后生成的ＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４,Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０,Ｎｄ     

Sb2O5和Bi2O3添加剂对Ag(Nb1-xTax)O3陶瓷结构、形貌和性能的影响

研究了Sb2O5和Bi2O3添加剂对Ag(Nb1-xTax)O3陶瓷材料的结构、形貌和介电性能的影响.结果表明:当Sb2O5和Bi2O3的质量分数较少(＜2.5%)时,不会影响Ag(Nb1-xTax)O3的钙钛矿结构,但能促进其烧结,使所得陶瓷样品更均匀致密.添加适量的Sb2O5和Bi2O3均可使Ag(Nb1-xTax)O3的介电常数(ε)增大,介电损耗(tgδ)减小,介电性能的温度稳定性得到改善.Bi2O3较Sb2O5对降低Ag(Nb1-xTax)O3陶瓷损耗及改善温度稳定性的效果更佳.     

(1-x)Ba(Mg1/3Nb2/3)O3-xBaSnO3陶瓷的微波介电性能

用传统陶瓷制备方法制备了(1-x)Ba(Mg1/3Nb2/3)O3-xBaSnO3[0.0≤x≤0.3,(1-x)BMN-xBS]体系微波介质陶瓷,研究了该陶瓷的微观结构和微波介电性能.用X射线衍射仪研究陶瓷的晶体结构.用扫描电镜观察陶瓷的显微结构.用网络分析仪测试陶瓷的微波介电性能.结果表明:晶格常数c和a均随x值的增加而增加;晶格常数比(c/a)随x值的增加而减小.当x≥0.1时,1∶2有序衍射峰消失.陶瓷的平均晶粒尺寸在0.7～2 μm之间.随x值的增加,陶瓷的相对介电常数(εr)和谐振频率温度系数(τr)呈线性减小;品质因数与谐振频率的乘积(Qf)呈非线性变化.当x=0.15时,Qf达到最大值,为86 200 GHz.当x=0.3时,在此体系中可以获得τf接近零的微波介质陶瓷Ba(Sn0.3Mg0.233Nb0.467)O3,其微波介电性能如下:εr=26.1;Qf=42 500GHz;τr=4.3×10-6/℃.     

BaO-PbO-Nd2O3-Bi2O3-TiO2系物相组成与介电性能关系的研究

以五元系统BaO-PbO-Nd2O3-Bi2O3-TiO2为研究对象探讨化合物相与介电性能的定量关系.系统的主次晶相分别为BaNd2Ti5O14和Bi4Ti3O12.对系统进行X射线分析,用X射线衍射峰强度计算出系统中各物相的体积分数,再运用李赫德涅凯对数混合定则进行定量计算,得出的系统的介电性能与用仪器实测的系统参数相符.在本研究系统中,X衍射射线分析可以测定和定量表征烧结介质瓷中化合物含量,经过对系统中各化合物成分的介电性能测定,可计算出所研究系统的介电性能,从而可以作为一种介质的设计方法.本系统主要是BaO-PbO-Nd2O3-Bi2O3-TiO2系.Nd和Bi对Ba的取代是异价取代,故能准确定量测出和算出其化合物的含量.Pb和Ba是等价取代,其化合物的含量可用X射线衍射等方法测出,在本系统中因其加入量小,对结果影响小.     

Ba1-3x/2Lax(Mg1/3Ta2/3)O3陶瓷的微波介电性能

采用固相合成法制备了Ba1-3x/2Lax(Mg1/3Ta2/3陶瓷,研究了La掺杂对钽镁酸钡的结构和微波介电性能的影响.结果表明:A位取代能改进其烧结性能.在x≤0.02时,烧结样品为单相的钙钛矿结构,B位离子1:2有序;当x>0.02时出现第二相Ba0.5TaO3.B位离子有序度随着x的增大先增加后减小,在x=0.04时出现最大值.x≤0.02时介电常数变化较小,而后其值逐渐增大.品质因数与谐振频率的乘积(Q×f)值随着x的增大先增大后减小,在x=0.02时取得最大值;谐振频率温度系数(τf)值随着x增大而增大.     

La_2O_3掺杂(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3陶瓷的介电和压电性能的研究

用固相反应法制备La2O3掺杂的铁电陶瓷(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNBT6)。X射线衍射曲线表明掺杂0-0.6wt%La2O3的BNBT6为钙钛结构。研究了La2O3掺杂对BNBT6陶瓷介电性能和压电性能的影响。结果表明La2O3掺杂量为0.3wt%的BNBT6陶瓷综合性能最佳,其中介电常数为1981.4,介电损耗为0.0625和压电常数为145pc/N。SEM图象表明La2O3掺杂提高了陶瓷的致密度。     

低温烧结CuO-V_2O_5-Bi_2O_3掺杂Zn_3Nb_2O_8陶瓷的微波介电性能

研究了CuO–V2O5–Bi2O3作为烧结助剂对Zn3Nb2O8陶瓷的烧结特性、微观结构、相结构及微波介电性能的影响。CuO–V2O5–Bi2O3复合掺杂可以将Zn3Nb2O8陶瓷的烧结温度从1150℃降到900℃。在900℃烧结4h的Zn3Nb2O8–0.25%(质量分数,下同)CuO–1.5%V2O5–1.5%Bi2O3陶瓷的密度达到了理论密度的98.1%,相对介电常数为18.8,品质因数与谐振频率之积为39442GHz。该体系的介电性能和陶瓷的致密度与烧结助剂的含量及烧结温度密切相关,陶瓷的致密度和相对介电常数随CuO–V2O5–Bi2O3烧结助剂含量的增加而增加,同样陶瓷的致密度和相对介电常数也随烧结温度的升高而提高。     

Nd(OH)3-Co3O4-Nb2O5纳米复合掺杂BaTiO3基陶瓷研究

钛酸钡(BaTiO3)材料具有铁电、压电、热电、介电等特性,广泛用于制造高介电容器、热敏电阻和换能器等,特别是用作多层陶瓷电容器(MLCC)的基质材料.目前,MLCC向高可靠性、高比容(小尺寸大容量)、低成本的趋势发展.因此,制备高纯超细的BaTiO3粉体以及掺杂改性的研究,是该领域研究的热点.本文制备了Nd(OH)3...     

Co取代对Nd(Zn0.5Ti0.5)O3微波介质陶瓷结构与性能的影响

采用传统固相法制备Nd[(Zn1?xCox)0.5Ti0.5]O3 (0≤x≤0.9)微波介质陶瓷,研究Co2+在B位取代Zn2+对Nd(Zn0.5Ti0.5)O3微波介质陶瓷的结构和微波介电性能的影响. 结果表明,在研究的组分范围内,Nd[(Zn1?xCox)0.5Ti0.5]O3陶瓷均能形成单斜钙钛矿型固溶体,随Co取代量增加,陶瓷的相对介电常数?r逐渐减小,谐振频率温度系数?f逐渐向负值移动,品质因数Q×f先增大后下降,在x=0.3 mol时达到最大值215130 GHz, Q×f大幅增加是有序度作用所致. 在1410℃下烧结4 h, Nd[(Zn0.7Co0.3)0.5Ti0.5]O3陶瓷具有优异的微波介电性能,?r=31.2, Q×f=215130 GHz, ?f=?35.7×10?6℃?1.     

机械球磨时间对液相烧结Ba2Ti3Nb4O18陶瓷材料结构和性能的影响

Ba2Ti3Nb4O18是BaO-TiO2-Nb2O5体系中一种新型的介质材料,具有优良的微波介电性能.为满足低温共烧陶瓷技术(low temperature cofired ceramics,LTCC)对微波介质陶瓷材料的低温烧结要求,实现在900℃与银电极共烧,添加了质量分数为5%的ZnO-B2O3玻璃作助融剂,并研究了机械球磨时间对粉料粒径、陶瓷样品的烧结密度、显微结构和介电性能的影响.机械球磨6h的粉体粒径适中(约90nm),用该粉料制备的陶瓷样品可以在900℃致密烧结(大于理论密度的95%).且高频介电性能为(1MHz下测试):介电常数εt≈36,介电损耗tanδ≈2× 10-4,电容温度系数αc≈2.5×10-6/℃.同时微波介电性能良好:εt=33.3,品质因数和频率的乘积Qf=14274GHz.可与银电极共烧结作为LTCC介质瓷料.