Ti-B位置换改性硅酸镁陶瓷的微观结构与微波介电性能

研究了Ti-B位置换改性Mg2SiO4陶瓷微结构和微波介电性能.结果表明;在合成Mg2SiO4陶瓷过程中,Mg2SiO3总是作为第二相出现,Ti的引入能够有效地抑制Mg2SiO3的出现;但是,Ti不是进入Si-O四面体取代置换Si形成Mg2(Si1-xTix)O4固溶体,而是Mg与反应形成Mg2TiO4、Mg2Ti2O5等第二相.随着x值增加,Mg2(Si1-xTix)O4陶瓷的相对介电常数(εr)从6.8增加到8.1,机械品质因数与频率乘积(Q×f)也获得显著改善,但谐振频率温度系数(τf)不会因Ti引入而得到优化.在x=0.1时,Mg2(Si0.9Ti0.1)O4陶瓷获得最优的微波介电性能:εr=7.4,Q×f=73760GHz,τf=-6×10-6/℃.     

(Mg4-xLi2x)(Nb1.92V0.08)O9陶瓷微波介电性能

采用固相合成法制备了(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9系列微波介质陶瓷。通过XRD、SEM以及HP网络分析仪等测试手段对其烧结特性、晶体结构和微波介电性能进行了系统研究。结果表明:x<0.3时形成了(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9固溶体;x≥0.3时,除主相(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9外,还有少量第二相Li3Mg2NbO6生成。微波介电常数ε随x的增大持续升高,品质因数Q则先增大后减小。x=0.2,950℃,5h烧结样品的微波介电性能达到最佳:ε=12.7,Q.f=14078GHz(f0=8GHz)。     

钨酸盐类陶瓷微波介电性能

研究了钨酸盐AWO4(A=Ca,Sr,Ba,Zn,Mg)系列陶瓷材料的微结构、烧结性能以及微波介电性能.AWO4具有黑钨矿和白钨矿两种结构.无论白钨矿还是黑钨矿,其相对介电常数εr和介电品质因素Q×f值都随着阳离子A2 半径的增大而减小,谐振频率温度系数τf绝对值增大.白钨矿结构的CaWO4具有较好的微波性能εr=10.0,Q×f=50.842 THz,τf=-50× 10-6/℃.     

Li2Zn3(1-x)Ca3xTi4O12微波陶瓷介电性能研究

本文以Li2CO3,ZnO,CaCO3,TiO2为原料,采用固相反应法制备了Li2Zn3(1-x)Ca3xTi4O12(x=0,0.05,0.1,0.15)陶瓷,并研究了CaTiO3固溶量对其显微结构和微波介电性能的影响.结果表明:Li2Zn3Ti4O12晶相中固溶CaTiO3相,晶胞参数会增大;少量CaTiO3相固溶于Li2Zn3Ti4O12陶瓷后,提高了Li2Zn3Ti4012陶瓷的烧结温度及其介电常数,但降低了其品质因素,可增大其温频系数.在1100℃/2 h烧结条件下,Li2Zn2.7Ca0.3Ti4O12陶瓷微波介电性能达到:εr=24,Q×f=50000 GHz,Tf=-25×10-6/℃.     

微波介质陶瓷的界面特性及其对介电性能的影响

详细地总结了界面的偏析、扩散和润湿性对微波介电性能的影响机理。并评述了粉末的初始状态、烧结工艺、添加剂(掺杂)和烧结方法等因素对材料界面特性的影响，进而影响到材料介电性能的研究进展。最后指出了在微波介质陶瓷界面研究领域面临的问题及今后的发展方向。     

MgO-CeO2二元系复相陶瓷的微波介电性能研究

采用传统固相法制备了xMgO-yCeO2[摩尔百分比(mol％):x:y=1:1、1:2和2:1]二元系微波介质陶瓷,并研究了该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能之间的影响关系.X射线衍射(XRD)结果表明,当烧结温度为1520～1680℃时,所研究组分范围内MgO-CeO2二元系并未形成固溶体,均为MgO与CeO2两相共存态;电子扫描显微镜带能谱仪(SEM-EDS)分析结果也进一步证实了这一现象的正确性.这说明,在MgO-CeO2二元体系内,各组分反应的吉布斯标准自由能较高.此外,由矢量网络分析仪测试所得的微波介电性能可知,随着烧结温度的增加,MgO-CeO2、2MgO-CeO2和MgO-2CeO2复相陶瓷的εr受温度的影响程度较小,而Q×f值(f=6.6～7.7 GHz)则呈先增后减趋势;其中,在1600℃烧结4 h时,该系列样品的τf值均处于(-59～-62)×10-6/℃范围内.此外,以上分析结果也为MgO-CeO2二元系相图的成分裁剪范围和构建提供了一定的实验依据.     

(Mg1-xCox)TiO3基微波陶瓷介电性能研究

以MgO,Co2O3和TiO2为原料,用固相反应法制备了(Mg1-xCox)TiO3(MCT)系陶瓷.研究了CoTiO3含量对其微观结构和微波介电性能的影响.结果表明:添加适量的CoTiO3,可以适当降低烧结温度,调整烧结温度范围.当掺入量为10 mol%,烧结温度为1350 ℃时,MCT陶瓷具有优良微波介电性能:εr=18.99;Q×f=154000 GHz,τf=-45 ppm/℃.     

Pr2O3取代Sm2O3对CLST微波介质陶瓷介电性能的影响

论述了使用Pr2O3取代Sm2O3对CaO-Li2O-Sm2O2—TiO2（CLST）微波介质陶瓷介电性能的影响。采用传统固相反应法制备16CaO-9Li2O-xPr2O3-（12-x）Sm2O3-63TiO2（简写为CLPST-x）陶瓷。XRD分析结果表明，不同取代量的CLPST-x呈现单一的正交钙钛矿结构。当CaO：Li2O：Pr2O3：Sm2O3：TiO2=16：9：4：8：63，烧结温度为1300℃时．CLPST-x能够取得良好的介电性能。εr=101，tanδ=0．00923，τr=85ppm／℃（1MHz），此时，晶粒大小均匀，晶界清晰。     

Mg4(Mb2-xSbx)O9陶瓷的制备与微波介电性能

采用传统固相反应法制备了Mg4(Nb2-xSbx)O9陶瓷,研究了该材料的烧结性能、物相结构、显微组织和微波介电性能.X射线衍射结果显示,在x小于或等于1.6的范围内,形成了具有α-Al2O3刚玉型晶体结构的连续固溶体,晶轴长度和晶胞体积均随着锑含量的增加而降低.在x等于2.0时,Mg4Sb2O9的物相结构发生了变化,晶轴长度和晶胞体积也发生了突变.当0.4≤x≤O.8时,陶瓷的烧结温度从1400℃降低到了1300℃;而当x≥1.2后,陶瓷的烧结性能和微波介电性能均降低.在1300℃,5h的烧结条件下,Mg4(Nb1.6Sb0.4)O9陶瓷的微波介电常数(εr)为12.26,Q·f为168450 GHz.     

Ba(Mg1/3Nb2/3)O3-Mg4Nb2O9复相陶瓷微波介电性能研究

采用传统固相法制备了(1?x)Ba(Mg1/3Nb2/3)O3?xMg4Nb2O9 [(1?x)BMN?xM4N2,x = 0.003 ~ 0.125] 微波介质陶瓷,研究了相结构、烧结性能与介电性能随 x 的变化规律。结果表明： BMN 与 M4N2 可以两相共存,且二者间存在有限固溶,BMN 的烧结温度及高温稳定性有所降 低。随着 x 的增大,介电常数 εr和谐振频率温度系数 τf逐渐减小,Q × f 值的变化易受到 BMN 有序参数 S 的影响,高度 1:2 有序的 x = 0.026 陶瓷获得了最大 Q × f 值 125000 GHz。综合来看, 在 1320°C 下保温 4 h 烧结的 x = 0.125 样品表现出最佳的微波介电性能：εr = 26.6,Q × f = 111000 GHz,τf = 5 ppm/ºC。     

添加TiO2对Mg4Nb2O9陶瓷的结构与性能的影响

Mg4Nb2O9具有与α-Al2O3相同的刚玉型晶体结构,可望成为新一代高Q、低ε基板材料.然而,该材料却具有很大的负谐振频率温度系数(τf=-7.05×10-5/℃),期望通过添加TiO2(τf=4.50×10-4/℃)以达到调整的目的.适量的添加TiO2将Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度降低了约100℃,并增强了陶瓷的性能,微波介电性能与其密度呈线性关系.由于添加的TiO2与Mg5Nb4O15反应形成了(Ng,Ti)5(Nb,Ti)4O15第二相,使得TiO2对该陶瓷τf值的调整作用不显著.1300℃、5h烧结添加质量分数为2.5%的TiO2的Mg4Nb2O9陶瓷具有最佳的性能:εr=13.61,Q·f=196620GHz,τf=-5.04×10-5/℃.     

低温烧结Mg4Nb2O9微波介质陶瓷

研究了V2O5对Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度、相结构和微波介电性能的影响.结果表明,添加1％～8％的V2O5,能使该陶瓷的烧结温度降低到1000～1050℃而对其微波介电性能的影响很小,材料的主晶相为有序型刚玉结构的Mg4 Nb2O9,存在Mg4Nb2O6和Mg5Nb4O15杂相而没有检测到V2O5的存在.陶瓷的密度对微波介电性能起着决定性作用,介电常数e1与密度成线性关系(在99.99％的置信限内,其相关系数为0.98252),Q·f值与密度的关系较复杂.添加1％的v2O5,将Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度降低到了1050℃,得到了εr=12.72,Q·f=151040GHz的优异性能.     

Effects of Mg/Si Ratio on Microwave Dielectric Characteristics of Forsterite Ceramics

Nonstoichiometric Mg₂SiO₄ forsterite dielectric ceramics with various Mg/Si ratios ( R =2.025, 2.05, and 2.2) were prepared and characterized. The appearance of a MgSiO₃ secondary phase could be effectively suppressed by adjusting the nonstoichiometry, and a single-phase forsterite structure was obtained in the present ceramics with Mg/Si ratios of 2.025 and 2.05. The microwave dielectric characteristics were significantly improved in the nonstoichiometric Mg₂SiO₄ ceramics on eliminating the MgSiO₃ secondary phase, where an enhanced Q × f value and a suppressed temperature coefficient of resonant frequency λ _f were obtained. The best microwave characteristics were achieved in the nonstoichiometric forsterite ceramics with an Mg/Si ratio of 2.05: ɛ _r =7.5, Q × f =114 730 GHz, and λ _f =−59 ppm/°C.     

生态学视角下我国建筑陶瓷行业发展趋势研究

我国建筑陶瓷产量已连续15年保持世界第一,但其成长的极限在哪里?本文用Malthusian模型和logistic 模型对我国过去20年的建陶生产情况进行了分析,然后根据生态学相关理论,对我国建陶的未来发展趋势进行了分析和判断,最后绘制了我国建陶未来发展趋势曲线,并对其中可能出现的情况进行了分析.     

Fabrication and Microwave Dielectric Properties of Mg2SiO4‐LiMgPO4‐TiO2 Composite Ceramics

Complete solid solutions between Mg₂SiO₄ and LiMgPO₄ are confirmed by the XRD results. The phase constitution of 0.5Mg₂SiO₄‐0.5LiMgPO₄ is found to be dependent on firing temperature. The chemical compatibility between Mg₂SiO₄ and rutile phase at sintering temperature is modified by incorporating LiMgPO₄. The microwave dielectric properties of (1?y)(0.5Mg₂SiO₄‐0.5LiMgPO₄)‐yTiO₂ (y = 0–0.3) composite ceramics have been investigated. The optimized microwave dielectric properties for 0.35Mg₂SiO₄‐0.35LiMgPO₄‐0.3TiO₂ ceramics sintered at 1050°C show low dielectric constant (11.4), high‐quality factor (31 800 GHz), and low‐temperature coefficient of resonant frequency (?4 ppm/°C).     

低介电常数(Mg_(1–x)Y_x)_2Al_4Si_5O_(18)陶瓷的制备与微波介电性能

采用传统陶瓷固相反应烧结法制备(Mg1–xYx)2Al4Si5O18陶瓷。Y3+掺杂产生液相烧结作用,使得堇青石陶瓷的烧结温度从1 450℃降低到1 325℃。结果表明:(Mg1–xYx)2Al4Si5O18陶瓷在0≤x0.05范围内,以(Mg,Y)2Al4Si5O18固溶体形式存在;在0.05≤x0.25范围内,以Mg2Al4Si5O18/Y2Si2O7复相陶瓷形式存在。Y3+能够改善(Mg1–xYx)2Al4Si5O18陶瓷的颗粒尺寸分布,并使陶瓷的气孔率降低。(Mg1–xYx)2Al4Si5O18陶瓷的相对介电常数由x=0的6.15提高到x=0.05的6.31;然后逐渐降低至x=0.25的5.90。品质因数Qf值由x=0的33 000 GHz提高到x=0.05的41 000 GHz,然后降低至x=0.25的24 000 GHz。谐振频率温度系数(0.05≤x0.25)值从–32×10–6/℃提高到–24×10–6/℃。     

Synthesis,Microstructure, and Microwave Dielectric Properties of Spinel ZnGa2O4 Ceramics

Spinel ZnGa₂O₄ ceramics were synthesized by conventional solid‐state method and their microwave dielectric properties were investigated. The phase evolution and microstructures of specimens were studied by XRD and SEM. The textured surface microstructures of ZnGa₂O₄ ceramics formed at high sintering temperatures. The spinel‐structured ZnGa₂O₄ ceramics sintered at 1385°C exhibited excellent microwave dielectric properties: a dielectric constant (ε_r) of 10.4, a quality factor (Q × f) of 94.600 GHz, and a temperature coefficient of resonant frequency (τ_f) of ?27 ppm/°C. ZnGa₂O₄ ceramics have a low sintering temperature, a wide temperature region, and a small negative τ_f value. They are promising candidate materials for millimeter‐wave devices.     

Ca(Mg_(1–x)Co_x)Si_2O_6陶瓷的烧结性能与微波介电性能

通过Co2+对Mg2+的取代,探讨不同x值下Ca(Mg1–xCox)Si2O6陶瓷的物相组成、烧结性能、微观结构以及微波介电性能。结果表明:Co2+对Mg2+的取代,可将Ca(Mg1–xCox)Si2O6陶瓷的烧结温度从1300℃降低至1 175℃;Co2+在Ca(Mg,Co)Si2O6中的固溶极限在0.2~0.3之间,Mg2+在Ca(Co,Mg)Si2O6中的固溶极限在0.3~0.4之间,当x位于0.3~0.6之间时,出现Ca(Mg,Co)Si2O6与Ca(Co,Mg)Si2O6两相共存;无论是Co2+固溶入Ca Mg Si2O6,形成Ca(Mg,Co)Si2O6,还是Mg2+固溶进入Ca Co Si2O6,形成Ca(Co,Mg)Si2O6,陶瓷晶粒均随固溶度的增大,出现异常长大,进而恶化陶瓷的品质因数。当x=0.5时,Ca(Mg,Co)Si2O6与Ca(Co,Mg)Si2O6两相共存,有效细化了陶瓷晶粒尺寸,1 225℃烧结后,陶瓷的微波介电性能为εr=8.04,品质因数Q×f=59 108 GHz,谐振频率温度系数τf=–51.02×10–6/℃。     

CuO-B2O3掺杂对Ba4Sm9.33Ti18O54陶瓷烧结性能及微波介电性能的影响

研究了CuO-B2O3助剂对Ba4Sm9.33Ti18O54陶瓷的烧结性能和介电性能的影响,结果表明:通过共添加CuO-B2O3助剂(CB),陶瓷的烧结温度可以从1350℃降低到1050℃左右,当CB添加量达到10％时,产生第二相Ba2Cu(BO3)2,研究了CB的添加,对介电性能的影响,当CB的添加量为1wt％时,有以下微波介电性能ε=62.7,Q·f=4 270 GHz,τf=-11.1 ppm/℃.