(Zn1-xMgx)TiO3微波陶瓷系统介电性能的研究

对 (Zn1-xMgx)TiO3 系统的微观结构和介电性能进行了研究。通过添加一定量的MgO稳定ZnTiO3 六方钛铁矿结构 ,有效抑制了ZnTiO3 分解为Zn2 TiO4 和TiO2 。同时 ,通过调整x值 (x =0 .1～ 0 .4) ,可以获得介电性能优良的微波瓷料。当x=0 .3～ 0 .3 5时 ,在 10 6 0℃烧结 ,其品质因数Q0 >2 0 0 0 0 ( 6 .5GHz) ,谐振频率温度系数τf≈ 2× 10 - 6 /℃ ,介电常数ε =18～ 2 2。通过研究发现热处理可以改变系统微观形貌 ,其品质因数Q0 与热处理温度关系密切 ,当保温时间均为 2h时 ,随着热处理温度的升高 ,Q0 从 2 3 83 3 .93相应升高到 475 84.0 0。     

O.4CaTiO3-O.6(Li1/2Nd1/2)TiO3陶瓷的低温烧结及其介电性能

研究了烧结助剂2ZnO-B2O3玻璃（ZB）对0.4CaTiO3-0.6（Li1/2Nd1/2）TiO（3CLNT）微波介质陶瓷的烧结特性、相组成、微观形貌及介电性能的影响。结果表明：添加少量的ZB玻璃能使CLNT陶瓷的烧结温度从1300℃降低至950℃。随着ZB玻璃添加量的增加,介电常数先增大后减小,频率温度系数先趋于零后向负值偏移,介电损耗先下降后趋于稳定。添加3wt%ZB玻璃的CLNT陶瓷在950℃烧结2h,获得了最佳的介电性能：εr=91.13,tanδ=0.0133,τf=10.5ppm/℃,满足高介多层片式微波元器件的设计要求。     

Zn2+掺杂对0.965MgTiO3-0.035SrTiO3微波介质陶瓷结构与性能影响研究

采用固相反应法制备了0.965 MgTiO3-0.035SrTiO3 (MST)微波介质陶瓷,选用Zn2+对MST陶瓷进行了A位离子掺杂,研究了不同Zn2+掺杂量对陶瓷烧结性能、晶相组成、显微结构及微波介电性能的影响.结果表明,Zn2的掺入促进了陶瓷的烧结,显著提高了陶瓷的致密度,且没有改变陶瓷的主晶相.在掺杂量小于0.04mol％范围内,随着Zn2+掺杂量的增加,陶瓷的介电常数增加,品质因素和频率温度系数略有降低.中间相MgTi2 O5的衍射峰强度随着Zn2+掺杂量的增加逐渐减弱直至完全消失.当Zn2掺杂量为x=0.03时,陶瓷的烧结温度由1380℃降低至1290℃,并呈现优异的微波介电性能:εr=22.51,Q×f=16689 GHz,τf=-4.52×10-6/℃.     

MgTiO_3基微波介质陶瓷的制备及介电性能的研究

以分析纯的Mg O、Ti O2、Sr CO3为原料,采用固相反应法制备(1-x)Mg Ti O3-x Sr Ti O3(MST,x=0.36-0.41)系列微波介质陶瓷材料,研究添加Sr Ti O3后,体系的致密度、晶相组成、显微结构、微波介电性能之间的变化规律。结果表明,随着Sr Ti O3添加量的增加,陶瓷的相对密度、介电常数、都呈增加趋势,Sr Ti O3的加入量为41mol%,此时形成的MST陶瓷具有最优的介电性能,最优的致密度。     

La2O3—TiO2系陶瓷物相与介电性能研究

固相法合成La2O3-TiO3系陶瓷介质材料,XRD、SEM、EDS分析其结构、形貌和成分。高精度电容测量仪测试其介电性能。La2O3/TiO2比1:2、2：9组分可获得极低介质损耗,XRD分析主晶相为La2Ti2O7和La4Ti9O24,La2O3/TiO2比1：3组分可获得La2/3TiO3、La4Ti9O24复相,缺陷型钙钛矿相La2/3TiO3不利于介质损耗降低。EDS分析表明晶界富集Si杂质,有效促进了液相烧结。     

(1-y)Ca1-xLa2x/3TiO3-yCa(Mg1/3Nb2/3)O3复合体系的微波介电性能

采用固相合成法制备了(1-y)Ca1-xLa2x/3TiO3-yCa(Mg1/3Nb2/3)O3系列微波介质陶瓷材料.研究了复合系统的微波介电性能和微观结构.研究结果表明在y=0.4～0.6范围内,体系形成了单一的钙钛矿结构.当复合体系组成为0.5Ca0.6La0.267TiO3-0.5Ca(Mg1/3·Nb2/3)O3时,在1 400℃下烧结保温4 h所制备的材料表现出良好的微波介电性能εr=55,Q×f=45 000 GHz(7.6 GHz下),τf=0.04×10-6/℃.     

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/℃.     

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     

(1-y)Ca1-xLa2x/3TiO3-yCa(Mg1/3Nb2/3)O3复合微波介质陶瓷的研究

采用固相合成法制备了 ( 1-y)Ca1 -xLa2x/ 3 TiO3 -yCa(Mg1 / 3 Nb2 / 3 )O3 系列微波介质陶瓷材料 ,研究了复合系统的微波介电性能、烧结性能和微观结构。研究结果表明 :在y =0 .4～ 0 .6范围内 ,体系形成了单一的钙钛矿结构 ;当复合体系组成 0 .5Ca0 .6La0 .2 67TiO3 -0 .5Ca(Mg1 / 3 Nb2 / 3 )O3 时 ,在 14 0 0℃下烧结保温 4小时所得到材料的微波介电性能最佳 ;εf=5 5 ,Q×f =45 0 0 0GHz( 7.6GHz下 ) ,τf=0 .0 4ppm/℃。     

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/℃.     

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/℃。     

Low-Fired (Zn,Mg)TiO3 Microwave Dielectrics

A dielectric ceramic comprised of (Zn_{1- x} Mg _x )TiO₃ ( x = 0 to x = 0.5) with low sintering temperature and promising microwave properties was prepared by applying a semichemical synthesis route and a microbeads milling technique. X-ray diffractometry and thermal analyses results indicated that the phase stability region of the hexagonal (Zn,Mg)TiO₃ extended to higher temperatures as the amount of magnesium increased. The dielectric properties in this system exhibited a significant dependence on the sintering conditions, especially near the phase decomposition temperature. From 950°C, the temperature compensation characteristics occurred as the phase composition changed from hexagonal (Zn,Mg)TiO₃ to two phases: (Zn,Mg)₂TiO₄ and rutile. The magnesium content for zero temperature coefficient (tau_f) was ~3 mol% at 950°C; however, tau_f increased with the sintering temperatures because of the shift of the decomposition temperature.     

The Role of Microstructure on Microwave Dielectric Properties of (Ba,Sr)TiO3 Ceramics

Microstructural effects on the microwave dielectric properties of (Ba_0.4Sr_0.6)TiO₃ (BST) polycrystalline ceramics were investigated, focusing on the grain size. Sintering temperatures between 1350°C and 1500°C have a strong effect on the permittivity (880 < ε_r < 990), quality factor (570 GHz < Q×f < 1150 GHz), and temperature coefficient of resonant frequency (3920 ppm/°C < τ_f < 4560 ppm/°C) at microwave frequency (≈1.4 GHz). The tunable permittivity characteristics (measured at 10 kHz), were also found to be sensitive to the sintering process, demonstrating the possibility of tailoring material property by designed processing. In addition, the effect of the sintering process on grain structure was investigated by XRD calculation and Raman scattering characterization. Less confined phonons were believed to contribute to the enhanced microwave performance as an intrinsic effect (grain size effect), for samples with higher sintering temperature and longer dwell time. On the contrary, the macroscopic properties tend to saturate (or deteriorate), for samples at intensified sintering condition, being thought to be dominated by the extrinsic factors (such as the abundant defects in large grains), as confirmed by the SEM observations.     

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/℃。     

(1-x)Ca_(15/16)Sr_(1/16)TiO_3-xLi_(1/2)Nd_(1/2)TiO_3陶瓷的相组成、显微结构及微波介电性能

采用传统固相法合成了(1-x)Ca_(15/16)Sr_(1/16)TiO_3-xLi_(1/2)Nd_(1/2)TiO_3(CST-LNT)系列微波介质陶瓷材料,研究了该系列材料的物相组成、显微结构及微波介电性能。XRD分析结果表明所有样品均为钙钛矿结构,无二次相出现。随着Li_(1/2)Nd_(1/2)TiO_3的加入,陶瓷平均晶粒尺寸下降,表明Li_(1/2)Nd_(1/2)TiO_3会抑制晶粒生长。随着x的增加,介电常数下降,频率温度系数向负方向移动。当x=0.85时,1250℃保温4 h可以得到优良的微波介电性能:ε_r=125.4,Q×f=2230GHz,τ_f=+14.4 ppm/℃。     

Study of Dielectric Properties of (Sr1-xPbx)TiO3: MgO Composites for Field Tunable Devices

(Sr_1-xPb_x)TiO₃ (SPT) ceramics have low loss tangents and high dielectric tunabilities under DC bias fields at room temperature, but they have the disadvantage of high dielectric constants. In order to exploit these materials for microwave applications, the reduction of dielectric permittivities is necessary. Thus, the composites of the SPT system by the addition of a non-ferroelectric oxide such as MgO were prepared and electrical properties were measured. Loss tangents of the composite sintered at the same temperature as SPT's sintering were less than 0.3% in paraelectric region just above the transition temperature and the dielectric tunabilities of ~20% at 20 kV/cm and ~35% at 40 kV/cm were observed at 10 kHz.     

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.