调节Ba(B'1/3 B"2/3)O3型微波介质陶瓷τf的方法

微波介质陶瓷是制作各种微波器件的关键材料.具有复合钙钛矿结构Ba(B'1/3 B"2/3)O3(B'=Mg,zn,Ni或Co;B"=Ta和Nb)型的微波介质陶瓷材料由于在很高的微波频率下具有极低的介电损耗而受到人们的重视.在总结前人研究成果并结合自己研究结果的基础上,从材料组成、结构、性能关系探讨了调节这类材料谐振频率温度系数的途径.     

微波介质陶瓷的介电损耗研究进展

综述了微波介质陶瓷介电损耗理论与实验研究的最新进展,讨论了陶瓷体系中气孔、第二相、杂质等微结构对介电损耗的影响,介绍了远红外光谱-阻尼谐振子模型在介电损耗研究中的应用以及双声子过程或多声子过程对介电损耗的贡献,并对微波介质陶瓷研究的发展做了展望.     

(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.     

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/℃.     

（Ba1-xSrx）（Zn1/3Nb2/3）O3微波介质陶瓷温度系数的异常

研究了（Ba1-xSrx）（Zn1/3Nb2/3）O3微波介质陶瓷温度系数的非线性变化以及异常的原因。根据CM公式，随着系统中Sr（Zn1/3Nb2/3）O3的增多，τc的异常是由于氧八面体的畸变导致的相转变（对称性降低）所造成的（晶体结构由无序立方相向有序赝立方相的连续变化）。相转变的发生相应影响了极化以及极化模式，这是造成τc异常的根本原因。     

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/℃.     

Ba6-3x(Sm1-yPry)8+2x Ti18O54微波介质陶瓷结构及性能的研究

本文研究了Ｂａ６－３ｘ（Ｓｍ１－ｙＰｒｙ）８＋２ｘＴｉ１８Ｏ５４（ｘ＝０．５,ｙ＝０．０、０．１、０．２）微波介质陶瓷的结构和性能。结果表明,在Ｓｍ－Ｐｒ系中Ｐｒ取代Ｓｍ形成了钨青铜结构的固溶体,随Ｐｒ取代量的增多,晶格常数呈线性增加趋势。最佳烧结温度确定为１４００℃。同时,随Ｐｒ的取代,介电常数得到提高,同时保持了低的损耗,并可以找到ｆ恰为零的最佳成分点。     

Ba（Mg1／3Ta2／3）O3微波陶瓷的损耗研究

本工作用ＸＲＤ，ＥＰＭＡ，ＳＥＭ等测试技术计算和示出了用不同活性粉料制备的Ｂａ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３微波陶瓷晶格中Ｂ位离子有序度和元素的面分布情况，对它们在Ｘ面下的电行为作了探讨。实验结果表明，ＢＭＴ陶瓷的微波损耗主要与其密度有序度和微观结构的均一度有关。     

微波介质陶瓷介电性影响因素的研究

讨论了微波介质陶瓷中介电性的影响因素.其中本征因素是微波介质陶瓷的完美晶体中能获得的微波介电特性,其损耗是最低的,可由微波电场与晶体振动的非简谐性相互作用计算得出;非本征因素则包括有序-无序度、杂质、晶格缺陷、微结构及晶粒大小等诸多因素.研究了目前微波介质陶瓷的国内外现状,对其今后发展趋势做了讨论.     

BaO-Ln2O3-TiO2体系微波介质陶瓷的成分与结构的关系

BaO-Ln2O3-TiO2体系高介电常数微波介质陶瓷属于类钙钛矿鸽青铜结构,其固溶体分子式为Ba6-3x-Lns 2xTi18O54.分析了结构中占据A1、A2位的离子种类及占有率随x值的变化规律.当x=2/3时,Ba2 离子和Ln3 离子分别占据A2位和A1位,离子占位处于有序状态,因而陶瓷的损耗最小.     

Al2O3添加剂对合成MgTiO3陶瓷相组成及介电性能的影响

研究了添加剂Al₂O₃对MgO和TiO_２合成MgTiO₃陶瓷烧结性、物相组成和微波介电性能的影响,XRD分析结果表明:没有添加Al₂O₃时,合成的MgTiO₃陶瓷中只含有MgTiO₃和MgTi₂O₅相;加入Al₂O₃后MgTiO₃陶瓷中除了MgTiO₃和MgTi₂O₅相外,还出现了MgAl₂O₄相,这是由于Al₂O3和 MgO发生固相反应．MgAl₂O₄的出现虽然阻碍材料的致密化并导致密度下降,但是可以降低反应烧结合成MgTiO₃陶瓷的相对介电常数和介电损耗．     

微波介质陶瓷粉体的合成方法研究

综述了目前合成微波介质陶瓷粉体的各种方法,包括熔盐法、微波合成法等“固相合成法”和溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、Pechini法等“湿化学合成法”以及结合两者的干湿混合法。介绍了各种合成方法的原理及应用,并对它们的优缺点进行了评价。在固相法中,熔盐法具有合成温度低、合成时间短、产物纯度高、粒度相对较小等特点,同时具有操作简单、易于工业化生产的优点而具有良好的发展前景。在湿化学法中,溶胶-凝胶法由于可以实现分子水平上的混合及得到纳米级的粉体,也具有十分巨大的潜在应用价值。     

(Ba_(1-x)Sr_x)(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷微结构对介电性能的影响

采用传统的固相烧结法制备(Ba1-xSrx)(Zn1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷,研究微结构对介电性能的影响.随着系统中Sr2+含量的增多,介电常数和温度系数发生异常呈现非线性变化,这是由于氧八面体的畸变而导致的相转变造成的,相转变的发生相应影响了极化以及极化模式.相转变及氧八面体畸变对介质损耗没有明显的影响,介质损耗受到Sr2+含量及烧结温度的影响较大.     

MgO/Eu2O3共掺杂对Al2O3陶瓷微波介电性能的影响

利用湿化学法制备了MgO/Eu₂O₃共掺Al₂O₃陶瓷, 研究了不同的MgO/Eu₂O₃掺杂量对Al₂O₃陶瓷物相组成、显微结构和微波介电性能的影响。结果表明: 适量的MgO/Eu₂O₃共掺有助于Al₂O₃的致密化和晶粒生长。在介电性能方面, MgO/Eu₂O₃共掺对Al₂O₃陶瓷的介电常数没有明显的影响, 但对介电损耗的影响显著。随着Eu₂O₃含量的增加, Al₂O₃陶瓷的Q×f值会呈现先增加后下降的变化趋势。0.05wt% MgO/0.10wt% Eu₂O₃共掺的样品在1590℃下保温4 h获得的微波介电性能最佳, ε_r~9.82, Q×f ~225, 225 GHz。Q×f值的这种变化可能与样品微观结构的变化相关。先是随着MgO/Eu₂O₃共掺量的增加, 晶粒尺寸不断增加, 晶界不断减少, 这有利于Q×f值的提高; 接着, 当MgO/Eu₂O₃共掺量进一步增加时, 晶粒尺寸不断下降, 晶界增多, 这会导致样品Q×f值的降低。另外, 应力和第二相也可能对Q×f值的变化产生影响。     

低介电常数微波介质陶瓷研究进展

综述了国内外低介电常数微波介质陶瓷近10年来的研究进展,总结了低介电常数微波介质陶瓷的晶体结构、成分体系和烧结工艺等相互之间的制约关系,以及对介电性能影响的规律;归纳了研究中存在的问题,并对其它的低介电常数微波介质陶瓷也进行了简要介绍.最后展望了低介电常数微波介质陶瓷今后的发展方向.     

烧结工艺对B2O3掺杂Ba1-xSrxTiO3梯度陶瓷介电性能的影响

研究了烧结温度及升温速率对氧化硼(B₂O₃)掺杂钛酸锶钡梯度陶瓷(Ba_1-xSr_xTiO₃,x=0-0.4,步长0.02)的致密化、晶粒尺寸及介电性能的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,在氧化硼挥发的同时致密化程度提高,从而居里峰提高且变得尖锐;随着氧化硼含量的增加,晶粒尺寸均匀长大、介电常数和介电损耗都增加;升温速率适中时,掺杂物的挥发、致密化进程及晶粒长大同步完成,梯度陶瓷介电性能才有效提高.此外,钛酸锶钡梯度陶瓷掺杂适量氧化硼明显降低烧结温度,比未掺杂相同成分的陶瓷烧结温度至少降低150℃,且介电损耗明显减小;梯度陶瓷的居里峰温度区间显著展宽,大大降低了该温区的介温系数,可望提高该系列陶瓷元器件精度及稳定性.