论文部分内容阅读
随着雷达技术以及微波通信的快速发展，微波介质谐振器材料的研究向着微波高端方向发展。MgTiO3陶瓷是一种具有优良的微波介电性能的微波介质陶瓷，是目前典型的高品质因素微波介质陶瓷体系之一。然而，MgTiO3陶瓷依旧存在介电常数偏低、频率温度系数为负以及烧结温度偏高的问题，限制了它的应用。本论文通过对MgTiO3-SrTiO3陶瓷进行A位离子掺杂与取代，在降低其烧结温度的同时，进一步优化其微波介电性能。采用固相法制备了（1-x）MgTiO3-xSrTiO3（MST，x=00.065mol）基微波介质陶瓷，并添加低熔点氧化物作为离子掺杂、取代及烧结助剂，研究不同量的烧结助剂及掺杂离子对MST体系微波介质陶瓷烧结性能、晶相组成、显微结构及微波介电性能的影响。研究发现在所研究的组成范围内MgTiO3-SrTiO3并未形成固溶体，而是以MgTiO3为主晶相，SrTiO3为次晶相，而且随着添加量x的增加，中间相MgTi2O5的衍射峰逐渐减弱，同时陶瓷的体积密度、介电常数εr、谐振频率温度系数τf都呈增加趋势，但无载品质因素与谐振频率的乘积Q×f的值随添加量的增加呈下降趋势。当x=0.035mol时，陶瓷可在1380℃保温2h烧结，此时陶瓷获得近零的频率温度系数: τf=-2.8×10-6/℃、高的品质因素: Q×f=16714GHz和介电常数: εr=21.5。采用固相反应法制备了0.965MgTiO3-0.035SrTiO3（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，且并没有改变陶瓷的主晶相。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MgTi2O5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y=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=16689GHz，τf=-4.52×10-6/℃。采用传统电子陶瓷制备方法研究了Co2O3（1.55.0wt%）掺杂的0.965MgTiO3-0.035SrTiO3（MST）微波介质陶瓷，分析了Co2O3含量对MST陶瓷的烧结性能、晶相结构、显微形貌以及微波介电性能的影响。研究结果表明：添加了Co2O3的MST陶瓷的仍然以MgTiO3为主晶相， SrTiO3为次晶相，陶瓷的体积密度有所增加，表明Co2O3的掺杂促进了MST陶瓷的烧结。随着Co2O3掺杂量的增加，陶瓷介电常数略有下降，频率温度系数以及品质因素增加，同时中间相MgTi2O5的逐渐减少至完全消失。当Co2O3掺杂量为3.0wt%时，MST陶瓷的烧结温度由1380℃降低到1290℃，并具有优良的微波介电性能：频率温度系数τf=-2.53×10-6/℃，高的品质因素Q×f=19006GHz，和介电常数εr=20.5。