Ba[(Co0.7Zn0.3)1/3Nb2/3]O3基陶瓷微波介电性能和耐压性能研究

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本文以Ba[(Co0.7Zn0.3)1/3Nb2/3]O3(BCZN)基陶瓷体系作为研究对象,在传统固相法的基础上通过改变粉体制备工艺来改善体系的微波介电性能和耐压性能,通过向体系中添加玻璃相来降低体系的烧结温度,通过添加碳酸盐和氧化物来提高体系的耐压值。  为了改善体系的微波介电性能,本文分别采用传统固相反应法(TSSR)和水基凝胶注模辅助固相反应法(AGAS)制备BCZN基陶瓷粉体,研究了粉体制备工艺对体系的微波介电性能以及耐压性能的影响。结果发现,与TSSR相比,用AGAS法制备陶瓷粉体可以提高陶瓷的致密度,进而提高体系的品质因数和耐压值。最终用AGAS法制备得到的BCZN-0.4wt%CeO2陶瓷粉体成型在1500℃烧结得到的陶瓷性能为:Q×f=75843GH,εr=33.7,tf=7.4 ppm/℃,BDS=28.68 KV/mm。  为了降低体系的烧结温度,本文对BCZN体系进行ZBG和CBSG玻璃掺杂。结果表明:ZBG和CBSG玻璃掺杂都能在不同程度上降低体系的致密化烧结温度。BCZN-0.4wt%CeO2-0.5wt%ZBG在1400℃烧结得到的最佳性能为:εr=33.23,Q×f=23600 GHz,BDS=23.31 KV/mm。BCZN-0.4wt%CeO2-0.5wt%CBSG在1400℃烧结得到的最佳性能为:εr=33.26,Q×f=33600GHz,BDS=24.95 KV/mm。  为了降低体系的烧结温度,同时提高体系的耐压值,本文向BCZN体系中添加MnCO3和ZrO2。结果发现,BCZN-0.4wt%CeO2-1wt%MnCO3在1400℃烧结得到的最佳性能为:εr=34.08,Q×f=10800 GHz,BDS=27.74 KV/mm。ZrO2掺杂可以有效的降低陶瓷材料的晶粒尺寸,从而在显著降低体系烧结温度的同时得到较高的BDS。BCZN-0.4wt%CeO2-2wt%ZrO2在1350℃烧结得到最佳性能为εr=34.8,Q×f=4410 GHz,BDS=32.93 KV/mm。
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