Li2MgTi3O8系微波介质陶瓷低温烧结研究

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Li2MgTi3O8(LMT)系微波介质陶瓷烧结温度较低并且微波介电性能优异,因此是较理想的LTCC材料。添加烧结助剂MBS、ZBS、CaF2、H3BO3,有效降低了LMT系微波介质陶瓷的烧结温度,实现了低温烧结(烧结温度为925℃)。研究了不同烧结助剂及不同添加量对Li2MgTi3O8陶瓷烧结特性和微波介电性能的影响,确定了各种烧结助剂的最佳添加量。当添加2.0wt%的MBS时,烧结温度为925℃,LMT系陶瓷的微波介电性能:εr=24.5,Q×f=29,300GHz,τf=18ppm/℃。添加0.5wt%的ZBS时,在925℃烧结保温4h,LMT系陶瓷获得了接近零的τf值;掺杂3.0wt%的ZBS时,将LMT系陶瓷烧结温度降低至925℃,Q×f达到24,800GHz。添加0.5wt%的H3BO3时,LMT系陶瓷的烧结温度降低至925℃,微波介电性能:εr=24.7,Q×f=19,010GHz,τf=-3.5ppm/℃。添加复合烧结助剂明显降低了LMT系陶瓷的烧结温度,并改善了其微波介电性能。分别添加复合烧结助剂H3BO3和ZnO及LiF和MgO,研究其种类和添加量对LMT系陶瓷烧结特性、微波介电性能、物相组成及微观结构的影响。当添加4wt%ZnO和3wt%H3BO3时,LMT系陶瓷的烧结温度降低至900℃并且获得较好的微波介电性能:εr=27.7,Q×f=32,000GHz,τf=-8.2ppm/℃。当添加3wt%MgO和3wt%LiF时,LMT系陶瓷的烧结温度降低至825℃,获得了最佳的微波介电性能:εr=25.69,Q×f=57,100GHz,τf=-4.3ppm/℃。对LMT-SnO2系陶瓷低温烧结及微波介电性能进行了研究。研究了制备工艺对Li2Mg(Ti1-xSnx)3O8陶瓷的微波介电性能影响,优化了制备工艺条件,确定烧结温度为1100℃、二次球磨时间为4h、5501100℃之间升温速度为5℃/min,Li2Mg(Ti1-x Snx)3O8陶瓷具有较好的微波介电性,当x=0.15时,获得最大Q×f值为63,000GHz。研究了烧结助剂ZBS对Li2Mg(Ti0.85Sn0.15)3O8陶瓷微观结构和微波介电性能的影响。添加3wt%的ZBS时,烧结温度降低至950℃,获得了晶粒大小均匀致密的LMT-SnO2系陶瓷,最佳微波介电性能为εr=25.6,Q×f=49,100GHz,τf=1ppm/℃。
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