CaTiO3-NdAlO3微波陶瓷的制備與介電性能研究.pdf

1、CaTiO3-NdAlO3(CTNA)系中介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，具有優(yōu)異的微波介電性能，在現(xiàn)代移動(dòng)通信、數(shù)字電視接收系統(tǒng)以及軍事雷達(dá)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，人們對(duì)該體系微波介質(zhì)陶瓷的研究越來越多。但是目前，該體系陶瓷還普遍存在燒結(jié)溫度高、性能（Qf值）穩(wěn)定性較差、精細(xì)結(jié)構(gòu)尚未完全確認(rèn)等問題。因此，本文采用固相反應(yīng)法制備了0.7CaTiO3-0.3NdAlO3(CTNA30)陶瓷，研究了制備工藝、A位離子取代置換及摻加低熔點(diǎn)助燒劑對(duì)CTNA

2、30陶瓷燒結(jié)性能、物相組成、顯微結(jié)構(gòu)及微波介電性能的影響，得到以下結(jié)論:
　　 采用二次合成法制備CaTiO3和NdAlO3陶瓷粉體，再經(jīng)不同溫度預(yù)燒和燒結(jié)，制得0.7CaTiO3-0.3NdAlO3(CTNA30)陶瓷。隨預(yù)燒溫度的升高，CTNA30陶瓷的體積密度、εr逐漸減小，Qf值先升高后降低，在1140℃預(yù)燒時(shí)得到最大值，τf變化不大。CTNA30陶瓷在1140℃預(yù)燒，1450℃燒結(jié)，保溫3h得到較好的微波介電性能:εr

3、=49.61,Qf=66527GHz,τf=-0.75 ppm/℃。
　　 Sm3+、Ce4+對(duì)CTNA30陶瓷的進(jìn)行A位Nd3+置換取代，采用一次合成法制備0.7CaTiO3-0.3NdAlO3(CTNA30)、0.7CaTiO3-0.3SmxNd1-xAlO3(CTSNA)和0.7CaTiO3-0.3CexNd1-xAlO3(CTCNA)陶瓷。CTNA、CTSNA系、CTCNA系陶瓷在1450℃燒結(jié)均形成正交晶系的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)

4、。CTNA30陶瓷和CTCNA系列陶瓷在1450℃致密燒結(jié)，CTSNA系列陶瓷在1480℃致密燒結(jié)。CTSNA系陶瓷的τf比CTNA30陶瓷更接近零，CTCNA系陶瓷的介電常數(shù)高于CTNA30陶瓷，但CTSNA系和CTCNA系陶瓷綜合微波介電性能不及CTNA30。CTNA30陶瓷在1255℃預(yù)燒，1450℃燒結(jié)，保溫3h，得到最佳微波介電性能為:εr=52.1，Qf=67028GHz，τf=6.28 ppm/℃。
　　 摻加V2

5、O5助燒劑燒結(jié)CTNA30陶瓷。陶瓷均為正交鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。摻加V2O5使陶瓷致密燒結(jié)溫度從1450℃降低到1410℃。摻加0.2wt％ V2O5的CTNA30陶瓷，在1255℃預(yù)燒，1410℃燒結(jié)，保溫3h，具有較好的微波介電性能:εr=49.7，Qf=63198GHz,τf=2.91 ppm/℃。
　　 摻加B2O3助燒劑燒結(jié)CTNA30陶瓷。當(dāng)摻雜少量B2O3時(shí)，陶瓷為正交鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，隨著B2O3添加量增加到2 wt％時(shí)，出現(xiàn)