巖鹽結(jié)構(gòu)微波介質(zhì)陶瓷的制備及改性研究.pdf

1、本文采用傳統(tǒng)固相合成法，系統(tǒng)地研究了以Li3Mg2NbO6和Li2TiO3為代表的巖鹽結(jié)構(gòu)體系的微波介質(zhì)陶瓷，實驗結(jié)果表明相組成及摻雜對其微波介電性能產(chǎn)生較大的影響。
　　本文研究了Zn2+對Li3Mg2NbO6微波介質(zhì)陶瓷的摻雜改性，通過改變Zn2+不同摻雜量確定了最佳配方。由于摻雜離子Zn2+的半徑比Mg2+略大，導(dǎo)致Li3Mg2NbO6陶瓷的晶格發(fā)生畸變，從而促進(jìn)了Q×f值的極大提高，同時還略微降低了該體系的燒結(jié)溫度。當(dāng)Zn

2、2+的摻雜量為8mol％，陶瓷樣品在1120℃燒結(jié)獲得了最好的微波介電性能:εr=17.2，Q×f=142331GHz，τf=-23.2ppm/℃。在此基礎(chǔ)上添加0.5wt％低燒助劑0.17Li2O-0.83 V2O5后，其可在925℃燒結(jié)得到較好的微波介電性能:εr=14，Q×f=83395GHz，τf=-37.2ppm/℃。于此同時，該低燒樣品又與Ag電極具有良好的化學(xué)兼容性。
　　基于上述實驗結(jié)果，由于Li3(Mg0.92Z

3、n0.08)2NbO6陶瓷的諧振頻率溫度系數(shù)τf仍然較負(fù)，本文進(jìn)一步研究了添加Ba3(VO4)2對其微波介電性能和燒結(jié)溫度的影響。XRD結(jié)果表明在全組成范圍內(nèi)，由于Li3(Mg0.92Zn0.08)2NbO6與Ba3(VO4)2的晶體結(jié)構(gòu)不同，使二者形成了復(fù)相陶瓷。由于Ba3(VO4)2較低的介電常數(shù)和Q×f值以及正的可值，導(dǎo)致該體系的介電常數(shù)εr和Q×f值均降低，而諧振頻率溫度系數(shù)τf的符號向正方向偏移。同時由于Ba3(VO4)2的加

4、入，引起部分V5+擴散至基體主晶相中，從而明顯降低了體系的燒結(jié)溫度。當(dāng)添加30vol％的Ba3(VO4)2在950℃燒結(jié)后，其微波介電性能:εr=16.3，Q×f=50084GHz，τf=1.5ppm/℃。同時，該復(fù)相體系與Ag電極也具有很好的化學(xué)兼容性。
　　另外，本文還系統(tǒng)地研究了(Al0.5Nb0.5)4+摻雜取代對Li2TiO3陶瓷微結(jié)構(gòu)和微波介電性能的影響。實驗結(jié)果表明Al3+和Nb5+的共取代對Li2TiO3的微觀形貌

5、產(chǎn)生了明顯的影響。微裂紋的消除和晶粒的長大是其Q×f值提高的主要原因。在固溶體組成范圍內(nèi)，介電常數(shù)εr和τf的降低分別歸因于離子極化和晶胞體積的變化。當(dāng)(Al0.5Nb0.5)4+摻雜量為15mol％時，陶瓷樣品在1150℃燒結(jié)取得了最佳的微波介電性能:εr=21.2，Qf=181800GHz，τf=12.8ppm/℃。當(dāng)加入6wt％的BaCu(B2O5)后，樣品的燒結(jié)溫度可明顯降低至950℃，同時也兼具較優(yōu)異的微波介電性能:εr=20