鋰鎂鈦基尖晶石結(jié)構(gòu)微波介質(zhì)陶瓷的固溶改性研究.pdf

1、本文以Li4Ti5O12-Mg2TiO4基微波介質(zhì)陶瓷為研究對(duì)象,運(yùn)用XRD、SEM、EDS等測(cè)試手段分析陶瓷不同組分對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)、相成份和微波介電性能的影響。通過Li4Ti5O12-Mg2TiO4與ZnAl2O4復(fù)合,研究各個(gè)組分對(duì)復(fù)合體系的影響。
　　確定Li4Ti5O12的預(yù)燒條件為:950℃下保溫3小時(shí);Mg2TiO4和ZnAl2O4-Mg2TiO4的預(yù)燒條件為:1150℃下保溫3小時(shí)。
　　在1200℃合成了不

2、同配比的xLi4Ti5O12-(1-x)Mg2TiO4固溶相。研究發(fā)現(xiàn)在0.3～0.7的范圍內(nèi)Li4Ti5O12和Mg2TiO4固溶度很高。隨著Li4Ti5O12在陶瓷體系中的含量不斷增加,固溶體系的介電常數(shù)在不斷增加,當(dāng)x>0.6時(shí),介電常數(shù)開始下降。Q×f值也是先增大,后減小。最佳的配比和燒結(jié)溫度為:0.5Li4Ti5O12-0.5Mg2TiO4在1200℃下保溫3小時(shí),微波介電性能為:εr=24.43,Q×f=47138GHz,τ

3、f=+4.07ppm/oC。不同燒結(jié)溫度對(duì)0.5Li4Ti5O12-0.5Mg2TiO4陶瓷體系的影響是:在1100℃～1250℃的范圍內(nèi),陶瓷的介電常數(shù)和致密度都隨著溫度的上升而不斷增加。陶瓷的Q×f值隨著溫度的上升,先增大后減小,在1200℃時(shí)Q×f值最大:Q×f=47138GHz。陶瓷的諧振頻率溫度系數(shù)隨燒結(jié)溫度的變化不大。
　　研究了Li4Ti5O12-(ZnAl2O4-Mg2TiO4)復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)和微波介電性能。在不同

4、燒結(jié)溫度下yLi4Ti5O12-(1-y)(0.7ZnAl2O4-0.3Mg2TiO4)陶瓷的主相為:Li2BTi3O8(B=Zn、Mg、ZnxMg1-x)、AAl2O4(A=Zn、Mg、ZnxMg1-x),幾相都是立方尖晶石型結(jié)構(gòu),溫度的升高有利于Li2BTi3O8和AAl2O4之間能形成尖晶石固溶體。研究發(fā)現(xiàn),體系中Li4Ti5O12含量的增加有助于降燒,但是過量的Li4Ti5O12會(huì)使得陶瓷晶粒過度生長,使陶瓷體系的相成分和結(jié)構(gòu)復(fù)

5、雜化。當(dāng)y=0.5,燒結(jié)溫度為1150℃時(shí),陶瓷獲得最佳微波介電性能:εr=21.66,Q×f=29345GHz,τf=-13.28ppm/℃。
　　研究ZnAl2O4含量對(duì)體系的影響。當(dāng)y=0.1～0.4時(shí),體系中ZnAl2O4含量較多,陶瓷的介電常數(shù)、致密度和Q×f值都具有有先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)y=0.5～0.8時(shí),陶瓷的Q×f值變化規(guī)律較復(fù)雜:y=0.5～0.7時(shí),Q×f值隨溫度的增加,先增大后減小,最后再增大;y=0.8