BaO-Y-,2-O-,3--TiO-,2-系微波介質陶瓷的研究.pdf

1、微波介質陶瓷是指應用于微波頻段電路中作為介質材料，并完成一種或多種功能的陶瓷，是近幾十年發(fā)展起來的一種新型電子材料，它具有較低的微波介質損耗，高的介電常數(shù)和接近于零的諧振頻率溫度系數(shù)等特點。這幾年來，微波介質陶瓷的研究十分的活躍，已經成為目前功能陶瓷領域的研究熱點之一。 本論文從微波介質陶瓷的研究背景、發(fā)展狀況、基本特征、制備技術以及介電性能測試表征等方面對微波介質陶瓷材料進行了系統(tǒng)地綜述。在此基礎上，提出了以BaO-Y2O3-

2、TiO2系列為主要研究對象，系統(tǒng)深入地研究了包括材料的配方、制備工藝以及摻雜等對微波介電性能的影響，制備出了性能良好的微波介質陶瓷材料。 首先研究了不同配方BaO-Y2O3-kTiO2系微波介質陶瓷的性能變化，發(fā)現(xiàn)不同的k（k=3，4，4.5，5）值下BaO-Y2O3-kTiO2系列陶瓷的介電常數(shù)隨k值的增大逐漸的降低，同時損耗也相應降低，在k=3時有較高材料的介電常數(shù)εr＝331，但是相應的介電損耗也較大tanδ=0.024，

3、k=4時介電常數(shù)εr=78.3, 介電損耗tanδ=3×10-3，當k＝5時候介電常數(shù)進一步減小到εr=53，tanδ=9×10-4。同時頻率溫度系數(shù)隨著k值增大由τf=-280ppm/℃增大到τf=95ppm/℃。 在配方研究的基礎上選擇了介電常數(shù)較高、損耗較低的BaO-Y2O3-4TiO2、BaO-Y2O3-5TiO2兩組配方作為進一步研究的對象，研究了不同預燒溫度和燒結保溫時間對微波介質陶瓷材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)不同的預燒溫

4、度對陶瓷的相組成基本沒有什么影響，陶瓷主晶相都為燒綠石結構的Y2T2O7；并且在一定的溫度范圍內改變預燒溫度對材料介電常數(shù)的影響不大。但是燒結保溫時間對陶瓷材料的顯微結構及微波介電性能有重要的影響，隨著保溫時間的延長，陶瓷中殘余的氣孔逐漸被排除，晶粒逐漸長大，致密性進一步的提高，陶瓷的介電常數(shù)也有所增大。 BaO-Y2O3-4TiO2系列陶瓷在1240℃下保溫2～16h，εr由76.6增加到了79.5，BaO-Y2O3-5Ti

5、O2系列在1240℃下保溫2～16h，εr由52增加到53.5。同時介電損耗隨著保溫時間的延長也有較大的改善。BaO-Y2O3-4TiO2系列在保溫時間為8h時介電損耗最佳tanδ=1.2×10-3，BaO-Y2O3-5TiO2系列在保溫時間為8h時介電損耗最小tanδ=2×10-4。 最后對BaO-Y2O3-4TiO2 、BaO-Y2O3-5TiO2系陶瓷物相分析結果表明，這兩個系列陶瓷的主晶相有別于BaO-R2O3-TiO2

6、（R=Nd，Sm，La），BaO-Y2O3-TiO2系陶瓷的主晶相為燒綠石結構的Y2T2O7，而不是類烏青銅結構的相，因此本論文合成了Y2Ti2O7,并對其微波介電性能進行了研究，發(fā)現(xiàn)Y2Ti2O7具有較好得微波介電性能，但其燒結溫度較高、諧振頻率溫度系數(shù)較大。因此本文還通過摻雜Bi2O3來進一步改善其微波介電性能，并獲得了介電常數(shù)為82，介電損耗tanδ=5×10-4的（Bi0.2Y0.8）Ti2O7微波介質陶瓷。同時通過復合ZnNb