用于相控陣天線移相器的復(fù)相鐵電陶瓷研究.pdf

1、隨著航空、航天技術(shù)及軍事需求的發(fā)展，作為相控陣天線重要部件的移相器應(yīng)具備更高的性能。BST鐵電材料是未來(lái)最有前途的移相器材料，但過(guò)高的介電常數(shù)限制了其使用，通常添加金屬氧化物和稀土氧化物制成復(fù)相BST陶瓷以進(jìn)行改性。目前鐵電陶瓷的制備方法多為固相合成法，因組分混合不均勻及晶粒過(guò)大，影響材料的介電性能，因此陶瓷制備及配方設(shè)計(jì)是目前研究的重點(diǎn)。 本文采用溶膠-凝膠法制備Ba0．5Sr0．5TiO3，在BST溶膠形成過(guò)程中，液相引入需

2、摻雜的稀土元素離子，在BST凝膠過(guò)程中加入MgO粉體，形成凝膠包裹粉體，經(jīng)預(yù)燒、冷等靜壓成型、無(wú)壓燒結(jié)制得摻雜稀土氧化物的BST/MgO復(fù)相陶瓷。采用DTA/TGA、FI-IR、XRD研究凝膠晶化過(guò)程，XRD、TEM、SEM分析物相、粉體形貌、陶瓷微觀結(jié)構(gòu)，采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試陶瓷的微波介電性能。研究表明： ABO3型結(jié)構(gòu)的BST主要形成于550℃-650℃，在其形成過(guò)程中，會(huì)生成BaCO3和SrCO3，高溫下BaCO3和S

3、rCO3分解成BaO和SrO，并與TiO2反應(yīng)生成BST，凝膠預(yù)燒溫度為750℃，陶瓷燒結(jié)工藝為1300℃保溫2h，陶瓷晶粒尺寸為2-5μm，相對(duì)密度達(dá)到97%。 由于三種稀土元素的離子半徑不同，La3+和Y3+在摻雜量<0．6wt%和<0．4wt%時(shí)取代A位，在>0．8wt%和>0．6wt%時(shí)取代B位，陶瓷晶面間距隨La2O3和Y2O3增加先減小后增大；Ce4+只能少量取代A位，陶瓷晶面間距隨CeO2增加只是略微減小。La2O

4、3和CeO2摻雜可以減小晶粒尺寸，Y2O3和CeO2摻雜可以提高陶瓷密度。 介電常數(shù)隨La2O3和CeO2摻雜量的增加先減小后增大，隨Y2O3摻雜量的增加先增大后減??；介電損耗隨La2O3和Y2O3摻雜量的增加先減小后增大，隨CeO2摻雜量的增加波動(dòng)減小，La2O3和CeO2可以降低陶瓷的介電損耗。 復(fù)合摻雜時(shí)，三種稀土氧化物對(duì)介電性能的影響與單獨(dú)摻雜時(shí)不同。正交實(shí)驗(yàn)表明：在介電常數(shù)和介電損耗上的影響大小順序分別是La2