Cu2+离子A位取代对MgTiO3陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相反应制备了Mg_1-xCu_xTiO₃(0.00≤x≤0.20)微波介电陶瓷,研究CuO烧结助剂对MgTiO₃陶瓷的微观结构和微波介电性能的影响。实验结果表明,CuO中的Cu²⁺离子会进入到MgTiO₃晶格中并取代Mg²⁺,形成Mg_1-xCu_xTiO₃固溶体。由于液相效应,适量的CuO可以促进MgTiO₃陶瓷的致密化烧结,降低其烧结温度。Cu²⁺离子的A位取代会改变样品的TiO₆八面体扭曲度。随着Cu²⁺离子含量的增加,会使MgTiO₃陶瓷的结构稳定性降低。随着CuO含量的增加,晶粒的不均匀生长和液相的出现导致样品的品质因数(Qf)下降。同时,Mg_1-xCu_xTiO₃陶瓷的相对密度、结构稳定性和平均共价度的降低也会恶化陶瓷的Qf值。样品的介电常数(ε_r)与离子极化率、杂相和TiO₆八面体扭曲度相关。样品的谐振频率温度系数(τ_f)随TiO₆八面体扭曲度的增加而减小。当x=0.08时,样品可在1 150℃实现致密化烧结,且τ_f值改善至-3.4×10^-5℃^-1。