Zn0.99Cu0.01Al2O4-TiO2基微波介质陶瓷的研究

以分析纯ZnO、CuO、Al2O3以及TiO2为原料,采用传统固相法制备了(1-x)Zn0.99Cu0.01Al2O4-xTiO2(ZCAT,x=0-0.25)微波介质陶瓷.研究了不同TiO2的添加量对ZCAT陶瓷烧结性能、晶相组成、显微结构以及微波介电性能的影响.研究结果表明:Zn0.99Cu0.01Al2O4与TiO2以两相的形式共存,不会形成固溶体;烧结温度随着TiO2添加量的增大显著降低;ZCAT陶瓷的体积密度、品质因数随着TiO2含量的增多而减小,介电常数则随着TiO2含量的增多而增大,添加适量TiO2将ZCAT陶瓷的频率温度系数调节至近零.当x=0.23时,陶瓷可在1380℃烧结3h后获得最佳的微波介电性能:介电常数εr=11.4,品质因数Q ×f=38155 GHz以及谐振频率温度系数Υf=-2.4×106/℃.     

高品质因素MgTiO3-SrTiO3系微波陶瓷介电性能的研究

以分析纯MgO、TiO2、SrCO3为原料,采用固相法制备了(1-x)MgTiO3-xSrTiO3(x=0～0.065)系列微波介质陶瓷材料,研究了添加SrTiO3后,体系的晶相组成、显微结构、微波介电性能之间的变化规律。研究表明,随着SrTiO3添加量的增加,陶瓷的体积密度、介电常数εr、谐振频率温度系数τf都呈增加趋势,但无载品质因素与谐振频率的乘积Q×f的值随添加量的增加呈下降趋势。当x=0.035时,陶瓷可在1380℃保温2 h烧结,此时陶瓷获得近零的频率温度系数:τf=-2.8×10-6/℃、高的品质因素:Q×f=16714 GHz、介电常数:εr=21.5。     

柠檬酸盐法制备超细Zn(Al)O的微波介电性能研究

本文研究了利用柠檬酸盐法制备的Zn(Al)O的介电性能.XRD分析显示先驱体燃烧后制成了单相的Zn(Al)O.热重分析显示先驱体易发生不完全燃烧,产生炭黑残留.燃烧产物经600℃,90min加热除去炭黑.2～18GHz的介电谱测量结果显示含炭黑的Zn(Al)O的复介电常数无论实部还是虚部均高于不含炭黑Zn(Al)O;介电谱还显示Zn(Al)O分别在X、Ku波段存在两个损耗峰.其中X波段的损耗峰位易受炭黑的影响,发生移动;Ku波段的损耗峰较稳定.文章理论计算Zn(Al)O微波吸收率.显示出Zn(Al)O对微波具有良好的透波作用.因此,当Zn(Al)O做红外反射材料时,不影响底层材料对微波的吸收.     

Al2O3掺杂对Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375TiO3微波介电性能的影响

采用固相烧结法制备了掺杂Al2O3的Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375Ti O3微波介质陶瓷。研究了Al2O3掺杂对Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375Ti O3的助烧效果、物相结构、显微组织和微波介电性能的影响规律。结果表明:Al2O3的添加降低了Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375Ti O3陶瓷的烧成温度,但对物相基本无影响。此外,高含量Al2O3的添加能促进晶粒细化。此体系陶瓷的最佳介电性能为:Al2O3含量为0.9wt%且烧成温度为1250℃时,εr=110.8、Q·f=4159.6 GHzτf=49.4 ppm/℃。     

硼酸对BaAl2Si2O8陶瓷相转变和微波介电性能的影响

采用传统固相烧结工艺制备BaAl2Si2O8(BAS)基微波介质陶瓷。研究添加H3BO3对BaAl2Si2O8基微波介质陶瓷的烧结特性、相转变、微波介电性能以及微观结构的影响。结果表明,H3BO3可以将BAS陶瓷烧结温度降低200℃左右,可以有效促进六方钡长石向单斜钡长石转变。当H3BO3添加量为10mol%时,具有最佳的综合微波介电性能,εr=6.3,Q×f=14700 GHz。H3BO3添加量为30mol%时,τf值最接近零值,为-13 ppm/℃。     

B2O3-CuO-Li2CO3对CSLST陶瓷微波介电性能影响的研究

研究了添加5;B2O3-CuO基础上再添加不同含量的Li2CO3 复合烧结助剂对(Ca0.9375Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)陶瓷的烧结行为及微波介电性能的影响.研究结果表明:添加复合烧结助剂的陶瓷烧结后其晶相仍呈斜方钙钛矿结构.在不劣化微波介电性能的条件下,陶瓷的烧结温度可降至950 ℃,随Li2CO3含量的增加,添加复合烧结助剂的CSLST陶瓷的体积密度和介电常数εr 逐渐降低.当Li2CO3添加量为0.5 ;时,在950 ℃保温5 h,所制得的陶瓷具有优良的微波介电性能:εr=84.7,Qf=1929 GHz,τf=28.76×10-6 /℃.     

ZnO-B2O3-SiO2玻璃对硅酸锌陶瓷结构与微波介电性能的影响

研究了不同添加量的ZnO-B2 O3 -SiO2 (ZBS)玻璃作为烧结助剂对硅酸锌陶瓷的结构及微波介电性能的影响.研究结果表明:添加ZnO-B2 O3-SiO2玻璃的陶瓷烧结后其主晶相仍呈硅锌矿结构,并且硅酸锌陶瓷的烧结温度从1300℃降低到900℃.随着玻璃添加量的增加,陶瓷的介电常数(εr)和品质因数(Qf)呈逐渐降低的趋势,当玻璃添加量为20 wt;时,900℃保温2h所制备的陶瓷具有较优良的微波介电性能:εr=6.85,Qf =31690 GHz,τf=- 28×10-6/℃,在低温共烧陶瓷领域有着潜在的应用价值.     

Li0.5Bi0.5MoO4对Li2Zn2(MoO4)3陶瓷的微波介电性能影响

采用传统固相反应法制备了xLi_0.5Bi_0.5MoO₄-(1-x)Li₂Zn₂(MoO₄)₃ [xLBM-(1-x)LZM]复合陶瓷,研究添加不同质量分数(x=25%,30%,35%,40%和45%)的LBM对LZM陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:添加一定量的LBM不仅能将LZM的谐振频率温度系数(τ_f)调节近零,还能降低LZM的烧结致密化温度;LBM可与LZM共存,且不发生化学反应生成其他新相。随着LBM添加量增加,复合陶瓷的烧结致密化温度逐渐降低、体积密度先增大后减小、介电常数(ε_r)与τ_f逐渐增大而品质因数(Q×f)逐渐减小。当LBM添加量为40%时,LZM-LBM复合陶瓷在600 ℃烧结2 h获得最大体积密度为4.41 g/cm³,以及优异的微波介电性能:ε_r为13.8,Q×f为28 581 GHz,τ_f为-4×10^-6/℃。     

(Y0.99-xCe0.01Gdx)3Al5O12-Al2O3共晶的生长和性能研究

采用光学浮区法生长了质量较好(Y0.99-xCe0.01Gdx)3Al5O12-Al2O3共晶,直径约为7 mm,长度约为25 mm.通过XRD分析,结果表明共晶中只有Al2O3和YAG两种晶相;通过SEM观察表明,两种晶相在三维空间交错生长,形成自生互穿网络结构,共晶间距为10 μm左右.在室温下,进行了发射光谱和荧光寿命的测试,发现随着Gd3+浓度的增加,发射光谱发生了红移,最大发射波长从555 nm移至570 nm,荧光寿命为65 ns附近,并测试了共晶荧光体与大功率蓝光芯片匹配所得的光色性能.     

Nd2O3对Al2O3基复合陶瓷耐磨性能及微观结构的影响

在Ca O-Mg O-Si O2作为复合烧结助剂降低氧化铝陶瓷温度的前提下,研究不同添加量的稀土氧化物Nd2O3对陶瓷烧结温度、磨损率、显微结构的影响。通过设计Nd2O3在六铝酸钙中固溶和Nd2O3在Al2O3单晶表面扩散的实验,探索Nd2O3对氧化铝陶瓷耐磨性能影响的机理。结果表明:加入过量的Nd2O3会破坏晶界结合强度,导致陶瓷的耐磨性能变差;而少量Nd2O3的加入能有效提高晶界间结合强度和陶瓷的致密度,改善耐磨性能,耐磨性提高幅度约42.7%。     

高品质LaAlO3-SrTiO3系陶瓷微波介电性能的研究

采用固相反应法制备了高品质(1-x)LaAlO3-xSrTiO3(x=0.54 ～0.63)系列微波介质陶瓷,研究了SrTiO3含量对LaAlO3-SrTiO3系陶瓷结构与性能的影响.结果表明:当x取0.54 ～ 0.63时,LaAlO3与SrTiO3形成了赝立方钙钛矿结构固溶体;在最佳工艺条件下,试样结构致密,无气孔,晶界清晰;随着x值的增大,陶瓷的体积密度由5.45g/cm3降至5.28 g/cm3,εr由38.9增大到约48.35,τf由-12×10-6/℃增大至.19×10-6/℃,品质因数Q·f则由75057 GHz降至48629 GHz.当x=0.6时,材料在1550℃下保温3h获得最佳的微波介电性能:εr=45.27,Q·f=57677 GHz,τf=+1×10-6/℃.     

Mg3(Si1-xCex)2O7系复合陶瓷微波介电性能研究

采用固相反应法按式Mg3(Si1-xCex)2O7(x=0.2,0.3,0.4和0.5)制备了MgO-SiO2-CeO2系列微波介质陶瓷材料,研究了不同组分体系的相组成与结构、微观结构与微波介电性能之间的影响关系.结果显示:MgO-SiO2-CeO2体系在研究组分范围内的晶相主要由正交相的Mg2SiO4与立方相的CeO2组成;其中,当x=0.5时出现了少量的未知相;经EDS分析可知,该未知相是由Mg、Si、Ce和O元素组成的新相;随着x值的增加,体系εr和τf值在1350～1600℃烧结温度下的变化不明显,而体系的Q×f值则呈先降后升趋势.此外,尽管体系并未能确定形成RP相层状结构,但其研究结果仍对探索新型RP相微波介质材料具有借鉴作用.     

Al2O3掺杂对微波介质陶瓷Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3烧结特性和微波介电性能的影响

采用固相反应法在1300℃烧结4h得到了致密的具有钙钛矿结构的Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3微波介质陶瓷.通过X射线衍射仪、扫瞄电子显微镜和矢量网络分析仪系统的研究了不同含量Al2O3掺杂对Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3(CSLNT)陶瓷的烧结行为、晶体结构、显微形貌以及微波介电性能的影响.结果表明,对于CSLNT+ xwt;Al2O3陶瓷,随着Al2O3掺杂量的增加,介电常数(εr)有轻微的降低,而温度系数(τf)有所增加;由于第二相的出现导致了品质因子(Q·f)先增后减.当Al2O3掺杂量为2wt;时,其介电性能最佳的致密化烧结温度为1200℃,此时具有最佳的微波介电性能:εr=112.6,Q·f=1698 GHz和τf=31.9 ppm/℃.     

SrTiO3/Mg6Ti5O16复合陶瓷的微波介电性能研究

通过传统固相烧结法制备了xSrTiO3-(1-x)Mg6Ti5O16微波介质陶瓷,并研究其晶体结构、显微结构及微波介电性能.xSrTiO3-(1-x)Mg6Ti5O16复合陶瓷主要含有MgTiO3、SrTiO3和Mg6Ti5O16三相;复合陶瓷晶粒分布紧密,尺寸大小不均匀;适当增加SrTiO3含量可以有效提高介电常数和品质因数,并使谐振频率温度系数趋于正值.1420 ℃烧结的3.8;SrTiO3-96.2;Mg6Ti5O16复合微波陶瓷可获得最佳微波介电性能:εr=17, Q×f =42729 GHz和τf=5 ppm/℃.     

0.2wt% Bi2O3、CuO、B2O3对5Ca0.6La0.267TiO3-5Ca(Mg1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷的性能影响

采用传统的固相反应法,研究了三种烧结助剂Bi2O3、CuO、B2O3对5Ca0.6La0.267TiO3-5Ca(Mg1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷的烧结性能和介电性能的影响。实验结果表明,掺入0.2wt%的Bi2O3、CuO、B2O3产生了液相,有效地降低了体系的烧结温度。Bi2O3和CuO的加入没有改变烧结体的微观形貌,它们介电常数和品质因数随烧结温度的变化趋势和体积密度趋于一致,均在体积密度最大时最高。当温度大于1300℃时,加入0.2wt%B2O3试样有柱状晶体生成,并随着烧结温度的升高而增多,柱状晶体的存在可能促使Q×f值较大的提高,当烧结温度过高时(1350℃),由于柱状晶体过多使得烧结体不均匀导致Q×f值下降。Bi2O3、CuO、B2O3的加入没有改变烧结体的晶相组成,因此所有烧结体均有近零的温度系数。结果表明,加入0.2wt%B2O3的5Ca0.6La0.267TiO3-5Ca(Mg1/3Nb2/3)O3在1325℃烧结温度具有最佳的介电性能:εr=54.87,Q×f=55 726 GHz,τf=-0.6 ppm/℃。     

(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的微波介电性能研究

通过传统的固相反应法制备了(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷,系统地研究了LaAlO3含量的变化对陶瓷的晶体结构、微观结构和微波介电性能的影响.结果表明,LaAlO3含量的增加导致(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的晶格结构发生畸变,使得陶瓷的介电常数下降、Q·f值增加,并使其谐振频率温度系数向负值处发生偏移.LaAlO3的含量为x=0.33时,(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的烧结温度为1460℃,展示了良好的微波介电性能:εr=45.3、Q·f=36218 GHz、τf=-0.5 ppm/℃.     

退火工艺对0.9Al2O3-0.1TiO2微波介质陶瓷性能与结构的影响

采用反应烧结法制备0.9Al2O3-0.1Ti O2微波介质陶瓷,研究了退火时间,退火气氛对其物相组成、显微结构、微波介电性能的影响。结果表明:经过退火后,第二相Al2Ti O5分解,陶瓷的表面规整,致密度高;延长退火时间以及合适的退火气氛可以有效地提高0.9Al2O3-0.1Ti O2陶瓷的Q×f值。在空气气氛下,1350℃烧结4 h,氧气气氛下1100℃退火20 h的0.9Al2O3-0.1Ti O2微波介质陶瓷具备优异的介电性能:εr=12.50,Q×f=79812 GHz,τf=0.13 ppm/℃。     

ZnO-B2O3玻璃对0.95(Mg0.9Zn0.1)TiO3-0.05CaTiO3陶瓷烧结特性和微波介电性能的影响

采用传统的固相烧结工艺制备0.95(Mg0.9Zn0.1) TiO3-0.05CaTiO3陶瓷.研究了ZnO-B2O3玻璃掺杂对0.95(Mg0.9Zn0.1)TiO3-0.05CaTiO3陶瓷烧结特性、晶相成分、微观结构和微波介电性能的影响.适量的ZnO-B2O3玻璃掺杂能有效地降低烧结温度,促进致密化,从而提高微波介电性能.随着烧结温度的升高,密度、介电常数εr和Q×f值均达到最大值之后再逐渐减小.当ZnO-B2O3玻璃添加量为5wt;时,0.95(Mg0.9Zn0.1) TiO3-0.05CaTiO3陶瓷在1075℃烧结3h,获得最佳微波介电性能:εr=19.5,Q×f=62100 GHz,τf=-13 ppm/℃.     

SiO_2添加物对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的微观结构与介电性能的影响

采用传统固相反应法制备了不同SiO_2掺量的CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO) 陶瓷材料,并研究了SiO_2含量对CCTO陶瓷物相结构、微观形貌及介电性能的影响.结果表明:高温烧结时,SiO_2不会与CCTO发生固相反应,而作为第二相物质存在于CCTO陶瓷的晶界,并对CCTO陶瓷的微观结构产生不同程度的影响.CCTO陶瓷的介电常数和介电损耗随SiO_2含量的增多而相应减小.阻抗分析表明,CCTO陶瓷的晶粒电阻随SiO_2的掺入略有改变,而晶界电阻则随SiO_2的掺入而显著增大.分析认为,晶界电阻的增大是导致CCTO陶瓷介电损耗降低的主要原因.     

具有尖晶石结构的LiFeTiO4材料的烧结与微波介电性能的研究

采用固相反应法制备了致密的LiFeTiO4陶瓷材料,并在此基础上系统地考察了其晶体结构、微结构等因素对其微波介电性能的影响.研究表明,当烧结温度合适时,能够制备出单相尖晶石结构的陶瓷,并且其烧结温度和保温时间对其物相组成和相应的微波介电性能具有明显的影响.通过实验确定了形成单相的LiFeTiO4陶瓷材料所需的临界的烧结温度和保温时间参数,并且证实了当只有烧结温度和保温时间合适时,方可得到具备良好微波介电性能的材料,即在1090 ℃烧结2 h后所制备的材料的微波介电性能为ε=16.54,Q×f=15490 GHz(8.334 GHz), τf =-60.33×10-6/ ℃.