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/℃.     

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/℃。     

Mn掺杂Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3微波介质陶瓷介电性能的研究

采用传统固相法制备了MnO2掺杂Ca0.16Sr0.04Li04Nd04TiO3微波介质陶瓷,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、网络矢量分析仪和精密阻抗分析仪对微波陶瓷的物相结构、表面形貌、介电性能和电学微结构进行了分析.结果表明掺杂MnO2部分进入Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd04TiO3陶瓷晶格Ti4位中并导致衍射主峰衍射角向高角度轻微偏移,所得陶瓷晶粒大小约5 μm.随着MnO2含量的增加,观察到显著的Mn-Li氧化物杂相,过高的MnO2掺杂使得Ca0.16Sr0.04Li04Nd04TiO3陶瓷晶粒的主要生长方向由(200)变为(220).MnO2含量的增加使得陶瓷介电常数εr从140降至122,品质因子Qf从1450显著升至1960 GHz,谐振温度系数Τf较为稳定且均为40 ppm/℃左右.陶瓷内部由Li+陶瓷表面电学阻抗、晶界阻抗、晶壳和晶核形成的晶粒阻抗构成,其中晶界的电阻贡献主要来自于Li+挥发或析出形成的阳离子空位电导;晶壳和晶核电阻为电子-空穴与氧空位相互耦合形成的电导.微波陶瓷的介质损耗主要来自于晶粒区域晶核的高度半导化各构成电学微结构部件载流子束缚能力大小与活化能规律趋于一致.     

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/℃。     

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/℃。     

Li2CO3掺杂对0.94Mg2SiO4-0.06Ca0.9Sr0.1TiO3陶瓷微波介电性能的影响

采用传统固相反应法,研究了Li2CO3掺杂对0.94Mg2SiO4-0.06Ca0.9Sr01TiO3微波介质陶瓷的烧结性能和介电性能的影响.结果表明,烧结助剂Li2 CO3的引入未改变陶瓷的相组成.添加适量的Li2CO3可以促进烧结,烧结温度由1440℃降低到1355℃,而且介电性能也得到了优化,Q ×f值有明显的提高;过量Li2CO3的引入,降低了材料的致密性,增加了陶瓷的介电损耗.在1355℃烧结,保温3h,添加0.50wt; Li2 CO3的0.94Mg2SiO4-0.06Ca09Sr0.1TiO3陶瓷获得最佳的介电性能:εr=7.96,Q×f=96409 GHz(f=14.571 GHz),τf=+4.62 ppm/℃.     

Zn0.99Cu0.01Al2O4-SrTiO3微波陶瓷介电性能的研究

以分析纯Zn O、Cu O、Al2O3、Ti O2以及Sr CO3为原料,采用传统固相法制备了(1-x)Zn0.99Cu0.01Al2O4-x Sr Ti O3(ZCAST,x=0~0.045)微波介质陶瓷,利用X射线衍射仪、扫描电镜和网络分析仪对其结构、形貌和微波介电性能进行表征。研究了不同x值对ZCAST陶瓷相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。结果表明,ZCAST陶瓷的体积密度、介电常数εr随着Sr Ti O3含量的增多而增大。当x=0.04具有最佳微波介电性能:介电常数εr=14.12,品质因数Q×f=28700 GHz,频率温度系数τf=-1.8×10-6/℃。     

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%。     

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/℃.     

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 /℃.     

复合烧结助剂对CSLST微波介质陶瓷的性能影响

研究了复合添加12.5wt; Li2CO3-B2O3-CuO (LBC)玻璃和不同含量(0～4.0wt;) Bi2O3对(Ca0.9375Sr0.0625)0.3 (Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)微波介质陶瓷烧结特性、相组成和介电性能的影响,分析了CSLST陶瓷与银的共烧行为.结果表明:复合添加LBC玻璃和Bi2O3能有效降低CSLST陶瓷烧结温度至875℃,XRD分析结果显示添加0～ 1.0wt; Bi2O3有Cu3Ti3O和CaCu3Ti4O12新相产生,当Bi2O3的添加量大于2.0wt;,杂相消失.随着Bi2O3添加量的增加,陶瓷的频率温度系数Tf向负方向偏移.复合添加12.5wt;LBC玻璃和2.0wt; Bi2O3的CSLST陶瓷,在875℃保温5h烧结后,具有优良的微波介电性能:εr=78.9,Q×f=1852 GHz,τε=3×10-6/C.该材料与银共烧界面结合状况良好,无明显扩散,适合作为LTCC的材料.     

Sr2+置换改性Ca0.25(Li1/2Sm1/2)0.75TiO3陶瓷的微波介电性能研究

采用固相法制备了(Ca1-xSrx)0.25(Li1/2Sm1/2)0.75TiO3(CSLST-x)( x= 0～1/10)系列微波介质陶瓷材料,研究不同含量的Sr2+含量对该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能影响.在x=1/22～1/10范围内,Sr2+的掺杂不会改变晶体的结构;在1175～1200 ℃烧结时,相同烧结温度下随着Sr2+含量的增加,介电常数εr增大,无载品质因数与谐振频率乘积Qf值降低;置换离子Sr2+的添加使该体系的烧结温度降低了近200 ℃,并保持良好的微波介电性能.其中,x=1/16的CSLST陶瓷在1200 ℃烧结,保温5 h时具有较好的微波介电性能:εr=97.2,Qf=2490 GHz,τf =14.74 ppm/℃.     

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/℃。     

WO3掺杂对BST微波介质陶瓷性能的影响

采用固相反应法,研究了WO3掺杂对Ba4Sm9.33Ti18O54(简称BST)微波介质陶瓷相组成、显微结构、烧结性能与介电性能的影响.结果表明:适量添加WO3能通过不等价离子取代Ti位,产生晶格缺陷,促进离子扩散,不仅能有效降低BST陶瓷的烧结温度至1280 ℃,而且能减少氧空位的产生,降低介电损耗.同时适量WO3时有新相BaWO4生成,它的出现也有利于改善其介电性能.添加0.25wt; WO3的BST陶瓷在1280 ℃烧结3 h时取得最佳介电性能:εr=80.4,Q·f=11740.85 GHz,Υf=-23.3×10-6/℃.     

掺杂和包覆H3BO3对BZN陶瓷烧结和介电性能的影响

以Bi2O3、ZnO和Nb2O5粉末为原料,通过固相反应合成了以(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)为主晶相的陶瓷.分别以液相包覆法和固相混合法引入助烧剂B2O3降低BZN的烧结温度.研究了B2O3对BZN陶瓷的烧结和介电性能的影响.结果表明,液相包覆B2O3后,BZN陶瓷的烧结温度从1100℃降至900℃.H3BO3溶液的浓度为0.9 mol/L,900℃烧结3h所制BZN陶瓷的介电性能良好:εr=150,Q×f=228,τf=-362 ppm/.     

烧结助剂MnCO_3对0.80Sm(Mg_(1/2)Ti_(1/2))O_3-0.20Ca_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3微波介质陶瓷的性能影响

采用传统固相反应法,研究了烧结助剂MnCO3对0.80Sm(Mg1/2Ti1/2)O3-0.20Ca0.8Sr0.2TiO3微波介质陶瓷的烧结性能和介电性能的影响。结果表明,烧结助剂MnCO3的引入未改变陶瓷的晶相组成。添加适量的MnCO3可以降低体系的烧结温度,获得较优的性能;添加过量的MnCO3或烧结温度过高会产生微裂纹,增加了陶瓷的介电损耗,降低致密性。在1500℃烧结,保温3 h,添加0.50wt%MnCO3,0.80Sm(Mg1/2Ti1/2)O3-0.20Ca0.8Sr0.2TiO3陶瓷获得最佳的介电性能:εr=29.80,Q×f=56900 GHz,τf=7.53 ppm/℃。     

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。     

(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/℃.     

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/℃.     

ZnO掺杂对0.7CaTiO3-0.3NdAlO3微波介质陶瓷低温烧结及介电性能的影响

采用固相法制备0.7CaTiO3-0.3NdAlO3微波介质陶瓷,研究添加不同含量纳米ZnO对其烧结特性和微波介电性能的影响.结果表明,掺入ZnO烧结温度降低了100℃,随着ZnO掺量增加,样品介电常数εr和谐振频率温度系数τf减小,品质因数(Q×f)先增大后减小.掺入1.5wt;的ZnO在1350℃烧结4h时性能最佳:εr=36.50,Q×f=23785 GHz,τf=-2.47×10-6/℃.