正钛酸镁基微波介质陶瓷的制备和性能研究

摘要

本文以Mg2TiO4基陶瓷为研究对象，主要研究Mg2TiO4的最佳合成方法和通过不同的添加剂调节Mg2TiO4基陶瓷的τf，以获得τf近0、适用于微波通信的微波介质陶瓷。首先采用传统固相合成法制备Mg2TiO4，研究预烧温度和MgO经过1100℃的热处理对预烧粉料和陶瓷烧结特性和微波介电性能的影响。发现最佳预烧温度为1190℃，烧结的Mg2TiO4陶瓷为多孔性陶瓷，并且MgO不热处理对Mg2TiO4活性的提高有帮助，能降低烧结温度和提高微波介电性能。以MgO不热处理、1190℃合成的Mg2TiO4为基体，针对Mg2TiO4-CaTiO3陶瓷难烧结成瓷的特点，通过添加第二种低熔点氧化物ZnNb2O6，探讨ZnNb2O6和CaTiO3两种添加剂对Mg2TiO4陶瓷相成分、微观形貌和微波介电性能的影响，并成功改善了陶瓷的烧结特性。研究发现添加少量ZnNb2O6能提高Mg2TiO4-CaTiO3陶瓷的致密度、εr和Q×f，并降低τf。添加SrTiO3虽然能促进Mg2TiO4烧结，调节τf，但是制备的Mg2TiO4-SrTiO3陶瓷的εr过低，不适合实际使用。因此选择用品质因数和τf都较高的Ca0.8Sr0.2TiO3来调节Mg2TiO4陶瓷的τf。在(Mg0.09Co0.01)2TiO4-Ca0.8Sr0.2TiO3体系中发现了Ca/Sr偏离4，接近3，偏离原因需要进一步探讨。并且Mg2TiO4晶粒容易随着烧结温度的增高迅速长大，导致体系的εr在高温下不断增加，Q×f值和τf值下降，τf值下降的原因需要进一步分析。通过在Mg2TiO4添加Co以提高Mg2TiO4基体材料的介电常数，选择用高品质因数的Ca0.8Sm0.4/3TiO3来调节(Mg0.09Co0.01)2TiO4的τf值。体系中存在(Mg0.09Co0.01)2TiO4、Ca0.8Sm0.4/3TiO3、和(Mg0.09Co0.01)TiO3三相，仍存在较多气孔，但陶瓷的晶粒尺寸更小，也没有(Mg0.09Co0.01)2TiO4晶粒易长大的现象，因此获得了良好的微波介电性能。同时，体系的τf值不受烧结温度影响，随着烧结温度增加，晶粒长大，气孔减小，陶瓷的εr 缓慢增加，Q×f值呈先增加后下降趋势。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 实验过程与性能测试

3 MgO的热处理对固相合成Mg2TiO4粉料和陶瓷性能的影响

4 添加ZnNb2O6对Mg2TiO4-CaTiO3基陶瓷性能的影响

5 添加Ca0.8Sr0.2TiO3对Mg2TiO4陶瓷性能的影响

6 添加Ca0.8Sm0.4/3TiO3对(Mg0.09Co0.01)2TiO4体系性能影响

7 结论与展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文