MgTiO3基微波介質(zhì)陶瓷的低溫?zé)Y(jié)及介電性能研究.pdf

1、MgTiO3陶瓷是一種重要的微波介質(zhì)材料，由于具有較高的品質(zhì)因數(shù)，常用來制作GPS天線、多層陶瓷電容器、介質(zhì)諧振器等微波器件。但由于MgTiO3陶瓷的燒結(jié)溫度較高，為1400℃左右，且燒結(jié)范圍窄，限制了其在微波通信領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，因此，降低燒結(jié)溫度成為研究該體系的一個關(guān)鍵問題。
　　采用選擇性的同價離子取代進(jìn)行摻雜改性，既可以降低陶瓷的燒結(jié)溫度，同時又能使陶瓷保持良好的微波介電性能。本論文首先采用Zn2+取代Mg2+形成固溶體來降

2、低MgTiO3陶瓷的燒結(jié)溫度，研究了不同ZnO摻雜量對MgTiO3陶瓷的燒結(jié)性能及介電性能的影響。結(jié)果表明，ZnO的最佳摻雜量為5mol％，此時形成的Mg0.95Zn0.05TiO3(95MZT)陶瓷具有最優(yōu)的介電性能，然后研究了不同預(yù)燒溫度及燒結(jié)制度對95MZT陶瓷性能的影響，通過綜合分析確定最佳制備工藝。但95MZT陶瓷的燒結(jié)溫度仍較高，為進(jìn)一步降低該體系的燒結(jié)溫度，采用Bi2O3、B2O3單一助燒劑及Bi2O3-B2O3復(fù)合助燒劑

3、進(jìn)行摻雜改性，具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　首先，研究了ZnO摻雜對MgTiO3陶瓷性能的影響。結(jié)果表明，ZnO摻雜能有效地促進(jìn)MgTiO3陶瓷的燒結(jié)，提高陶瓷致密度，降低其致密化溫度。ZnO的最佳摻入量為5mol%，此時形成的95MZT陶瓷的燒結(jié)性能及介電性能最優(yōu)。
　　其次，研究了95MZT陶瓷的制備工藝。根據(jù)95MZT陶瓷原始粉料的DSC-TG曲線，初步確定預(yù)燒溫度，在此基礎(chǔ)上，研究不同的預(yù)燒溫度、燒結(jié)溫度及燒結(jié)保溫時

4、間對95MZT陶瓷燒結(jié)特性及微波介電性能的影響，通過綜合分析確定最佳制備工藝。實驗結(jié)果表明，1100℃預(yù)燒、1300℃燒結(jié)保溫3h得到的95MZT陶瓷具有最優(yōu)的介電性能：r=19.29，Qf=127300GHz，f=-52.8ppm/℃。
　　再次，研究了Bi2O3、B2O3單一助燒劑對95MZT陶瓷的燒結(jié)特性及微波介電性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，添加1wt%的Bi2O3和4wt%的B2O3可分別將95MZT陶瓷的燒結(jié)溫度降至1075℃

5、和1050℃。其中95MZT+1wt%Bi2O3的介電性能為：r=18.94，Qf=16530GHz，f=-40.7ppm/℃；95MZT+4wt%B2O3的介電性能為：r=20.0，Qf=13960GHz，f=-25.6ppm/℃。
　　最后，研究了Bi2O3-B2O3復(fù)合助燒劑對95MZT陶瓷的燒結(jié)特性及微波介電性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，添加2wt%的80.9Bi2O3-19.1B2O3可將95MZT陶瓷的燒結(jié)溫度降低至960℃，