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Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)陶瓷的低温烧结及微波介电性能

张毓敏  
【摘要】:随着移动通讯和卫星通讯的发展,微波介质陶瓷在谐振器、滤波器、波导等方面的应用已经受到高度重视。为了满足微波元器件的小型化要求,迫切需要开发高介电常数低介电损耗的低温烧结微波介质陶瓷。Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)微波介质陶瓷具有介电常数εr高、品质因数Q·f高(介电损耗低)、谐振频率温度系数τf小等优良的介电性能,但是其烧结温度比较高,约1300°C。因此,对该体系进行低温烧结研究是非常有必要的。 本文采用传统工艺制备了Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)系陶瓷样品,并研究掺杂CuO和H_3BO_3作为助烧剂,以降低其烧结温度。研究了烧结温度及助烧剂添加量对Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)陶瓷的烧结特性、晶相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。用扫描电镜(SEM)观察其显微结构,用X射线衍射(XRD)研究其晶相组成,用网络分析仪测试其微波介电性能。 研究结果表明: CuO的掺入能够明显促进Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)陶瓷的致密化,降低其烧结温度。并且当CuO的添加量达到1.0 wt%左右时,Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)陶瓷样品的体密度达到饱和值。在CuO的掺入量不足(1.0 wt%)或者烧结温度较低(1050°C)时,H_3BO_3具有明显的烧结促进作用。而在CuO添加量较高( 1.0wt%)和烧结温度较高时,H_3BO_3的烧结促进作用不明显。另外,当添加H_3BO_3后,可以改善Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)陶瓷的Q ?f值,并且添加3.5 wt%时其Q ? f值达到最大值。而当H_3BO_3继续添加后,由于H_3BO_3与Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)发生反应而生成第二相,其Q ? f值降低。 适当地添加CuO和H_3BO_3可以成功地将Ba_2Ti_3Nb_4O_(18)陶瓷的烧结温度从1300°C降至1050°C,并且拥有比较好的微波介电性能:εr = 33.74, Q·f = 13812 GHz和τf = -5.35 ppm/°C。


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