一步合成法制备（Ba，Sr）TiO_3铁电陶瓷

【摘要】： 利用(Ba,Sr)TiO3(简称BST)铁电材料制作的铁电移相器由于具有较优越的性能,目前越来越受到相控阵雷达天线技术的关注。本项目在国家自然科学基金的资助下,主要研究BST+MgO(简称BSTM)铁电材料的介电性能及温度特性;通过改进配方和工艺,制备具有适中的介电常数、低介电损耗、高介电调谐性和小温度系数的铁电材料。 本文的主要研究内容包括: 采用BaTiO3、SrTiO3为原料,一步合成法制备BST,掺入60wt%的MgO和一定量的稀土掺物制备BSTM,测试、分析陶瓷性能。将一步合成法与传统碳酸盐固相合成方法进行比较。实验表明:用一步合成法制备铁电材料,可降低烧结温度,使陶瓷更加致密、均一,增加介电常数,降低高频损耗,但对温度系数与可调率的影响不明显。 研究了粉料粒径分布对BSTM铁电材料的烧结过程、介电性能、温度特性的影响。通过改变球磨时间来控制粉料的粒径分布,研究表明:预烧前粉料的球磨时间和烧结前粉料的球磨时间对陶瓷性能有一致的影响,延长球磨时间有利于陶瓷致密、增加介电常数和降低高频损耗。 研究Ba/Sr比对BSTM陶瓷结构、介电性能及温度特性的影响。最终制备得到具有较好性能的铁电陶瓷材料: Ba/Sr=5.5/4.5时,BSTM陶瓷在低频(10kHz)下,εr = 84.45;tgδ= 3.4×10-3;可调率为11.01%(5kV/mm)。在高频(3.5GHz)下,εr = 87.01, tgδ= 4×10-3,并具有相对较好的温度稳定性,在-20℃~40℃内的TCε=0.482%/℃,可调率温度系数为-0.836%/℃。