Ca(Mg_(1–x)Co_x)Si_2O_6陶瓷的烧结性能与微波介电性能

通过Co2+对Mg2+的取代,探讨不同x值下Ca(Mg1–xCox)Si2O6陶瓷的物相组成、烧结性能、微观结构以及微波介电性能。结果表明:Co2+对Mg2+的取代,可将Ca(Mg1–xCox)Si2O6陶瓷的烧结温度从1300℃降低至1 175℃;Co2+在Ca(Mg,Co)Si2O6中的固溶极限在0.2~0.3之间,Mg2+在Ca(Co,Mg)Si2O6中的固溶极限在0.3~0.4之间,当x位于0.3~0.6之间时,出现Ca(Mg,Co)Si2O6与Ca(Co,Mg)Si2O6两相共存;无论是Co2+固溶入Ca Mg Si2O6,形成Ca(Mg,Co)Si2O6,还是Mg2+固溶进入Ca Co Si2O6,形成Ca(Co,Mg)Si2O6,陶瓷晶粒均随固溶度的增大,出现异常长大,进而恶化陶瓷的品质因数。当x=0.5时,Ca(Mg,Co)Si2O6与Ca(Co,Mg)Si2O6两相共存,有效细化了陶瓷晶粒尺寸,1 225℃烧结后,陶瓷的微波介电性能为εr=8.04,品质因数Q×f=59 108 GHz,谐振频率温度系数τf=–51.02×10–6/℃。     

Ba~(1–x)Sr_xAl_2Si_2O_8系陶瓷晶体结构及微波介电性能

采用固相反应法制备Ba~(1–x)Sr_xAl_2Si_2O_8 (x=0,0.050,0.075,0.100,0.150)介质陶瓷。通过热分析、密度、X射线衍射和扫描电子显微镜等研究Sr~(2+)对Ba~(1–x)Sr_xAl_2Si_2O_8陶瓷的晶体结构及微波介电性能的影响。结果表明:Sr~(2+)可以有效促进六方相钡长石转变为单斜相钡长石,且当x≥0.075时,转变率达到100%。在x=0.050时,六方相与单斜相共存,样品密度ρ和介电常数ε_r最小。在0.050≤x≤0.100范围内,随着Sr~(2+)含量的增加,样品密度、介电常数和品质因数Q×f均增大。在0.050≤x≤0.150范围内,随着x值的增大,具有单斜钡长石相样品的谐振频率温度系数向负的方向呈线性发展。Ba_(0.9)Sr_(0.1)Al_2Si_2O_8在1 425℃烧结时微波介电性能最佳:ε_r=5.95,Q×f=26 619 GHz,τ_f=–25.1×10~(–6) K~(–1)。     

Mg_3(VO_4)_2-BiNbO_4复合陶瓷的低温烧结及微波介电性能

采用传统固相反应法制备(1-x)Mg3(VO4)2-xBiNbO4复合微波介质陶瓷材料,研究陶瓷的烧结特性、微观结构和微波介电性能。结果表明:当x从0.2增加到0.6,在最佳烧结温度制备的Mg3(VO4)2-BiNbO4陶瓷的机械品质因数与频率的乘积(Q×f)随x增大而减小,相对介电常数(εr)随x增大而增大,谐振频率温度系数(τf)随x增大从正变为负;通过调节x值,在x=0.2处获得近零的τf。Mg3(VO4)2与BiNbO4的复合可实现低温烧结;当x=0.2、850℃的低温致密成瓷获得了优良的微波介电性能:εr=14.76,Q×f=27930GHz(f0=8.29GHz),τf=3.65×10-6/℃。     

低介电常数陶瓷微波介电性能评价的关键问题

低介电常数(ε_r)微波介质陶瓷是未来毫米波移动通讯技术中的关键材料之一,其基本性能参数ε_r、Qf值及谐振频率温度系数(τ_f)的精确评价乃是相关研究中最基础的课题之一。TE₀₁₁模式平行板法及金属谐振腔法为评价微波介电性能的通用方法,但在使用时却存在一些被长期忽视的问题,其对低ε_r微波介质陶瓷的研究及应用尤为重要。本综述将探讨评价低ε_r微波介质陶瓷性能时在TE₀₁₁谐振模式的准确识别、Qf值的测试可靠性及τ_f的测试可靠性等方面存在的若干关键问题,并给出相应的解决方案。     

Mg4(Mb2-xSbx)O9陶瓷的制备与微波介电性能

采用传统固相反应法制备了Mg4(Nb2-xSbx)O9陶瓷,研究了该材料的烧结性能、物相结构、显微组织和微波介电性能.X射线衍射结果显示,在x小于或等于1.6的范围内,形成了具有α-Al2O3刚玉型晶体结构的连续固溶体,晶轴长度和晶胞体积均随着锑含量的增加而降低.在x等于2.0时,Mg4Sb2O9的物相结构发生了变化,晶轴长度和晶胞体积也发生了突变.当0.4≤x≤O.8时,陶瓷的烧结温度从1400℃降低到了1300℃;而当x≥1.2后,陶瓷的烧结性能和微波介电性能均降低.在1300℃,5h的烧结条件下,Mg4(Nb1.6Sb0.4)O9陶瓷的微波介电常数(εr)为12.26,Q·f为168450 GHz.     

Li2Zn2(Mo1–xWx)3O12陶瓷的制备及其微波介电性能

采用固相反应法制备Li_2Zn_2(Mo(1–x)W_x)_3O_(12)陶瓷,研究了其相组成、显微组织及微波介电性能的变化规律。结果表明:当W6+取代量在0～0.1范围内,Li_2Zn_2(Mo(1–x)W_x)_3O_(12)陶瓷均显示出单相钒铁铜矿结构,形成了Li_2Zn_2(Mo(1–x)Wx)_3O_(12)固溶体。随着W~(6+)代量增加,Li_2Zn_2(Mo(1–x)W_x)_3O_(12)陶瓷的相对密度、介电常数和Q×f值均先增大后减小,其τ_f值则逐渐增大。当W6+取代量为0.025时,Li_2Zn_2(Mo_(0.975)W_(0.025))_3O_(12)陶瓷经630℃烧结2 h后具有较好的微波介电性能:ε_r=10.75,Q×f=630 95 GHz,τ_f=–65×10~(-6)/℃。     

制备工艺对多孔Si_3N_4陶瓷介电性能的影响(英文)

采用添加成孔剂和冰冻-干燥法制备具有不同气孔率(30%～60%)的多孔Si3N4陶瓷,研究了不同制备工艺对多孔Si3N4陶瓷介电性能的影响.结果表明:不同的成型工艺制备出具有不同孔分布的氮化硅多孔陶瓷,添加成孔剂制备的多孔陶瓷具有较大的孔,洞分布在致密的基体上:冰冻-干燥法制备的多孔陶瓷具有复合孔分布.对样品的介电特性的研究表明,随着样品的气孔率增加,其介电常数和介电损耗减小;添加成孔剂制各样品的介电常数小于冰冻-干燥法制备样品,而其介电损耗较大,多孔Si3N4陶瓷的介电常数和介电损耗分别在5.21～2.91和9.6×10-3～2.92×10-3范围内变化.     

真空烧结技术制备Er:(Yb_(1–x)La_x)_2O_3透明陶瓷

采用冷等静压-真空烧结技术制备尺寸为?10 mm×l mm的Er:(Yb1–xLax)2O3陶瓷。通过分析粉体的X射线衍射谱和陶瓷的扫描电子显微镜照片,确定陶瓷制备条件为:在1 750℃烧结20 h和在1 450℃退火20 h。陶瓷样品在可见光波段透过率为50%左右,在近红外波段透过率最高达到82%。测试了陶瓷的吸收光谱、发射光谱和上转换发射光谱,并探讨了上转换发光机制。结果表明:陶瓷在977 nm处有强吸收,发射最强峰在1 545 nm处,上转换发出较强的绿光(542 nm)和蓝光(484 nm)。     

(Mg4-xLi2x)(Nb1.92V0.08)O9陶瓷微波介电性能

采用固相合成法制备了(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9系列微波介质陶瓷。通过XRD、SEM以及HP网络分析仪等测试手段对其烧结特性、晶体结构和微波介电性能进行了系统研究。结果表明:x<0.3时形成了(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9固溶体;x≥0.3时,除主相(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9外,还有少量第二相Li3Mg2NbO6生成。微波介电常数ε随x的增大持续升高,品质因数Q则先增大后减小。x=0.2,950℃,5h烧结样品的微波介电性能达到最佳:ε=12.7,Q.f=14078GHz(f0=8GHz)。     

Bi_2O_3-B_2O_3掺杂对BaAl_2Si_2O_8陶瓷结构及微波介电性能的影响

采用固相反应法制备BaAl_2Si_2O_8-x wt%Bi_2O_3-B_2O_3(x=0,1,2,3,4)陶瓷。探究了添加不同量的Bi_2O_3-B_2O_3(BiB)烧结助剂对BaAl_2Si_2O_8(BAS)陶瓷的烧结温度、结构及微波介电性能的影响。结果表明:添加1 wt%的BiB烧结助剂可促进BAS晶体结构由六方相全部转变为单斜相,并且BiB烧结助剂添加量在1～4 wt%范围内,均为单一单斜相。添加3 wt%的Bi B烧结助剂可使BAS陶瓷烧结密度增加到最大值,并能将烧结温度由1400℃降低至1250℃。在x=3,烧结温度为1250℃时,BAS陶瓷的介电常数和品质因数均达到最大值,并且谐振频率温度系数的绝对值也显著减小,其介电性能为:ε_r=6.2,Q·f=21 972 GHz,τ_f=-17.06×10~(-6)℃~(-1)。     

Spinel Mg(Al,Ga)2O4 Solid Solution as High‐Performance Microwave Dielectric Ceramics

Spinel Mg(Al_1?xGa_x)₂O₄ (x = 0–1) solid solutions were synthesized via solid‐state method. Replacement of Al³⁺ by Ga³⁺ in MgAl₂O₄ gave rise to the expansion of the lattice, as well as blueshifts of FT‐IR and Raman peaks. The homogeneous solid solutions, high relative densities, large grain sizes, and compact microstructures resulted in excellent microwave dielectric properties for spinel Mg(Al_1?xGa_x)₂O₄ (x = 0.6) ceramics sintered at 1485°C: that is, ε_r = 8.87, Q × f = 107 000 GHz (at 14.8 GHz), and τ_f = ?16 ppm/°C. Spinel‐structured Mg(Al_1?xGa_x)₂O₄ (x = 0–1) solid solutions possessed low sintering temperatures, wide temperature regions (~100°C), and small negative τ_f values. These outstanding performance make Mg(Al, Ga)₂O₄ a promising candidate material for millimeter‐wave devices.     

低温烧结Mg4Nb2O9微波介质陶瓷

研究了V2O5对Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度、相结构和微波介电性能的影响.结果表明,添加1％～8％的V2O5,能使该陶瓷的烧结温度降低到1000～1050℃而对其微波介电性能的影响很小,材料的主晶相为有序型刚玉结构的Mg4 Nb2O9,存在Mg4Nb2O6和Mg5Nb4O15杂相而没有检测到V2O5的存在.陶瓷的密度对微波介电性能起着决定性作用,介电常数e1与密度成线性关系(在99.99％的置信限内,其相关系数为0.98252),Q·f值与密度的关系较复杂.添加1％的v2O5,将Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度降低到了1050℃,得到了εr=12.72,Q·f=151040GHz的优异性能.     

Al2O3陶瓷微波介电性能的研究与进展

近年来随着微波通讯技术与微波集成电路(microwave integrate circuits,MICs)的发展,用于移动通讯、智能运输系统(Intelligent transport system,ITS)、GPS天线的低介电常数低介电损耗的微波介质陶瓷引起了广泛的关注,其中最具代表性的即为Al2O3陶瓷.本文总结了近几年Al2O3陶瓷微波介电性能的研究情况,系统介绍了Al2O3陶瓷微波介电性能的影响因素和目前研究的Al2O3陶瓷体系,希望对于研究Al2O3陶瓷的微波介电性能提供有益的参考,使其在微波通讯等方面得到更广泛的应用.     

低温烧结微波介质陶瓷（1－x）Ba3（VO4）2-xLi2 MoO4的微波性能研究

采用固相反应制备了（1－x）Ba3（VO4）2-xLi2MoO4微波介质陶瓷,研究了掺入不同质量比的Li2MoO4对Ba3（VO4）2的微观结构和微波介质性能影响,X线衍射（XRD）测试结果表明,Ba3（VO4）2和Li2MoO4二者兼容性良好,无第二相产生。添加具有低熔点及相反（负）频率温度系数的Li2 MoO4能有效降低Ba3（ VO4）2的烧结温度,并随着添加剂Li2 MoO4的增加,此复合陶瓷的相对体密度、介电常数εr 和品质因数Q ×f呈现出先增加随后又降低的趋势,而谐振频率里面温度系数τf逐渐降低。当烧结温度为660℃且添加量30wt％Li2 MoO4的复合微波介质陶瓷获得了最佳的微波介电性能：εr ＝11．99, Q ×f＝39700 GHz,τf ＝－24 ppm／℃。     

添加TiO2对Mg4Nb2O9陶瓷的结构与性能的影响

Mg4Nb2O9具有与α-Al2O3相同的刚玉型晶体结构,可望成为新一代高Q、低ε基板材料.然而,该材料却具有很大的负谐振频率温度系数(τf=-7.05×10-5/℃),期望通过添加TiO2(τf=4.50×10-4/℃)以达到调整的目的.适量的添加TiO2将Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度降低了约100℃,并增强了陶瓷的性能,微波介电性能与其密度呈线性关系.由于添加的TiO2与Mg5Nb4O15反应形成了(Ng,Ti)5(Nb,Ti)4O15第二相,使得TiO2对该陶瓷τf值的调整作用不显著.1300℃、5h烧结添加质量分数为2.5%的TiO2的Mg4Nb2O9陶瓷具有最佳的性能:εr=13.61,Q·f=196620GHz,τf=-5.04×10-5/℃.     

Ba(Mg1/3Nb2/3)O3-Mg4Nb2O9复相陶瓷微波介电性能研究

采用传统固相法制备了(1?x)Ba(Mg1/3Nb2/3)O3?xMg4Nb2O9 [(1?x)BMN?xM4N2,x = 0.003 ~ 0.125] 微波介质陶瓷,研究了相结构、烧结性能与介电性能随 x 的变化规律。结果表明： BMN 与 M4N2 可以两相共存,且二者间存在有限固溶,BMN 的烧结温度及高温稳定性有所降 低。随着 x 的增大,介电常数 εr和谐振频率温度系数 τf逐渐减小,Q × f 值的变化易受到 BMN 有序参数 S 的影响,高度 1:2 有序的 x = 0.026 陶瓷获得了最大 Q × f 值 125000 GHz。综合来看, 在 1320°C 下保温 4 h 烧结的 x = 0.125 样品表现出最佳的微波介电性能：εr = 26.6,Q × f = 111000 GHz,τf = 5 ppm/ºC。     

Microwave Dielectric Properties of LiKSm2(MoO4)4 Ceramics with Ultralow Sintering Temperatures

In this work, a novel low‐temperature firing microwave dielectric ceramic LiKSm₂(MoO₄)₄ was prepared via solid‐state reaction method. Ceramic samples with relative densities about 94.6% were obtained at sintering temperature 640°C–680°C. The best microwave dielectric properties was obtained in ceramic sample sintered at 620°C with a permittivity about 11.5, a Q × f value about 39 000 GHz and a temperature coefficient of frequency about ?15.9 ppm/°C. According to XRD patterns and backscattered electron micrograph, combined with Energy Dispersive Spectra analysis, of cofired samples with 30 wt% aluminum sintered at 620°C/4 h, the LiKSm₂(MoO₄)₄ ceramic was found to be chemically compatible with Al but react seriously with Ag, forming AgSmMo₂O₈ phase, at its sintering temperature.