MgO/SrO/La_2O_3多元添加对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4微波陶瓷结构性能影响

基于液相促进固相反应烧结机制,设计Mg O/Sr O/La_2O_3多元复合添加(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4(ZST)体系,探究复合添加剂对ZST陶瓷的物相组成、微观结构、烧结特性以及高频介电性能等参数的影响。实验结果表明:陶瓷的主晶相均为ZST相;适量添加Mg O/Sr O/La_2O_3可以有效地降低ZST陶瓷的烧结温度,获得较优的微波介电性能;但Mg O添加量的增多对材料的综合性能有小幅度的影响;Sr O的添加量过大会造成晶粒的不完全生长、瓷体不致密和气孔的增多,从而导致材料的密度、介电常数和Q×f值的下降;此外,添加剂对陶瓷的频率温度系数(τ_f)影响不大。在复合添加0.2wt%Mg O、0.6wt%Sr O、1.0wt%La_2O_3时,1300℃保温5 h的ZST陶瓷综合性能优异:ρ=5.14 g/cm^3,ε_r=40.11,Q×f=51000 GHz(f=5.61 GHz),τ_f=-2.85×10^(-6)℃^(-1)。

Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4微波介质陶瓷材料的掺杂改性

以Zr0 .8Sn0 .2 TiO4 作为主配方 ,以ZnO ,La2 O3,Fe2 O3和NiO作为改性剂 ,采用传统陶瓷制备工艺 ,对其进行了掺杂改性的初步探索。在优选的配方和工艺条件下 ,得到Zr0 .8Sn0 .2 TiO4 添加0 .5wt%ZnO(即质量分数为 0 .5 %的ZnO)的相对介电常数εr≈ 33.2 31,品质因数Q≈ 5 5 2 8(7GHz) ;添加 0 .5wt %ZnO ,0 .5wt%Fe2 O3和 0 .2wt%NiO ,其εr≈ 33.73,Q≈ 5 2 5 4(7GHz) ;添加 1wt%ZnO和 0 .5wt %La2 O3,材料的εr≈ 37.996 ,Q≈ 4 72 3(7GHz)。

(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4陶瓷预烧和烧结工艺研究

研究了预烧和烧结工艺对(Zr0.8Sn0.2)TiO4系统陶瓷材料介电性能的影响,发现预烧温度对介电常数ε影响不大,但预烧温度过高或过低会使介电损耗tanδ增大;在一定范围内提高烧结温度能使ε增加,但烧结温度过高或过低会使tanδ增大。XRD分析表明,在1100°C预烧,1150°C烧结的该系统主晶相是(Zr0.8Sn0.2)TiO4。该系统具有优良的介电性能(1MHz):ε≈38,tanδ≤10-4,体电阻率ρv≥1013·cm,温度系数αc=0±30×10-6/°C。

微乳液法制备Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4微波介质陶瓷粉体

以水/环己烷/OP-10/正戊醇四元油包水微乳体系中的微乳液滴为纳米微反应器,通过微反应器中增溶的硫酸锆+四氯化钛+硫酸锡和沉淀剂发生反应,制备超细Zr0.8Sn0.2TiO4粉体。采用XRD分析、TGA-DTA分析、SEM形貌观察等方法进行表征。结果表明,微乳体系中的硫酸锆+四氯化钛+硫酸锡溶液浓度、水与表面活性剂的摩尔比对粉体的特性有较大影响。

降温速率对Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_4陶瓷微波特性的影响

以Zr0.8Sn0.2TiO4(ZST)作为主配方,以w(WO3)=0.25%和w(ZnO)=1%作为改性剂,采用传统的固相法工艺,在烧结环节对其进行降温速率的研究。通过对样品的线性收缩率的测量知1 340℃是最佳的烧结温度。在1 340～1 000℃的降温过程中研究了不同的降温速率对ZST微波性能的影响。对不同降温速率的样品进行了密度测量。结果表明,降温速率为10℃/h时,样品的密度5.05g/cm3最大。通过X线衍射(XRD)分析仪及矢量网络分析仪对其样品晶体结构和微波介电性能进行了分析。实验结果表明,少量的WO3和ZnO加入可使ZST的烧结温度降低到1 340℃;降温速率的减缓会改变晶格尺寸,使晶格体积缩小。微波性能测试最佳结果为在1 340℃烧结、10℃/h降温速率处介电常数为36.88,品质因数与频率之积Q×f值为35 000GHz(7.8GHz)。

复合添加剂对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4介质材料介电性能的影响

讨论在(Zr0.8Sn0.2)TiO4主晶相系统中,不同的添加剂对介电性能的影响,固定添加1%ZnO,用单因素法,探讨这种添加剂CuO、CuO-V2O5、G1玻璃和G2玻璃的量与(Zr0.8Sn0.2)TiO4材料介电性能的关系。找出一种既能有效改善主晶相又低成本的添加剂,用X射线衍射仪对其进行物相分析。研究结果表明,当G2玻璃的添加量等于2%时,得到了介质损耗tgδ最小、烧成温度为1320℃的材料,有望用作微波陶瓷。

球磨工艺和复合掺杂对(Zr,Sn)TiO_4微波介质陶瓷的性能影响

为了提高(Zr,Sn)TiO4(简称ZST)陶瓷的微波介电性能,研究了球磨介质和复合掺杂1 wt%ZnO与0~0.8 wt%WO3对ZST陶瓷性能的影响。选择玛瑙球和氧化锆球作球磨介质,采用固相法制备粉料,用闭腔法测试陶瓷样品的Q·f值和频率温度系数()。研究结果表明,陶瓷罐配玛瑙球时,玛瑙球磨损明显,降低ZST陶瓷的Q·f值;聚氨酯罐分别配玛瑙球和氧化锆球时,掺杂等量WO3的ZST陶瓷样品的Q·f值有差别,前者明显小于后者;ZST陶瓷的Q·f值随WO3添加量的增加而不断提高,从正值变化到负值。当掺杂0.8 wt%WO3,采用氧化锆球球磨时间6 h,1330℃×2 h烧结的陶瓷具有良好的微波介电性能:=38.3,Q·f=45300 GHz,=-2.2 ppm/℃。

MnO2对(Zr0.8Sn0.2)Ti1+δO4+2δ微波介质陶瓷的结构与介电性能的影响

研究掺杂0-0.2wt.%Mn O2的(Zr0.8Sn0.2)Ti1+δO4+2δ(δ=-0.2-0.2)微波介质陶瓷(ZST)的结构和介电性能。固相法制备陶瓷粉料,采用XRD和SEM手段分析陶瓷的晶相和显微结构,并用平行板谐振器法测试样品的微波介电性能。结果表明,未掺杂Mn O2的(Zr0.8Sn0.2)Ti1+δO4+2δ(δ≠0)存在第二相,且(Zr0.8Sn0.2)Ti1.2O4.8陶瓷的微波介电性能最差;掺杂0.2wt.%Mn O2极大地改善了(Zr0.8Sn0.2)Ti1.2O4.8陶瓷的介电性能,Q×f从25.40 THz升高至43.63 THz,频率温度系数从39.0 ppm/℃降至16.8 ppm/℃。

(Zr,Sn)TiO_4系微波介质陶瓷的研究进展

本文从晶体结构、固溶体性质、组成改性、制备、性能等方面对(Zr,Sn)TiO4系微波陶瓷的发展现状进行了详细介绍,并指出了研究和应用前景。

(Zr,Sn)TiO_4系微波介质陶瓷的掺杂改性研究现状

(Zr,Sn)TiO4系微波介质陶瓷因具有适中的介电常数εr,较高的品质因数Q和近零的谐振频率温度系数τf,被广泛的用于制造谐振器、滤波器等微波元器件。本文综述了不同添加剂对(Zr,Sn)TiO4的掺杂改性机理,并指出了其研究方向。

均相法制备SnO_2-ZrO_2/ZST陶瓷及其Q值的研究

以ZrOCl2·8H2O和SnO2为原料,用均相共沉淀法制备纳米ZrO2包裹SnO2粉体(SnO2-ZrO2),再以SnO2-ZrO2粉体、SnO2、TiO2和ZrO2为原料,用固相法制备(Zr0.8Sn0.2)TiO4(ZST)陶瓷。TEM观察证明:SnO2-ZrO2粉体是纳米ZrO2包覆微米SnO2粉体。用该粉体制备的ZST陶瓷研究表明:SnO2-ZrO2粉体能降低ZST陶瓷烧结温度和改善介电性能。XRD和SEM分析表明,ZST陶瓷的主晶相是单相(Zr0.8Sn0.2)TiO4;用SnO2-ZrO2(Sn4+/Zr4+摩尔比为13.07∶1)取代SnO2的陶瓷显微结构呈现出发育良好的晶粒,分布均匀,气孔少。在烧结温度为1270℃时,得到了Q值为4390(10 GHz),εr为36.8,τf为-3.1×10-6/℃的微波介质陶瓷。

复合添加La_2O_3/MgO对(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4陶瓷性能的影响

讨论了复合添加La2O3/MgO对(Zr0.8Sn0.2)TiO4介质陶瓷烧结机制和微波介电性能的影响。结果表明,La2O3/MgO对(Zr0.8Sn0.2)TiO4的烧结有一定的促进作用,但La2O3/MgO添加量的增大会造成晶格缺陷和残留气孔的增多,从而导致材料的密度和Q×f降低。在1320℃保温12h、La2O3/MgO添加量为0.9wt%时,(Zr0.8Sn0.2)TiO4介电性能最好,其εr=37.14,Q×f=36600,τf=7.77×10-6/℃。

沉淀法制备SnO_2-ZnO/ZST陶瓷及其Q值的研究

以Zn(NO_3)_2·6H_2O和SnO_2粉体为原料,采用沉淀法制备纳米ZnO包裹SnO_2粉体(SnO_2-ZnO),用TEM观察和表征了纳米ZnO包覆微米SnO_2粉体。再以SnO_2-ZnO粉体、SnO_2、TiO_2和ZrO_2为原料,采用固相法制备SnO_2-ZnO/ZST陶瓷。ZST陶瓷研究表明:SnO_2-ZnO粉体能降低ZST陶瓷烧结温度和改善介电性能。当SnO_2-ZnO中ZnO加入量为(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4陶瓷的0.8wt.%和烧结温度为1260℃时,得到了Q值为4200.8(10 GHz),ε_r为38.2,体积密度为5.25 g/cm^3的微波陶瓷。