Nd_(2)O_(3)对(Zr_(0.8),Sn_(0.2))TiO_(4)微波介质陶瓷结构和性能影响

以(Zr_(0.8),Sn_(0.2))TiO_(4)为基,通过研究Nd_(2)O_(3)(0~0.20 mol%)掺杂(Zr_(0.8),Sn_(0.2))TiO_(4)微波介质陶瓷对物相结构、形貌和介电性能的影响,发现随着Nd_(2)O_(3)掺杂量的增加,(Zr_(0.8),Sn_(0.2))TiO_(4)介质陶瓷的晶格参数、晶粒尺寸变化微弱,Nd^(3+)几乎不影响(Zr_(0.8),Sn_(0.2))TiO_(4)陶瓷阳离子有序生长,而是在(Zr_(0.8),Sn_(0.2))TiO_(4)介质陶瓷的晶界形成钉扎,通过降低介质外在损耗,有效提高陶瓷材料的Q×f值至45000(@15 GHz),并提高容量温度稳定性。

ZnO-MoO_3添加(Zr_(0.8)Sn_(0.2))TiO_4微波陶瓷的介电性能

微波电路的小型化、集成化和高可靠性对微波陶瓷提出了特殊的要求.作者在(Zr0.8Sn0.2)TiO4主相系统中,单一添加ZnO或复合添加ZnO MoO,考察了不同含量的上述改性添加剂对Zr0.8Sn0.2TiO4陶瓷显微结构和微波介电性能的影响.主相合成条件为1100℃下3h;粉碎、成型后样品在1240℃～1400℃下3h烧成.在1GHz下用谐振腔法测量了材料的介电常数和Qf值,并在1M下测量了频率温度系数τf.采用SEM对样品进行形貌观察及能谱分析,并进行了XRD表征.研究结果表明,单独添加少量的ZnO(1%)可以降低烧结温度,但Qf值较低,与复合添加样品的显微结构相比晶粒不均匀.复合添加MoO3(0.25%)和ZnO(1%)的(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷Qf值由49430GHz提高到61210GHz,同时介电常数εr和谐振频率温度系数τf基本保持不变.

(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。

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)。

添加剂对Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_(4)陶瓷微波介电性能的影响

针对Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_(4)微波介质陶瓷烧结温度高和介质损耗大等问题,以ZnO、NiO、La_(2)O_(3)和Nb_(2)O_(5)为添加剂,在同一试验条件下,制备了复合方式不同的Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_(4),并对其物相组成、烧结行为、微观形貌和微波介电性能等进行了研究。研究结果表明:当添加w(ZnO)=1%,w(NiO)=0.2%,w(Nb_(2)O_(5))=1%并经1350℃烧结3 h,可获得微波介电性能优异的Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_(4)陶瓷(相对介电常数ε_(r)=38,品质因数Qf=45898 GHz,谐振频率温度系数τ_(f)=-2.2×10^(-6)℃^(-1)),此时其相对密度为98.6%。与无添加剂的Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_(4)相比,烧结温度明显降低,Qf值得到显著提升。ZnO与NiO可以降低Zr_(0.8)Sn_(0.2)TiO_(4)的烧结温度,NiO和Nb_(2)O_(5)可以增大Qf值。

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。