Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷的制备与表征

本研究分别用微量Zn^(2+)与Sn^(4+)取代Mg_(2)+与Ti^(4+),通过固相反应法制备了Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷,并采用阿基米德法、XRD、SEM、EDS及网络分析仪等手段,分析了材料的基本物性和介电特性。基本物性分析结果表明,烧结温度、Zn掺杂量x、Sn掺杂量y等因素对Mg_(2)TiO_(4)的晶体结构无明显影响,烧结致密性随烧结温度的升高呈先增大后减小的趋势,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4),烧结致密性最佳,达到98%。微波介电特性分析结果表明,Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)的介电常数εr与品质因数Q×f值,均随烧结温度的升高而呈先增大后减小的趋势,且其谐振频率温度系数τf具有较好的稳定性,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O4,εr≈15.55,Q×f≈319690GHz,此时τf≈-52.06×10^(-6)·℃^(-1)。与前人的研究结果比较后可知,本研究制备的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4)不仅将烧结温度大幅下降至1300℃,还能将品质因子提升至319690GHz,使其微波介电性能得到有效改善。

CuO对钛酸镁基介质陶瓷性能的影响

钛酸镁基陶瓷是一种重要的功能陶瓷。本文采用固相反应法合成了Mg2TiO4粉末,主要研究了CuO对该体系陶瓷介电性能的影响。结果表明:添加CuO明显降低了烧结温度,当添加0.5%CuO时,烧结体介电性能良好,在1360℃烧结2h,烧结体的体积密度达到3.48g/cm3,在10KHz下介电常数达19.07,介电损耗为0.0017。XRD及SEM分析表明:烧结体的主晶相为Mg2TiO4,次晶相为CaTiO3,同时含有少量的MgTiO3,烧结体晶粒发育良好,平均晶粒尺寸为10~20μm。

Li_2CO_3掺杂对0.94Mg_2SiO_4-0.06Ca_(0.9)Sr_(0.1)TiO_3陶瓷微波介电性能的影响

采用传统固相反应法,研究了Li2CO3掺杂对0.94Mg2Si O4-0.06Ca0.9Sr0.1Ti O3微波介质陶瓷的烧结性能和介电性能的影响。结果表明,烧结助剂Li2CO3的引入未改变陶瓷的相组成。添加适量的Li2CO3可以促进烧结,烧结温度由1440℃降低到1355℃,而且介电性能也得到了优化,Q×f值有明显的提高;过量Li2CO3的引入,降低了材料的致密性,增加了陶瓷的介电损耗。在1355℃烧结,保温3 h,添加0.50wt%Li2CO3的0.94Mg2Si O4-0.06Ca0.9Sr0.1Ti O3陶瓷获得最佳的介电性能:εr=7.96,Q×f=96409 GHz(f=14.571 GHz),τf=+4.62 ppm/℃。

表面活性剂对Mg_(2)TiO_(4)微波陶瓷注射成形喂料流变性能的影响

分别添加硬脂酸(SA)、油酸(OA)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)等4种表面活性剂对Mg_(2)TiO_(4)粉末进行改性,通过红外分析和粒度测试,研究表面活性剂对Mg_(2)TiO_(4)粉末粒径分布的影响和作用机理。并用改性前后的Mg_(2)TiO_(4)粉末制备装载量(体积分数)为44%的注射成形喂料,通过表征粉末喂料的黏度、最大装载量φ;、流变激活能和屈服应力来研究不同改性剂对喂料流变性能的影响。结果表明:表面活性剂通过化学吸附与Mg_(2)TiO_(4)粉末相接,可有效减少粉末团聚。用OA对Mg_(2)TiO_(4)粉末进行改性可使喂料黏度从39.55 Pa·s显著下降到5.43 Pa·s(剪切速率为100 s^(-1)),激活能从62 kJ/mol下降到38k J/mol,并且在170℃得到最低的屈服应力12 Pa (改性前为1 832 kPa)。用KH560改性的喂料φ;最大,为135%。

(1-x)(Mg_(0.95)Mn_(0.05))_2TiO_4-xCaTiO_3陶瓷的微波介电性能研究

采用传统固相法制备了(1-x)(Mg_(0.95)Mn_(0.05))_2TiO_4-xCaTiO_3微波介质陶瓷,研究CaTiO_3添加量对陶瓷体系物相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。XRD分析结果表明,陶瓷样品以(Mg_(0.95)Mn_(0.05))_2TiO_4为主晶相,以CaTiO_3和MgTiO_3作为次晶相存在陶瓷样品中。另外发现添加CaTiO_3能增加陶瓷的致密度,并在1325~1400℃下都能促进陶瓷的烧结。当CaTiO_3的添加量为x=0.12时,复合陶瓷在1375℃烧结4 h时具有最佳的微波介电性能:介电常数ε_r=20.26,品质因数Q×f=35125.9 GHz,τ_f=+2.7×10~(-6)/℃。