锆硅掺杂M型钡铁氧体毫米波吸收性能研究

目的进一步提升钡铁氧体吸收剂在Ka波段(26.5~40 GHz)的吸波性能,并降低烧结温度,提高基于固相法制备Si^(4+)掺杂和Zr^(4+)-Si^(4+)共掺的钡铁氧体吸收剂的效率。方法通过分析Si^(4+)单掺时的微观形貌和相成分变化,选择合适的Si^(4+)掺杂量,制备Zr^(4+)-Si^(4+)共掺钡铁氧体Ba Fe11.8-yZrySi0.2O19。探究Zr^(4+)掺杂量和烧结温度对其产物成分、微观形貌和电磁性能等的影响。结果通过Si^(4+)掺杂可以有效降低烧结温度,促进固相反应。当掺杂量超过一定量时会产生杂相,最佳掺杂量x=0.2。经Zr^(4+)-Si^(4+)共掺杂后,Zr^(4+)掺杂量和烧结温度对材料介电常数的影响较小,介电实部和虚部分别稳定在8.5、2.5左右。当Zr^(4+)掺杂量从y=0.2增至y=0.4时,自然共振频率从35 GHz降至28 GHz左右,温度的影响较小。结论通过Zr^(4+)-Si^(4+)共同掺杂能够在较低的烧结温度下提高掺杂元素的固溶量,有效地将共振峰调节到Ka波段,提高了材料的磁损耗能力。最终在1150℃下烧结制备吸收剂BaFe11.4Zr0.4Si0.2O19,以粉胶比3∶1填充到基体后,在厚度为0.82 mm时,Ka全频段可达到-15 d B以下,最低反射率在39 GHz时达到-29 d B。