CaTiO3-NdAlO3基微波介電陶瓷非化學計量比對其結構的影響.pdf

1、(Ca,Nd)(Ti,Al)O3基微波陶瓷具有中介電常數(shù)、低介電損耗和近零共振頻率溫度系數(shù),因此受到越來越多的關注,尤其0.7CaTiO3-0.3NdAlO3(CTNA30)微波陶瓷具有杰出的微波性能。然而,高溫燒結時 Ca元素的揮發(fā)會導致化學計量比偏離而引起CTNA基體中產(chǎn)生點缺陷從而影響結構和微波性能,故本文研究了A位(Ca,Ti)和B位(Al)偏離化學計量比對CTNA結構的影響,為建立成分、結構和性能三者之間的關系奠定基礎。

2、>　　本文通過精確調(diào)控化學計量比,利用高能球磨法制備CTNA基微波介電陶瓷試樣。結合X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜分析(EDS)、拉曼光譜分析(Raman)、傅里葉變換紅外光譜分析(FTIR)等材料表征技術對材料的微觀結構(晶粒形貌,第二相形貌及分布)進行分析。
　　Ca或Ti偏離化學計量比對CTNA基微波陶瓷的組織和微觀結構的影響取決于過量Ca或者Ti進入基體的形式。結果表明,Ca過量程度較低時,Ca傾向

3、于占據(jù)CTNA基體中的A位,產(chǎn)生對應的B位離子和氧空位。Ti過量程度較低時,Ti傾向于占據(jù) CTNA基體中的B位,產(chǎn)生對應的A位離子空位和氧空位。Ca或Ti過量程度較高時,Ca或Ti會同時占據(jù) A位和B位。由于Ca或Ti進入CTNA基體位置的差異會取代出不同種類、不同數(shù)量的元素,進而影響到第二相形成元素Ca和Al比例,形成不同的第二相。特別地,當基體外存在Ca和Al比例適中時,會產(chǎn)生低熔點第二相Ca3Al2O6,其通過液相燒結,有利于C

4、TNA組織致密化。從拉曼光譜和紅外光譜分析中可以看出,無論是Ca或者Ti偏離化學計量比都會導致(Ca,Nd)(Ti,Al)O3中A位或B位有序化降低。Al缺失程度低時,Nd占據(jù)基體的A位并產(chǎn)生B位空位和氧空位。Al缺失程度高時,Nd同時占據(jù)基體的A位和B位,替代出不同的元素形成不同的第二相。另外,減少Al含量并不能消除第二相。向基體中添加2wt.％和3wt.%的Li2ZnTi3O8可以改善CTNA的燒結性能,在1450℃條件下實現(xiàn)液相燒