MgO-CaO-SiO2系低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷研究.pdf

1、Mg2SiO4陶瓷和CaSiO3陶瓷均是良好的低介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料體系,但是Mg2Si04陶瓷體系燒結(jié)溫度高,MgSiO3相較難消除,而且制備出的材料具有較大的諧振頻率溫度系數(shù)。CaSiO3體系陶瓷燒結(jié)溫度范圍窄,也影響了其實際應(yīng)用。本文研究了Zn2+、Co2+摻雜對Mg2SiO4陶瓷燒結(jié)性能和介電性能的影響。將Mg2SiO4和CaSiO3粉體以不同比例復合,制備yMg2SiO4-(1-y)CaSiO3系微波介質(zhì)陶瓷,并研究燒結(jié)助

2、劑對其燒結(jié)性和介電性能的影響。分別敘述如下:
　　 (1)采用固相法制備T(ZnxMg1-x)SiO4、(CozMg1-z)SiO4陶瓷。實驗結(jié)果表明:ZnO加入后,一部分固溶到了Mg2SiO4晶體中,一部分則與添加的燒結(jié)助劑形成了Bi1.5Zn0.5(Zn0.5Nb1.5)O7相、ZnNb2O6相。Co3O4加入后,Co2+取代Mg2+完全固溶在Mg2SiO4晶體中。通過比較,Co2+部分取代Mg2+所得的陶瓷樣品較Zn2+部

3、分取代Mg2+所得陶瓷樣品的損耗要低。在1250℃下燒結(jié)3個小時,(Zn0.075Mg0.925)2SiO4陶瓷的介電性能為:εr=7.9,Q=7353(1.8MHz),τc=55.8ppm／℃；(Co0.025Mg0.975)2SiO4陶瓷的介電性能為:εr==7.7,Q=8850(1.8MHz),τc=50.4ppm／℃。
　　 (2)采用不同Mg／Ca制備了yMg2SiO4-(1-y)CaSiO3系微波介質(zhì)陶瓷,實驗結(jié)果表

4、明:當Mg／Ca比小于0.5時,制備出的陶瓷以CaSiO3,Ca2Mg(SiO7)和CaMgSi2O6相為主晶相。隨著Mg／Ca的增加,CaSiO3相消失,同時樣品的燒結(jié)溫度也升高。在1290℃下燒結(jié)3小時,2Mg2SiO4-8CaSiO3陶瓷的介電性能最優(yōu):εr=8.6,Q=9278(2MHz),τc=47.5ppm／℃。為了改善燒結(jié)性能,優(yōu)化yMg2SiO4-(1-y)CaSiO3陶瓷介電性能,以2Mg2SiO4-8CaSiO3陶瓷

5、材料為基體材料,選用Nb2O5與Bi2O3復合燒結(jié)助劑體系?？梢园l(fā)現(xiàn),燒結(jié)助劑的加入能夠有效的改善2Mg2SiO4-8CaSiO3陶瓷的燒結(jié),燒結(jié)溫度降低,同時燒結(jié)溫度范圍得以拓寬,但Bi／Nb以及Nb2O5與Bi2O3的加入量必須嚴格控制。當Bi／Nb=1.5時,Nb2O5加入量為0.55wt％、Bi2O3加入量為1.45wt％時,2Mg2SiO4-8CaSiO3陶瓷在1230℃下燒結(jié)具有良好的介電性能:εr=9,Q=8236(2MH