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随着微波通讯的飞速发展,对低损耗微波介质陶瓷的要求也越来越高。本文旨在寻找具有低损耗的微波介质陶瓷新体系。本文制备了具有K2NiF4结构、ABCO4化学组成的陶瓷,并对其微波介电性能、微结构,以及二者间关系做了研究。 本文采用固相反应烧结法合成了Sr系SrRAlO4(R=Nd和Sm)陶瓷。发现于空气中、1450~1475℃下烧结3小时可以得到致密化的陶瓷。SrRAlO4陶瓷晶粒随烧结温度升高而明显增大,其结果是大大降低晶界的数量,减小晶界内的缺陷,使品质因数Qf值随烧结温度显著增大。实验得到了具有良好微波介电性能的SrRAlO4(R=Nd和Sm)陶瓷:SrNdAlO4陶瓷:ε=17.8,Qf=25,700GHz,τf=4ppm/℃;SrSmAlO4陶瓷:ε=18.8,Qf=54,880GHz,τf=4ppm/℃。 Ca系CaRAlO4(R=Y,Nd and Sm)微波介质陶瓷同样具有良好的烧结特性。但通过背散射及XRD分析,发现CaYAlO4和CaSmAlO4陶瓷中有微区成份不均匀和少量第二相出现。CaRAlO4陶瓷的介电常数可以通过克劳休斯—莫索缔方程得到很好的解释;而介电损耗和谐振频率温度系数的变化与K2NiF4结构中氧八面体的拉伸和压缩有关:阶梯扫描结果发现CaSmAlO4陶瓷中氧八面体受到的综合应力最小,因而具有最大的Qf值;同时,氧八面体中心空隙随CaNdAlO4、CaSmAlO4和CaYAlO4成份的变化逐渐减小,从而导致Al离子震动空间减小,τf值也依次减小。实验同样得到了具有良好微波介电性能的CaRAlO4(R=Y,Nd and Sm)陶瓷:CaNdAlO4陶瓷:ε=18.2,Qf=17,980 GHz,τf=-52 ppm/℃;CaSmAlO4陶瓷:ε=18.2,Qf=51,060 GHz,τf=-3 ppm/℃;CaYAlO4陶瓷:ε=18.9,Qf=39,960 GHz,τf=6 ppm/℃。 ABCO4结构和相对应ABO3结构的结构许容因子相对差值Δt%的大小可以用来判断K2NiF4结构的稳定性。当Δt%大于4.3%时,K2NiF4结构不稳定,例如CaLaAlO4和SrYAlO4陶瓷。为进一步研究、改善CaLaAlO4的稳定性,制备了并研究了(Ca1-xSrx)LaAlO4陶瓷,发现随着Sr置换量的增加,CaLaAlO4的稳定性增加。当x=0.95时,只观察到极微量的Ca3Al2O6第二相,此时获得较好的微波介电性能:ε=16.7,Qf=28,171GHz,τf=-52.4ppm/℃