Ba(Mg1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷制备与性能调控

作     者：蔡君德 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：傅仁利

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：Ba(Mg1/3Nb2/3)O3 A位取代 拉曼光谱 Ba0.8La0.2[(Mg1/3Nb2/3)0.8Al0.2]O3 性能调控 

摘      要：Ba(MgNb)O微波介质陶瓷是重要的微波介质材料,但是较高的谐振频率温度系数(32ppm/℃)和较低的品质因数,制约了该类陶瓷的应用和发展。本文在研究相关文献后,通过A位离子取代和具有负谐振频率温度系数的第二相添加对Ba(MgNb)O基陶瓷结构与性能进行调控。本文研究了Ba(MgNb)O陶瓷的制备工艺,确定了合适的预烧及烧结工艺。经过1300℃预烧2h合成主物相后,在1500℃保温4h得到了较好的介电性能:εr=32.3;Q×f=41614GHz;τf=31.13ppm/℃。本文采用Ca与稀土离子(Ln:Eu;Sm;La;Nd)对Ba(MgNb)O陶瓷进行A位离子取代,分析A位离子取代对陶瓷物相、微观形貌和介电性能的影响。结果表明:(1)Ca取代可以提高B位1:2有序度,降低介电损耗。当Ca浓度为0.5 mol%时,1:2有序度最高为53.5,介电性能也达到体系最优值:εr=31.46,Q×f=82802GHz,τ=14.59 ppm/℃。(2)Ln(Ln=Eu、Sm、La、Nd)取代在较低温度烧结时出现微量BaLn2O4相,随着烧结温度升高,第二相消失。由于电价不平衡,介电性能有所恶化:(a)掺Eu3样品性能εr=32.5,Q×f=39180GHz,τ=25.32 ppm/℃,烧结温度1400℃;(b)掺Sm样品性能εr=32.5,Q×f=25578GHz,τ=29.43 ppm/℃,温度温度1500℃;(c)掺La样品性能εr=31.82,Q×f=50592GHz,τ=30 ppm/℃,烧结温度1550℃;(d)掺Nd样品性能εr=32.81,Q×f=30610GHz,τ=34 ppm/℃,烧结温度1450℃。(3)分析A位取代对样品拉曼振动的影响,发现Ba离子及O离子相关的拉曼振动模式变化较大。Ca离子取代使得A1g(O)峰发生蓝移,且半高宽(FWHM)随1:2有序度变化明显;Ln离子取代使得F2g(Ba)峰与A1g(O)峰都发生蓝移。本文按Ba(MgNb)O:LaAlO=4:1化学计量比添加LaAlO,形成新的单一物相BaLa[(MgNb)Al]O,1:2有序结构消失。在1500℃烧结4h时,得到最佳性能为:εr=23.2,Q×f=44164GHz,τ=7.5 ppm/℃。