论文摘要
Mg2SiO4陶瓷和CaSiO3陶瓷均是良好的低介电常数微波介质陶瓷材料体系,但是Mg2SiO4陶瓷体系烧结温度高,MgSiO3相较难消除,而且制备出的材料具有较大的谐振频率温度系数。CaSiO3体系陶瓷烧结温度范围窄,也影响了其实际应用。本文研究了Zn2+、Co2+掺杂对Mg2SiO4陶瓷烧结性能和介电性能的影响。将Mg2SiO4和CaSiO3粉体以不同比例复合,制备yMg2SiO4-（1-y）CaSiO3系微波介质陶瓷,并研究烧结助剂对其烧结性和介电性能的影响。分别叙述如下:（1）采用固相法制备了(ZnxMg1-x)SiO4、(CozMg1-z)SiO4陶瓷。实验结果表明:ZnO加入后,一部分固溶到了Mg2SiO4晶体中,一部分则与添加的烧结助剂形成了Bi1.5Zn0.5(Zn0.5Nb1.5)O7相、ZnNb2O6相。Co3O4加入后,Co2+取代Mg2+完全固溶在Mg2SiO4晶体中。通过比较,Co2+部分取代Mg2+所得的陶瓷样品较Zn2+部分取代Mg2+所得陶瓷样品的损耗要低。在1250℃下烧结3个小时,(Zn0.075Mg0.925)2SiO4陶瓷的介电性能为:εr=7.9,Q=7353（1.8MHz）,τc=55.8ppm/℃;(Co0.025Mg0.975)2SiO4陶瓷的介电性能为:εr=7.7,Q=8850（1.8MHz）,τc=50.4ppm/℃。（2）采用不同Mg/Ca制备了yMg2SiO4-（1-y）CaSiO3系微波介质陶瓷,实验结果表明:当Mg/Ca比小于0.5时,制备出的陶瓷以CaSiO3,Ca2Mg（SiO7）和CaMgSi2O6相为主晶相。随着Mg/Ca的增加,CaSiO3相消失,同时样品的烧结温度也升高。在1290℃下烧结3小时,2Mg2SiO4-8CaSiO3陶瓷的介电性能最优:εr=8.6 , Q=9278（2MHz） ,τc=47.5ppm/℃。为了改善烧结性能,优化yMg2SiO4-（1-y）CaSiO3陶瓷介电性能,以2Mg2SiO4-8CaSiO3陶瓷材料为基体材料,选用Nb2O5与Bi2O3复合烧结助剂体系。可以发现,烧结助剂的加入能够有效的改善2Mg2SiO4-8CaSiO3陶瓷的烧结,烧结温度降低,同时烧结温度范围得以拓宽,但Bi/Nb以及Nb2O5与Bi2O3的加入量必须严格控制。当Bi/Nb=1.5时,Nb2O5加入量为0.55wt%、Bi2O3加入量为1.45wt%时,2Mg2SiO4-8CaSiO3陶瓷在1230℃下烧结具有良好的介电性能:εr=9,Q=8236（2MHz）,τc=52.1ppm/℃。当Bi/Nb=4时,由于Bi2O3挥发较为严重,从而造成样品孔隙率高,致密度下降,助烧作用下降。
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相关论文文献
- [1].MgO-CaO-SiO_2添加剂对纳米晶刚玉磨料烧结性能的影响[J]. 硅酸盐通报 2014(04)