用于相控陣天線移相器的復相鐵電陶瓷研究.pdf

1、隨著航空、航天技術及軍事需求的發(fā)展，作為相控陣天線重要部件的移相器應具備更高的性能。BST鐵電材料是未來最有前途的移相器材料，但過高的介電常數(shù)限制了其使用，通常添加金屬氧化物和稀土氧化物制成復相BST陶瓷以進行改性。目前鐵電陶瓷的制備方法多為固相合成法，因組分混合不均勻及晶粒過大，影響材料的介電性能，因此陶瓷制備及配方設計是目前研究的重點。 本文采用溶膠-凝膠法制備Ba0．5Sr0．5TiO3，在BST溶膠形成過程中，液相引入需

2、摻雜的稀土元素離子，在BST凝膠過程中加入MgO粉體，形成凝膠包裹粉體，經(jīng)預燒、冷等靜壓成型、無壓燒結(jié)制得摻雜稀土氧化物的BST/MgO復相陶瓷。采用DTA/TGA、FI-IR、XRD研究凝膠晶化過程，XRD、TEM、SEM分析物相、粉體形貌、陶瓷微觀結(jié)構(gòu)，采用矢量網(wǎng)絡分析儀測試陶瓷的微波介電性能。研究表明： ABO3型結(jié)構(gòu)的BST主要形成于550℃-650℃，在其形成過程中，會生成BaCO3和SrCO3，高溫下BaCO3和S

3、rCO3分解成BaO和SrO，并與TiO2反應生成BST，凝膠預燒溫度為750℃，陶瓷燒結(jié)工藝為1300℃保溫2h，陶瓷晶粒尺寸為2-5μm，相對密度達到97%。 由于三種稀土元素的離子半徑不同，La3+和Y3+在摻雜量<0．6wt%和<0．4wt%時取代A位，在>0．8wt%和>0．6wt%時取代B位，陶瓷晶面間距隨La2O3和Y2O3增加先減小后增大；Ce4+只能少量取代A位，陶瓷晶面間距隨CeO2增加只是略微減小。La2O

4、3和CeO2摻雜可以減小晶粒尺寸，Y2O3和CeO2摻雜可以提高陶瓷密度。 介電常數(shù)隨La2O3和CeO2摻雜量的增加先減小后增大，隨Y2O3摻雜量的增加先增大后減??；介電損耗隨La2O3和Y2O3摻雜量的增加先減小后增大，隨CeO2摻雜量的增加波動減小，La2O3和CeO2可以降低陶瓷的介電損耗。 復合摻雜時，三種稀土氧化物對介電性能的影響與單獨摻雜時不同。正交實驗表明：在介電常數(shù)和介電損耗上的影響大小順序分別是La2