摘要 I 摘 要 随着微波通信逐步往高频化方向发展，保障器件在高频下的工作性能与集成化显得很重要。这对微波介质陶瓷提出了更高的要求，即更高的工作稳定性，更低的介电损耗。堇青石（Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ）微波介质陶瓷成本低廉、微波介电性能优异，具有良好的应用前景。本文通过固相法制备 Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 陶瓷，研究了制备工艺、掺杂改性等对材料微观结构和微波介电性能的影响。 采用控制变量法探究 Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 陶瓷的制备工艺。研究了预烧温度和烧结温度对陶瓷微观结构和微波性能的影响，以及其他工艺对陶瓷品质因数的影响。通过改善 Mg 2 Al ...
摘要 I 摘 要 随着微波通信逐步往高频化方向发展，保障器件在高频下的工作性能与集成化显得特别的重要。这对微波介质陶瓷提出了更高的要求，即更高的工作稳定性，更低的介电损耗。堇青石（Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ）微波介质陶瓷成本低廉、微波介电性能优异，拥有非常良好的应用前景。本文通过固相法制备 Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 陶瓷，研究了制备工艺、掺杂改性等对材料微观结构和微波介电性能的影响。 采用控制变量法探究 Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 陶瓷的制备工艺。研究了预烧温度和烧结温度对陶瓷微观结构和微波性能的影响，以及其他工艺对陶瓷品质因数的影响。通过改善 Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 陶瓷的制备工艺，使微波介电性能获得一定的提升：Q×f=52314 GHz， r =4.86， f =-28 ppm/℃。 研究了 MgO 含量对 Al 6 Si 2 O 13 第二相的抑制作用。通过增加 MgO 的含量，有效抑制了 Al 6 Si 2 O 13 第二相的生成，获得单相堇青石陶瓷。添加 MgO 还能改善陶瓷的微观结构，提高粒的均匀性。通过消除 Al 6 Si 2 O 13 第二相，明显提升了陶瓷的品质因数。在 MgO 过量 0.2mol 处获得了最佳的微波介电性能： r =5.18，Q×f=86374 GHz， f =27 ppm/℃。 采用添加 TiO 2 的方式，调节 Mg 2.2 Al 4 Si 5 O 18.2 的谐振频率温度系数。实验根据结果得出，TiO 2 可以与 Mg 2.2 Al 4 Si 5 O 18.2 形成固溶体，提高陶瓷的致密度，同时析出的金红石相能有效的调节Mg 2.2 Al 4 Si 5 O 18.2 陶瓷的频率温度系数。当TiO 2 含量为6 wt.%时，陶瓷兼具高品质因数和高温度稳定性，其微波介电性能为 Q×f=68264 GHz， r =5.56， f =-9.95 ppm/℃。在 TiO 2 含量为 8 wt.%时，陶瓷具有近零的谐振频率温度系数 f = -3.62 ppm/℃，Q×f=56626 GHz， r =5.84。 研究了 RO 2 (R=Ce,Mn,Zr,Sn)对 Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 陶瓷材料微观结构和微波介电性能的影响。研究表明，RO 2 (R=Ce,Mn,Zr,Sn)可以与 Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 形成固溶体，来提升陶瓷的致密度。添加 MnO 2 能促进陶瓷晶粒的生长，提高陶瓷的品质因数。添加 ZrO 2 能调节谐振频率温度系数。掺入 CeO 2 会促使 -堇青石转化为 -堇青石，导致陶瓷品质因数下降。加入 SnO 2 能够更好的降低陶瓷的烧结温度，拓宽烧结区间，在60℃的范围内，Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 -SnO 2 陶瓷品质因数的波动小于 5000 GHz。 关键词：微波介质陶瓷，两相复合，品质因数，介电常数，谐振频率温度系数
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