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随着互联网技术、移动通讯技术和和全球定位系统等迅速发展,小型化的微波器件得到了人们越来越多的关注。其中低温共烧技术(LTCC)因其能够有效地减小器件尺寸从而实现向集成方向发展而成为研究的重点。LTCC技术要求微波材料除了具有合适的介电常数、高的品质因数和尽可能小的谐振频率温度系数外,还需有较低的烧结温度(<960 ℃)。钨镁酸钡(Ba(Mg1/2W1/2)O3)微波介质陶瓷体系拥有高的品质因数和中低介电常数,但该陶瓷通常需要过高烧结温度(1550℃左右)而限制了其在商业上的应用,因此有必要对其开展低温烧结方面的研究。本文先通过添加烧结助剂来降低Ba(Mg1/2W1/2)O3陶瓷的烧结温度,用两相复合和离子取代进一步调节材料的微波介电性能。系统研究了不同组分对Ba(Mg1/2W1/2)O3陶瓷烧结特性、相组成、微观结构和微波介电性能的影响。主要内容和结果如下:(1)采用传统固相法,以LiF作为烧结助剂有效地将Ba(Mg1/2W1/2)O3陶瓷的烧结温度从1550 ℃降低至900~975℃之间,陶瓷的晶粒尺寸减小,在低温955℃下实现了致密化烧结;XRD和SEM等测试结果表明,在低温下烧结的Ba(Mgl/2W1/2)O3陶瓷同样伴有第二相BaWO4生成,且主要存在于样品表面,LiF中的部分Li+取代主相中的Mg2+或W6+会使晶格体积发生变化,导致陶瓷的谐振频率温度系数向负值方向移动,降低了材料的温度稳定性;添加适量的LiF获得的Ba(Mg1/2W]/2)O3陶瓷最高相对密度可达96%左右,在950℃下掺杂4.0 wt% LiF的Ba(Mg1/2W1/2)O3陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=18.1,Qxf=71,600 GHz,τf=-29 ppm/℃,该陶瓷与金属Ag有非常好的化学兼容性,有望成为新型的可低温烧结材料。(2)为了调节Ba(Mg1/2W1/2)O3陶瓷的谐振频率温度系数,在添加4.0 wt% LiF的基础上,将具有正τf值的TiO2与之进行复合,在低温下制备出(1-x)Ba(Mg1/2W1/2)O3-x TiO2-4.0 wt% LiF复合陶瓷。XRD、SEM、EDS等分析表明,在0≤x≤0.06、烧结温度925-975℃的范围内都能获得致密陶瓷;TiO2的添加没有改变主晶相,随着Ti02含量的增加,平均晶粒尺寸增大;在950℃烧结时,随着x的增加,样品的介电常数从18增加到21,谐振频率温度系数从-29 ppm/℃升高到+8.1 ppm/℃,与之相反,样品的品质因数从71,600 GHz降低到46,300 GHz;在x=0.04时获得了谐振频率温度系数近零的复合陶瓷0.96 Ba(Mg,/2W1/2)O3-0.04 TiO2-4.0 wt% LiF,其微波介电性能为:ε=20,Q×f=48,000 GHz,τf=1.2ppm/℃。(3)在对Ba(Mg1/2W1/2)O3陶瓷掺杂4.0 wt% LiF的基础上,采用Ca2+取代Mg2+改进陶瓷的微波介电性能。XRD.EDS等测试结果表明,Ca2+已经进入晶格,成功取代了Mg2+,在0≤x≤0.2的范围内形成了Ba(Mg(1-x)/2Cax/2W1/2)O3连续固溶体;Ca2+取代Mg2+会导致晶格体积变大和致密化温度升高,随着取代量的增加,Ba(Mg(1-x)/2Cax/2W1/2)O3陶瓷的平均晶粒尺寸变大;B位适量的取代可以抑制第二相BaWO4的生成,使陶瓷的品质因数升高,在x=0.05,1000℃烧结时Q×f值可达87,100 GHz;随着取代量x的增加,陶瓷的τf值由负值向正值方向移动,在x=0.2时可将其谐振频率温度系数调节至近零,在975℃下其微波介电性能为:εr=19.2, Q×f=48,700 GHz,τf=0 ppm℃.(4)采用传统固相法在740-800℃低温下制备出一种新型微波介质陶瓷LiAlW2O8。XRD分析表明,陶瓷在低温下烧结时除了主相LiAlW2O8外还伴有未知第二相生成,且组分不随烧结温度的变化而改变,在780℃时烧结最致密,其相对密度可达95.6%;SEM和EDS结果显示,样品晶粒呈现出长棒状结构(宽约1~3 μm、长约3-6分μm),A1和W元素满足A1:W=1:2化学计量比,进一步证明了LiAlW2O8相的合成;介电性能分析表明,陶瓷的介电常数测试值大于由科莫方程计算得到的理论值,在最佳烧结温度下其微波介电性能为:εr=11.7,Q×f=23,000 GHz,τf=-5.3 ppm/℃;和其它双钨酸盐的陶瓷材料相比,LiAlW2O8陶瓷除了具有低的烧结温度和较小的介电常数外,其介电损耗相对较低,τf值更接近于零,性能更加优异。