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近年来,无线传真、手机、全球定位系统(GPS)、军事雷达系统、智能交通系统(ITS)和直播卫星(DBS)等无线通信技术飞速发展,从而带动了谐振器、滤波器和振荡器等微波元器件对介电陶瓷的需求。对于毫米波的超高频率和基板应用,需要超高品质因数Q和低介电常数的陶瓷。氧化铝是这类陶瓷的典型代表。本论文以Al2O3陶瓷为研究对象,以MgO、Ta2O5、Sb2O5、Eu2O3、CaTiO3为掺杂助剂,制备了普通和透明Al2O3陶瓷,并对其烧结性能、显微结构和微波介电等性能进行系统研究。 首先,采用高纯α-Al2O3粉为原料,利用湿化学法添加掺杂助剂MgO和Ta2O5,制备了透明和普通氧化铝陶瓷。研究表明:Ta2O5单掺和MgO/Ta2O5共掺对透明氧化铝陶瓷的密度和微波介电常数无明显影响,密度均接近理论密度,介电常数在10.0左右波动,但两种掺杂方式均会对Q×f值产生不利影响。而适量的单掺和共掺有利于普通氧化铝陶瓷的致密化和Q×f值的提高,并且共掺的效果相对优于单掺,500 ppm MgO/1000 ppmTa2O5掺杂的普通氧化铝样品,其微波介电损耗为4.45×10-5,Q×f值为209,855 GHz。 其次,利用湿化学法制备了Sb2O5单掺和MgO/Sb2O5共掺的普通氧化铝陶瓷。研究表明:Sb2O5的掺入阻碍了Al2O3陶瓷的致密化,随着Sb2O5掺杂量的增多,单掺及共掺样品的密度及介电常数不断下降。两种掺杂方式对样品Q×f值的影响差别较大。单掺会损害材料的Q×f值,而适量的共掺可以提高样品的Q×f值。500 ppm MgO/1000 ppm Sb2O5掺杂的样品,其微波介电损耗为4.95×10-5,Q×f值为197,788 GHz。 接着,利用湿化学法制备MgO/Eu2O3共掺的普通氧化铝陶瓷。结果表明:合适的MgO/Eu2O3共掺量有助于Al2O3的致密化和晶粒生长。在介电性能方面,MgO/Eu2O3共掺对Al2O3陶瓷的介电常数没有明显的影响,但对介电损耗的影响显著。随着Eu2O3含量的增加,Al2O3陶瓷的Q×f值会呈现先增加后下降的变化趋势。0.05 wt%MgO/0.10wt%Eu2O3共掺的样品在1590℃下保温4h获得的微波介电性能最佳,εr~9.82,Q×f~225,225 GHz。 最后,采用固相法制备了氧化铝陶瓷。CaTiO3可以使Al2O3的烧结温度降低至1450℃,但在该温度下烧结的样品由于CaTiO3的加入会产生CaAl12O19第二相。1450℃下掺杂2.5 wt%CaTiO3的氧化铝陶瓷具有较好的烧结性能,体积密度可达到3.90 g/cm3,但微波介电性能严重恶化,其Q×f值仅为8061GHz。