【摘 要】
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MgTiO3-CaTiO3系微波介质陶瓷材料具有优异的介电性能,因其原料丰富、成本低廉而受到相关研究人员的广泛关注。本文采用传统固相烧结法制备了0.95MgTiO3-0.05CaTiO3（95MCT）基微波介质陶瓷,通过离子取代、添加改性剂、添加烧结助剂等方法,优化改善了0.95MgTiO3-0.05CaTiO3基微波介质陶瓷材料的烧结性能及介电性能。主要研究内容及结果如下:（1）研究了改性剂Al
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MgTiO3-CaTiO3系微波介质陶瓷材料具有优异的介电性能,因其原料丰富、成本低廉而受到相关研究人员的广泛关注。本文采用传统固相烧结法制备了0.95MgTiO3-0.05CaTiO3（95MCT）基微波介质陶瓷,通过离子取代、添加改性剂、添加烧结助剂等方法,优化改善了0.95MgTiO3-0.05CaTiO3基微波介质陶瓷材料的烧结性能及介电性能。主要研究内容及结果如下:（1）研究了改性剂Al2O3掺杂对95MCT陶瓷的烧结特性、微观结构、物相组成及介电性能的影响。结果表明,Al2O3的掺杂提高了95MCT陶瓷的体积密度,95MCT的体积密度随着Al2O3的含量先增加后减小;Al2O3的引入生成了Mg Al2O4晶相,而Mg Al2O4相的出现降低了材料的介电常数,提高了材料品质因数,同时Al2O3的掺杂抑制了中间相Mg Ti2O5的生成;Al2O3的引入降低了95MCT的致密化烧结温度。在Al2O3掺杂量为0.10wt%时,在1350℃下烧结4 h,获得最佳性能:εr=18.88,Q×f=62957 GHz（8 GHz）,tf=-18.08 ppm/℃。（2）研究了添加剂MnO2掺杂对95MCT陶瓷的烧结特性、微观结构、物相组成及介电性能的影响。结果表明,MnO2的掺杂提高了95 MCT微波介质陶瓷的体积密度,95MCT陶瓷的体积密度随着MnO2含量的增加先增大后减小;MnO2的引入没有在95MCT微波介质陶瓷中生成新相,MnO2与95MCT形成了固溶体,提高了材料的品质因数和介电常数;MnO2的引入降低了95MCT致密化烧结温度,改善了介电性能。在MnO2掺杂量为0.01wt%时,在1350℃下烧结4h,获得最佳性能:εr=19.47,Q×f=62480 GHz（8 GHz）,tf=-22.14 ppm/℃。（3）研究了烧结助剂SiO2掺杂对95MCT陶瓷的烧结特性、微观结构、物相组成及介电性能的影响。结果表明,SiO2掺杂提高了95MCT陶瓷的体积密度,随着SiO2含量的升高,95MCT体积密度先增大后减小,在掺杂量为2 wt%时获得最大值;掺杂SiO2后95MCT陶瓷的主晶相为MgTiO3和CaTiO3,可以在一定程度上减弱Mg Ti2O5的生成;SiO2的引入可有效降低95MCT陶瓷的烧结温度。在SiO2掺杂量为2wt%时,在1250℃下烧结4 h,获得最佳介电性能:εr=19.04,Q×f=58189 GHz（8 GHz）,tf=-18.22 ppm/℃。（4）探究了醇相工艺和水相工艺下制备的(Mg0.95Ca0.05)TiO3-0.1Al2O3-0.01MnO2的介电性能、烧结特性、物相组成及微观结构之间的差异。结果表明,不同湿法球磨介质,对(Mg0.95Ca0.05)TiO3-0.1Al2O3-0.01MnO2的物相组成并没有影响,主晶相都为MgTiO3和CaTiO3,没有中间相Mg Ti2O5的生成;不同湿法球磨介质下制备出的(Mg0.95Ca0.05)TiO3-0.1Al2O3-0.01MnO2陶瓷,微观形貌差异较大,水相工艺下制备出的样品形成了巨晶结构,而醇相工艺下制备出的样品具有明显的均匀晶粒结构;醇相工艺下制备出的样品最佳介电性能为:Q×f=59480 GHz（8 GHz）,εr=19.11,tf=-17.5278 ppm/℃,水相工艺下制备出的样品最佳介电性能为:Q×f=55166 GHz（8 GHz）,εr=20.34,tf=-20.0463 ppm/℃。
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