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Sm(Mg0.5Ti0.5)O3(SMT)微波介质陶瓷具有低介电常数(εr=25)、高品质因数(Q×f=65500GHz)等,但其谐振频率温度系可为较大的负值(τf-26ppm/℃),限制了它的实际应用。本文通过采用具有正温度系数的Ca0.8Sr0.2TiO3(εr~181,Q×f~8300GHz,τf~991ppm/℃)来调节Sm(Mg0.5Ti0.5)O3的温度系数,研究了xSm(Mg0.5Ti0.5)O3-(1-x)Ca0.8Sr0.2TiO3(xSMT-(1-x)CST)体系的组成、微观结构与性能,得到了谐振频率温度系可近零的SMT-CST陶瓷。在此基础上,研究了烧结助剂对SMT-CST陶瓷性能的影响。最后研究了Sn4+离子部分取代SMT中的Ti4+,得到最佳性能的SMTS陶瓷,再与Ca0.8Sr0.2TiO3复合,研究xSMTS-(1-x)CST陶瓷的性能。 采用传统固相反应法制备了xSMT-(1-x)CST(x=0.50、0.65、0.80、0.95)陶瓷,试样在烧成范围内均形成钙钛矿结构的固溶体,并且随着x的增加,温度系数可呈现下降趋势。在x=0.80,1550℃烧成时,晶粒发育良好,获得致密的微观结构,此时的介电性能最佳:εr=30.1, Q×f=115000GHz,τf=8.9ppm/℃。0.80Sm(Mg0.5Ti0.5)O3-0.20Ca0.8Sr0.2TiO3(8SMT-2CST)陶瓷随着烧成温度的升高,气孔减少,晶粒长大,当烧成温度高于1550℃时,晶粒异常长大,气孔率提高,导致试样的介电性能恶化。 为了降低8SMT-2CST陶瓷的烧成温度,分别研究了烧结助剂B2O3、MnCO3、CuO和V2O5对其烧结性能、相组成和介电性能的影响。结果表明:烧成过程中产生的液相润湿陶瓷颗粒,加速颗粒重排,有效促进了陶瓷的致密化。当B2O3添加量为0.50wt%,烧成温度为1425℃时,8SMT-2CST陶瓷的介电性能:εr=29.5,Q×f=36800GHz,τf=-8.7 ppm/℃。烧成温度降低了125℃,但由于大量玻璃相的存在,损耗大大增加。当添加0.50wt%MnCO3,烧成温度为1500℃时,介电性能:εr=29.7,Q×f=56900GHz,τf=7.5ppm/℃。当添加1.00wt%CuO,烧成温度为1500℃,获得最佳的介电性能:εr=29.8,Q×f=85500GHz,τf=2.4 ppm/℃。当添加1.00wt%V2O5,烧成温度为1500℃时,获得最佳介电性能:εr=29.7,Q×f=108000GHz,τf=-5.2ppm/℃。烧结助剂MnCO3、 CuO、V2O5使8SMT-2CST陶瓷的烧成温度降低了50℃,但同时Q×f值也有所下降。 此外还研究了Sn4+离子取代对Sm(Mg0.5Ti0.5)O3陶瓷的烧结性能和介电性能的影响。结果表明:适量的Sn4+取代可以提高Q×f。 Sm(Mg0.5Ti0.2Sn0.3)O3(SMTS)体系在烧成温度为1625℃时获得最佳介电性能:εr=22.0,Q×f=72300 GHz,τf=-41.8ppm/℃,可作为正温度系数介质陶瓷的补偿材料。在此基础上,进一步研究了xSm(Mg0.5Ti0.2Sn0.3)O3-(1-x)Ca0.8Sr0.2TiO3(x=0.50、0.55、0.60、0.65、0.70)陶瓷,结果表明,Ca0.8Sr0.2TiO3和Sm(Mg0.5Ti0.2Sn0.3)O3复合,可以明显降低烧成温度,提高材料的Q×f值。当x=0.60、烧成温度为1525℃时,试样获得最佳的介电性能:εr=28.5,Q×f=123000GHz,τf=5.8ppm/℃。