用于相控阵天线移相器的复相铁电陶瓷研究

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1、用于相控阵天线移相器的复相铁电陶瓷研究学科：材料加工工程研究生签字指导教师签摘要随着航空、航天技术及军事需求的发展，作为相控阵天线重要部件的移相器应具备更高的性能。BST铁电材料是未来最有前途的移相器材料，但过高的介电常数限制了其使用，通常添加金属氧化物和稀土氧化物制成复相BST陶瓷以进行改性。目前铁电陶瓷的制备方法多为固相合成法，因组分混合不均匀及晶粒过大，影响材料的介电性能，因此陶瓷制备及配方设计是目前研究的重点。本文采用溶胶一凝胶法制备Bao．5Sro．5Ti03，在BST溶胶形成过程中，液相引入需掺杂的稀土元素离子，在BST凝胶过程中加入M

2、gO粉体，形成凝胶包裹粉体，经预烧、冷等静压成型、无压烧结制得掺杂稀土氧化物的BST／MgO复相陶瓷。采用DTA／TGA、FT-IR、XRD研究凝胶晶化过程，XRD、TEM、SEM分析物相、粉体形貌、陶瓷微观结构，采用矢量网络分析仪测试陶瓷的微波介电性能。研究表明：AB03型结构的BST主要形成于550。C．650℃，在其形成过程中，会生成BaC03和SrC03，高温下BaC03和SrC03分解成BaO和SrO，并与Ti02反应生成BST，凝胶预烧温度为750。C，陶瓷烧结工艺为1300℃保温2h，陶瓷晶粒尺寸为2．5／tm，相对密度达到97％。由

3、于三种稀土元素的离子半径不同，La3+和Y3+在掺杂量<0．6wt％和<0．4wt％时取代A位，在>0．8wt％和>0．6wt％时取代B位，陶瓷晶面间距随La203和Y203增加先减小后增大；Ce4+只能少量取代A位，陶瓷晶面间距随Ce02增加只是略微减小。ta203和Ce02掺杂可以减小晶粒尺寸，Y203和Ce02掺杂可以提高陶瓷密度。介电常数随La203和Ce02掺杂量的增加先减小后增大，随Y203掺杂量的增加先增大后减小；介电损耗随La203和Y203掺杂量的增加先减小后增大，随Ce02掺杂量的增加波动减小，La203和Ce02可以降低陶瓷的

4、介电损耗。复合掺杂时，三种稀土氧化物对介电性能的影响与单独掺杂时不同。正交实验表明：在介电常数和介电损耗上的影响大小顺序分别是La203、Ce02、Y203和Ce02、La203、Y203。随稀土氧化物掺杂量增加，介电常数总体呈降低趋势，介电损耗整体虽有降低，但波动很大。较好掺杂量为0．2wt％La203、0．2wt％Ce02和0．4wt％Y203。关键词：溶胶．凝胶法；钛酸锶钡；复相铁电陶瓷；微观结构；介电性能；移相器StudyonMuitiphaseFerroelectricCeramicsforPhaseShifterofPhased-arr

5、ayAntennaDiscipline：MaterialProcessingEngineeringStudentSignature：凡～L}沁SupervisorSignature：孥砌孥AbstractWiththedevelopmentofaviation，astronavigationandmilitaryrequirement，phaseshifterastheimportantpartofphase—arrayantennashouldhavemoreexcellentdielectricproperties．BSTisthebestma

6、terialofphaseshifterinthefuture，butitsdielectricconstantistoohi[ghtouse．ThemultiphaseBSTferroelectricceramicspreparedbyaddingmetaloxideandrareearthoxideisusedforimprovingdielectricproperties．Duetoferroelectricceramicsisgenerallypreparedbysolid-statereaction，thecomponentisinhom

7、ogeneousandthegrainsizeislarge．Uptonow,fabricationanddesignofconstituentaretheresearchemphasis．Inthisthesis，Bao．5Sro．5T103issynthesizedbysol-gelmethod，rareearthionisaddedintoBSTsol，MgOpowderisaddedintoBSTgelandisenwrappedbythegel．RareearthoxidedopingBST／MgOceramicsisproducedaf

8、terpresintering，coldisostaticcompactionandconventionalsinteri