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1、第26卷第1期真空科学与技术学报2006年1、2月JOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY(CHINA)77低介电损耗微晶氧化铝陶瓷研究*张巨先(中国电子科技集团公司第十二研究所北京100016)DevelopmentofLowLossTangentAl2O3CeramicswithFine-Grain*ZhangJuxian(BeijingVacuumElectronicsResearchInstitute,Beijing100016,China)AbstractFine-grainAl2O3ceramicswithgrai
2、n-sizelessthan3Lm~5Lmandnearlyzeroresidualporosityhavebeensuccessfullyfabr-icated.First,1000ppm-MgOintheformofaluminumsaltsolutionwasmixedwithAl2O3powder.Next,thegreenbodiesweresinteredintwo--5stepsintering.Finally,Al2O3ceramicswerecharacterizedwithscanningelectronmicroscopy(SEM).
3、Itslosstangentwasfoundtobe1@10,twoorder-o-fmagnitudelowerthanthatof95%Al2O3ceramicsshapedbyisostaticpressing,andclosetothatofsapphire.KeywordsAluminaceramics,Lowlosstangent,Fine-grain,Microwave摘要本文将1000ppm的MgO烧结添加剂以镁盐的形式均匀加入到超细Al2O3粉中,采用两次烧结方法,制备出剩余气-5孔率接近零,晶粒尺寸在3Lm~5Lm之间的微晶Al2O3陶
4、瓷。其介电损耗为1@10,比等静压95%Al2O3陶瓷的低近两个数量级,降至蓝宝石的水平。关键词氧化铝陶瓷低介电损耗微晶微波中图分类号:TN10412文献标识码:A文章编号:1672-7126(2006)01-077-03微波管中输能窗的作用是保持管内真空、透过造成Al2O3陶瓷介电损耗较大的原因主要是微波,因此要求输能窗所用的介质材料有优良的介Al2O3陶瓷中烧结添加剂含量较多和剩余气孔率较电、热学、力学性能。具体为:极高的微波透过率;低高。因此本文采用超细Al2O3粉,通过特殊烧结工介电常数和低介电损耗;良好的热导率;较强的抗热艺来制备高致密、高纯微晶
5、Al2O3陶瓷,从而制备出冲击性;较好的机械强度和硬度;高致密度,良好的低介电损耗微晶Al2O3陶瓷。气密性;可加工性好,易于金属化焊接。目前可用作输能窗的介质材料主要有:熔融石英(SiO2)、氧化铝1试验过程(Al2O3)、氧化铍(BeO)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)A-Al2O3粉体平均粒径小于0.4Lm,纯度为和金刚石等。但从安全和生产成本方面比较,Al2O399198%。烧结助剂为MgO,MgO加入量为1000ppm是性能最合适、应用范围最广的输能窗介质材料。(1ppm,MgO/Al-62O3=1@10),MgO分别采用三种Al2O3材料又分
6、为蓝宝石和氧化铝陶瓷。由于蓝宝方式通过水悬浮液添加到Al2O3粉体中,第一种方石具有显著的荧光发射性和相对小的微波透过功法是MgO以Mg(OH)2溶胶的方式加入,样品记作[1]率,可加工性及力学性能较差,其应用受到了一定Y1;第二种方法是MgO以镁盐溶液的形式加入,样的限制。而常规的Al2O3陶瓷由于介电损耗较大,品记作Y2;第三种方法是MgO以MgAl2O4的形式引难以满足微波管朝大功率、宽频宽、小型化、高频率入,样品记作Y3。前两种方式加入MgO后所得方向发展的要求,因而对现有Al2O3陶瓷进行改性Al2O3粉体干燥后,在700e下煅烧2h,生成MgO
7、。研究,研制低介电损耗Al2O3陶瓷是非常必要的。最后,所有粉体用等静压成型出554@3的园片,压收稿日期:2005-07-12基金项目:大功率微波电真空器件技术国家级重点实验室资助项目*联系人:高级工程师,Tel:(010)64361731-2574,E-mail:zjxhome@sina.com78真空科学与技术学报第26卷力为200MPa。成型后的坯体先在1580e~1640eAl2O3粉体中的方法不适宜制备高致密微晶Al2O3下进行一次无压烧结,然后再用1650e~1700e氩陶瓷,而MgO以镁盐的形式均匀加入到Al2O3粉体气氛气压二次烧结,来制
8、备Al2O3陶瓷样品。中的方法可制备出高致密微晶Al2O3陶瓷。用
