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粉末冶金材料科学与工程  2023, Vol. 28 Issue (3): 253-261    DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2023022
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MgF2掺杂对0.95MgTiO3-0.05CaTiO3陶瓷结构与微波性能的影响
冉文, 刘凡, 李昊, 刘绍军
中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083
Effects of MgF2 doping on structure and microwave property of 0.95MgTiO3-0.05CaTiO3 ceramics
RAN Wen, LIU Fan, LI Hao, LIU Shaojun
State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China
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摘要 采用传统固相合成法制备MgF2掺杂0.95MgTiO3-0.05CaTiO3(95MCT)微波陶瓷,结合X射线衍射谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜及矢量网络分析等表征技术,系统研究MgF2掺杂对95MCT陶瓷烧结温度、晶体结构、微观形貌与微波性能的影响。结果表明:少量MgF2掺杂能够促进陶瓷晶粒均匀生长,抑制Ti4+离子向Ti3+离子转变,增强[TiO6]八面体中Ti—O键的结合强度,从而使95MCT陶瓷的品质因子由30 335 GHz提高至89 470 GHz。1 225 ℃烧结的MgF2质量分数为1%的95MCT陶瓷具有优异的综合微波性能:相对介电常数εr 约为19.74,品质因子Q×f 值约为89 470 GHz,谐振频率温度系数τf约为-10.2×10-6-1
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冉文
刘凡
李昊
刘绍军
关键词 MgTiO3-CaTiO3陶瓷MgF2掺杂[TiO6]八面体烧结温度微波性能    
Abstract:MgF2 doped 0.95MgTiO3-0.05CaTiO3 (95MCT) microwave ceramics were synthesized by solid-phase reaction. The effects of MgF2 doping on the sintering temperature, crystal structure, microstructure and microwave properties of 95MCT ceramics were characterized by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy and vector network analyzer. The results show that a small amount of MgF2 doping can promote the uniform growth of ceramic grains. The addition of MgF2 inhibits the transition of Ti4+ ions to Ti3+ ions and enhances the Ti—O bonding strength of [TiO6] octahedra, thus significantly improving the quality factor of ceramics from 30 335 GHz to 89 470 GHz. MgF2 doped with 1% (mass fraction) of 95MCT ceramic sintered at 1 225 ℃ has excellent microwave properties: the relative permittivity εr is about 19.74, the Q×f value is about 89 470 GHz, and the resonant frequency temperature coefficient τf is about -10.2×10-6-1.
Key wordsMgTiO3-CaTiO3 ceramic    MgF2 doping    [TiO6] octahedra    sintering temperature    microwave property
收稿日期: 2023-03-17      出版日期: 2023-07-06
ZTFLH:  TB34  
基金资助:湖南省自然科学基金资助项目(2021JJ30831)
通讯作者: 刘绍军,教授,博士。电话:13974953502;E-mail: liumatthew@csu.edu.cn   
引用本文:   
冉文, 刘凡, 李昊, 刘绍军. MgF2掺杂对0.95MgTiO3-0.05CaTiO3陶瓷结构与微波性能的影响[J]. 粉末冶金材料科学与工程, 2023, 28(3): 253-261.
RAN Wen, LIU Fan, LI Hao, LIU Shaojun. Effects of MgF2 doping on structure and microwave property of 0.95MgTiO3-0.05CaTiO3 ceramics. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy, 2023, 28(3): 253-261.
链接本文:  
http://pmbjb.csu.edu.cn/CN/10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2023022     或     http://pmbjb.csu.edu.cn/CN/Y2023/V28/I3/253
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