舆论摘要：高Q、低ε微波介质陶瓷的构造与本能──对无序刚玉构造Mg_4Nb_2O_9资料的接洽

　　微波通讯的高频化对微波资料和电子封装陶瓷提出了很高的诉求：高的Q·f值和各别的介电常数ε。刚玉构造的α-Al_2O_3陶瓷具备特殊高的Q·f值（Q·f＝300000GHz）和对立较低的介电常数ε（～10），被普遍的用作基板资料和电子封装陶瓷。但是，氧化铁陶瓷的烧结温度融洽振频次温度系数τ_f控制了它动作低温烧结基板资料的进一步兴盛。Mg_4Nb_2O_9具备与α-Al_2O_3一致的晶体构造，Q·f值不妨到达350000GHz，介电常数ε与α-Al_2O_3陶瓷逼近，而烧结温度却贬低了200～400℃。所以，Mg_4Nb_2O_9可望变成代替氧化铁陶瓷的新一代高Q值基板陶瓷。 　　正文体例的接洽了Mg_4Nb_2O_9的合成及该系列陶瓷的构造与本能。重要试验截止如次： 　　（1）以MgO和Nb_2O_5为初始材料5h合成Mg_4Nb_2O_9时，在600℃～1500℃的温度范畴内得不到纯洁的Mg_4Nb_2O_9物相；在600℃～700℃的范畴内，由MgO、Nb_2O_5和MgNb_2O_6三物相构成；700℃～950℃，MgO、Nb_2O_5、MgNb_2O_6和Mg_4Nb_2O_9四相并存；当T_c≥950℃时，Nb_2O_5消逝；Mg_5Nb_4O_(15)在1250℃展示，MgNb_2O_6在1300℃时消逝；Mg_4Nb_2O_9的最好合成温度是1400℃，该温度下5钟点合成的复合物由Mg_4Nb_2O_9、MgO和Mg_5Nb_O_(15)，三物相构成，Mg_4Nb_2O_9的相含量R为95.71%。 　　（2）烧结后的陶瓷由Mg_4Nb_2O_9和Mg_5Nb_4O_(15)两物相构成。物投合成前提对陶瓷的物相含量和Mg_4Nb_2O_9的晶胞参数爆发的感化不鲜明；合成粉末中的MgO和MgNb_2O_6在烧结时会向Mg_4Nb_2O_9和Mg_5Nb_4O_(15)变化，如许的反馈会遏制晶粒的过度长大，晶粒跟着粉末合成温度的升高而增大，而Q·f值则贬低；烧结温度对Mg_4Nb_2O_9陶瓷本能感化明显，而保鲜功夫对Mg_4Nb_2O_9陶瓷本能感化较小。900℃、2钟点合成物相，1350℃、10钟点烧结的该陶瓷具备最好的微波本能：ε＝12.00，Q·f＝194820GHz（重心频次为8.400GHz）。 　　（3）用锑元素代替锯元素时，Mg_4（Nb_(2-x)Sb_x）O_9在x≤1.6的范畴内产生了贯串固溶体，具备与Mg_4Nb_2O_9沟通的物相构造，晶胞参数a、c轴长和晶胞体积均随锑元素增添量的增加而贬低，当x＝2.0时，Mg_4Sb_2O_9晶胞的轴长和体积爆发了渐变，相构造爆发了变革，在1.6＜x＜2的范畴内，Mg_4Nb_2O_9与Mg_(11)Sb_4O_(21)两相并存。小批锑元素对妮元素的替代（0.4≤x≤0.8），贬低了Mg_4Nb_2O_9微波介质陶瓷的烧结温度，而不感化其微波介电本能；但跟着烧结温度的升高和烧结功夫的延迟，陶瓷二次晶粒长大，陶瓷密度ρ和微波介电本能都贬低；Mg_4Sb_2O_9陶瓷具备片状晶粒雕砌的显微构造，生存很多单薄，这使得高Sb含量的Mg_4（Nb_(2-x)Sb_x）O_9陶瓷很难实行精致烧结。在1300℃、5钟点的烧结前提下，获得了本能崇高的Mg_4（Nb_(1.6)Sb_(O.4)）O_9和Mg_4（Nb_(1.2)Sb_(0.8)）O_9两组分陶瓷，微波介电本能 辨别为ε＝12.26，Q·f＝168450GHz（重心频次f_0＝8.714GHz）和ε＝11.61，Q·f＝169820GHz（f_0＝9.275GHz）。 　　（4）向Mg_4Nb_2O_9陶瓷中增添0≤x≤5.0wt.%的TiO_2时，没有纯TiO_2，相生存，陶瓷由Mg_4Nb_2O_9和Mg_5Nb_4O_(15)两相构成；增添的Tiˉ(4+)离子按1:2代替Mg_5Nb_4O_(15)晶体中的Mgˉ(2+)离子和Nbˉ(5+)离子；增添TiO_2不妨激动Mg_4Nb_2O_9陶瓷的低温精致烧结，普及微波介电本能；但因为未产生含TiO_2的复相陶瓷，未起到安排该陶瓷的谐振频次温度系数的效率，τ_f值从来为较大的负值；1300℃、5h烧结增添2.5wt.%TiO_2的该陶瓷具备很好的本能：ε_r＝13.61，Q·f＝196620GHz，τ_f＝-50.4ppm/℃。 　　（5）经过增添V_2O_5将Mg_4Nb_2O_9陶瓷的烧结温度贬低到了1000～1050℃，实行该陶瓷的低温精致烧结；但是，增添V_2O_5会使得Mg_4Nb_2O_9领会，天生MP_3（VO_4）_2、MgNb_2O_6和Mg_5Nb_O_(15)三物相，并且跟着V_2O_5增添量的增大和烧结温度的升高Mg_5Nb_4O_(15)相含量减少，该陶瓷本能贬低。增添1%V_2O_5将Mg_4Nb_2O_9陶瓷的烧结温度贬低到1050℃，5少时烧结时该陶瓷的微波本能为：ε_r＝12.72，Q·f＝151040GHz；增添4%V_2O_5将陶瓷的烧结温度贬低到1OOO℃，且具备较好的微波介电本能：ε_r＝12.89，Q·f＝137780GHz。