[发明专利]钛酸锶钡与正钛酸镁复合陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷技术领域，具体涉及钛酸锶钡与正钛酸镁复合陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着现代军事技术的发展，对雷达的功能提出了许多新的要求，采用机械扫描方式的雷达天线已很难适应现代的军事要求。自上世纪50年代以来，用电控的方式进行波束扫描的方法得到了迅速发展，从而使相控阵天线的研究获得了前所未有的重视。

移相器是相控阵天线的核心部件，它直接决定相控阵天线的性能和成本。目前使用的移相器主要是铁氧体移相器和PIN二极管移相器，这两类移相器有其不可克服的缺点。铁氧体移相器不但传输速度有限制、可靠性低而且成本昂贵、体积大。PIN二极管移相器比铁氧体移相器便宜，但其过高的插入损耗也限制了它的应用。进入上世纪90年代，由于铁电移相器具有处理能力大、相移速度快、插入损耗低以及体积小、成本低等优点，有望取代铁氧体移相器和PIN二极管移相器而倍受关注，已成为新型移相器的研究热点。

铁电移相器是采用铁电材料作为介质的一种移相器。铁电移相材料应具有低的介电常数(100左右)，低介电损耗，高的介电常数电场可调性和良好的介电常数温度稳定性。在诸多的铁电材料中，钛酸锶钡(Ba_xSr_1-xTiO₃，简称BST或BSTO)材料具有较高的介电常数电场可调性、较低的介电损耗、很高的绝缘电阻、通过改变材料的组成可以在很宽的温度范围内调整材料的介电常数和居里温度等优点，并且可以在一定程度上保证材料具有较好的介电常数温度稳定性。因此钛酸锶钡被认为是制作铁电移相器的最佳材料。然而对于移相器应用来说，钛酸锶钡单相材料的介电常数偏大、介电损耗较高，要想获得具有实用意义的铁电移相材料，必须对钛酸锶钡材料进行改性。目前，国内外研究者采用的改性方法主要是将钛酸锶钡与具有低介电常数、低损耗的金属氧化物或其衍生物(例如Al₂O₃、ZrO₂、Bi₂O₃及Mg类改性剂MgO、MgAl₂O₄、Mg₂SiO₄、MgZrSrTiO₃等中的一种或几种)进行复合，制备出复相介质陶瓷以满足移相器的应用需求。其中，BSTO-MgO复合材料的综合性能最佳，基本上能够满足移相器的应用要求。但是BSTO-MgO系材料的介电常数可调度较低，比如40％Ba_0.55Sr_0.45TiO₃-60％MgO复合材料在2KV/mm的电场下介电常数可调度只有6.57％，对其添加适量的稀土元素其介电常数可调度也不超过8％，这对移相器的使用是不利的；另外，该材料的烧结温度一般在1450℃以上，使得材料的制备成本升高。当前铁电移相器需要解决的关键技术问题是提供一种性能优良的新型陶瓷材料。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述陶瓷材料的缺点，提供一种介电常数可调度高、烧结温度低、产品成本低的钛酸锶钡与正钛酸镁复合陶瓷。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种工艺简单、稳定、易于工业化生产的钛酸锶钡与正钛酸镁复合陶瓷的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：用通式(1-y)Ba_XSr_1-XTiO₄--yMg₂TiO₄表示的材料组成，式中x表示组成元素的原子数，0.45≤x≤0.60，y表示原料Mg₂TiO₄的重量含量，60wt％≤y≤75wt％。

用通式(1-y)Ba_XSr_1-XTiO₄-yMg₂TiO₄表示的材料组成，式中x表示组成元素的原子数，x的优选取值范围为0.45≤x≤0.55，Mg₂TiO₄的重量含量y的优选取值范围为65wt％≤y≤75wt％。