[發明專利]過渡族元素摻雜的鈦酸鍶鋇基復合陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 200910242480.1
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN101734907A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 董桂霞;崔建東;楊志民;宋占永
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C04B35/04
• 分類號: C04B35/04;C04B35/622
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 耿小強

技術領域

本發明涉及一種過渡族元素摻雜的鈦酸鍶鋇基復合陶瓷及其制備方法，特別是 一種過渡族元素摻雜的低損、高微波壓控可調性的鈦酸鍶鋇基復合陶瓷及其制備方 法，該材料特別適用于相控陣移相器，可調濾波器，延遲線，振蕩器，共振器等微 波器件。

背景技術

相控陣雷達是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達。它不但具有傳統雷達的功 能，而且具有其它射頻功能。有源電掃陣列的最重要的特點是能直接向空中輻射和 接收射頻能量。它與機械掃描天線系統相比，有許多顯著的優點：相控陣省略了整 個天線驅動系統，其中個別部件發生故障時，仍保持較高的可靠性，該雷達天線的 平均無故障時間遠比機械掃描雷達天線的平均無故障時間長(約長出10倍)。典 型的相控陣是利用電子計算機控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實現波束 在空間掃描，即電子掃描。

相控陣天線因其功能多、機動性強、掃描速度快、可靠性高等優勢而被廣泛地 應用于各類探測和跟蹤雷達系統。移相器是相控陣天線最關鍵的核心部件，相控陣 天線的性能、體積、重量、成本以及可靠性很大程度上都取決于所使用的移相器。 目前相控陣天線使用的移相器主要為鐵氧體移相器和PIN二極管移相器，這兩種移 相器均有各自的不足之處，難以滿足現代電子技術對新一代相控陣天線提出的小型 化、輕質化、高可靠性、高頻段使用的要求，在軍事和民用方面的普遍使用受到了 很大的限制。鐵電移相器被認為是有望解決這些問題的新型移相器。應用于鐵電移 相器的微波介質材料應該滿足如下性能要求：(1)高的介電可調率；(2)適中的 介電常數；(3)低的介電損耗；(4)良好的溫度穩定性；(5)高的介電強度。

鈦酸鍶鋇鐵電陶瓷具有較強的非線性效應，可以通過改變外加電場以獲得不同 的介電常數值，從而實現電磁波相移。該材料在室溫下具有非線性強、極化速度快、 漏電流小、耐擊穿強度高、居里溫度可調的特點，因而在介質移相器、壓控濾波器 等方面有著廣泛的應用前景。但是，鈦酸鍶鋇的微波介電損耗太高，需要進一步優 化。從目前已經公開發表的文獻資料看，絕大多數可降低鈦酸鍶鋇介電損耗的方法 往往同時使其壓控可調性降低。因此，如何保證所研制材料在具有低損耗的前提下 仍然保持較高的介電非線性是目前急需攻克的技術瓶頸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種過渡族元素摻雜的鈦酸鍶鋇基復合陶瓷，該復合陶 瓷介電損耗低，同時壓控可調性高。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種過渡族元素摻雜的鈦酸鍶鋇基復合陶瓷，其組成包括40wt％的 xM-Ba_0.6Sr_0.4TiO₃和60wt％的MgO，其中M為過渡金屬，x為過渡金屬M與Ba_0.6Sr_0.4TiO₃的摩爾比，取值范圍為0.25％～1.25％。

一種優選技術方案，其特征在于：所述的過渡金屬為Fe、Co或Mn。

本發明的另一目的在于提供一種上述過渡族元素摻雜的鈦酸鍶鋇基復合陶瓷的 制備方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種過渡族元素摻雜的鈦酸鍶鋇基復合陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

(1)按Ba_0.6Sr_0.4TiO₃化學劑量比稱取適量的BaCO₃、SrCO₃及TiO₂裝入瑪瑙混料 罐中，加入瑪瑙球和酒精，在三輥混料機上混合24h，瑪瑙球、酒精及粉體的體積 比為6∶2∶1，所得混合漿料在100℃的烘箱中烘干，之后進行1100℃×4h常壓空氣 中預燒，得到Ba_0.6Sr_0.4TiO₃粉體；