[發明專利]超低損耗的釔鋁石榴石微波介質陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011394237.4
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112321299B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 唐斌;周沫軻;李恩竹;袁穎;鐘朝位;張樹人
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01B3/12
• 分類號: H01B3/12;C04B35/505;C04B35/622
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

1.一種超低損耗的釔鋁石榴石微波介質陶瓷材料，其特征在于：材料化學通式為Y_3-xAl_5-yR_zO₁₂，其中，R為Mg²⁺,Ga³⁺, Si⁴⁺, Ti⁴⁺或Nb⁵⁺多種異價離子中的一種或多種；0≤x≤0.15, 0≤y≤0.8且0.03≤z≤1.5；所述微波介質陶瓷材料所用的原料包括三氧化二釔和三氧化二鋁，還包括MgO，Ga₂O₃，SiO₂, TiO₂和Nb₂O₅中的一種或多種；將微波陶瓷材料各組分按所述化學通式配料，經過第一次球磨混合，在1050～1300℃下預燒，再經過第二次球磨混合，經冷等靜壓成型后，在1605～1775℃下進行真空燒結且在氧氣控制氣氛下退火后制成；

所述材料無氣孔無裂紋，高品質因數Q×f在180000 GHz~220000 GHz之間，相對介電常數ε_r在8~12之間，頻率溫度系數τ_f在-33 ppm/℃~-22 ppm/℃之間。

2.一種低損耗的釔鋁石榴石微波介質陶瓷材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：配料；原料選自三氧化二釔和三氧化二鋁，還包括MgO，Ga₂O₃，SiO₂, TiO₂和Nb₂O₅中的一種或多種，按照化學通式Y_3-xAl_5-yR_zO₁₂，其中，R為Mg²⁺,Ga³⁺, Si⁴⁺, Ti⁴⁺或Nb⁵⁺多種異價離子中的一種或多種；0≤x≤0.15, 0≤y≤0.8且0.03≤z≤1.5，配料形成混合物；

步驟2：一次球磨；以氧化鋁球為球磨介質，按照混合料：磨球：酒精的質量比為1:（5~7）:（2~4）進行研磨20~24小時得到混合均勻的球磨料；

步驟3：烘干，過篩；將步驟2所得球磨料烘干并過100目篩得到干燥粉體；

步驟4：預燒；將步驟3所得干燥粉體置于氧化鋁坩堝中，1050~1300 ℃條件下預燒3~5小時得到預燒粉體；

步驟5：二次球磨；將步驟4所得預燒粉體進行第二次球磨，以氧化鋁球為球磨介質，按照粉體：磨球：酒精的質量比為1:（3~5）:（1~2）進行研磨10~12小時得到混合均勻的二次球磨料；

步驟6：烘干，過篩；將步驟5所得球磨料烘干并過100目篩得到干燥粉體；

步驟7：成型；將步驟6所得預燒粉體放入成型模具中干壓成型，再利用冷等靜壓工藝壓制得到生坯；

步驟8：燒結；將步驟7所得生坯放于燒結爐中，以4~6 ℃/min的升溫速率升溫并在真空中1605~1775 ℃下燒結8~20小時得到樣品；

步驟9：退火；將步驟8所得樣品在氧氣氣氛爐中，以2~4 ℃/min的升溫速率升溫并在900~1200 ℃下退火8~12小時，得到最終的微波介質陶瓷材料。