MnO_2掺杂BaTi_4O_9陶瓷微波介电性能研究 Study on microwave dielectric properties of BaTi_4O_9 ceramics doped by MnO_2

采用传统固相反应法合成BaTi_4O_9粉体,复合掺杂质量分数为0~0.16%MnO_2,在空气气氛下常压烧结制备BaTi_4O_9陶瓷。研究了MnO_2对BaTi_4O_9陶瓷的相组成、微观形貌、烧结特性及介电性能的影响。X射线衍射分析和扫描电子显微镜观察表明,Mn完全固溶到BaTi_4O_9陶瓷中;随着MnO_2掺杂量的增加,晶粒更加均匀,BaTi_4O_9陶瓷更加致密,介电常数略微降低,品质因数和谐振频率温度系数先显著提高继而降低;MnO_2掺杂BaTi_4O_9陶瓷发生Ti位取代,高温烧结时在一定程度上抑制了Ti~(4+)还原为Ti~(3+),从而改善BaTi_4O_9陶瓷微波介电性能。在烧结温度1250℃,保温时间4 h,掺杂MnO_2质量分数为0.08%时,BaTi_4O_9陶瓷微波介电性能最优,介电常数(εr)为34.56,品质因数(Q·f,中心频率5 GHz)为49097,谐振频率温度系数(τ_f)为14.997×10~(-6)/℃,相对密度最大,达97%。