CN104310980A - 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104310980A CN104310980A CN201410519765.6A CN201410519765A CN104310980A CN 104310980 A CN104310980 A CN 104310980A CN 201410519765 A CN201410519765 A CN 201410519765A CN 104310980 A CN104310980 A CN 104310980A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- xtio
- ceramic
- mixing liquid
- hours
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明公开一种微波介质陶瓷材料及制备方法。该陶瓷材料化学式为(1-x)Mg2Al4Si5O18-xTiO2，其中0<x≤0.35。制备方法是按照化学式准备称取各元素的氧化物，合成Mg2Al4Si5O18陶瓷材料；然后再称取粉末TiO2原料，混合研磨均匀后烘干，加入粘合剂，造粒过筛后压制成型，常压下高温烧结成瓷，控温冷却后得到该陶瓷材料。该材料介电常数为6.1~7.1，品质因数为31500~55400GHZ，谐振频率温度系数为-32~+8ppm/℃。该陶瓷材料介电常数低、工作温度稳定性好、传输信号损耗低，在高频电子器件领域具有广阔应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电子信息功能陶瓷与电子器件技术领域，具体涉及到在工作环境温度不断变化下，具有快速响应速度与能量损耗小、品质因数高等特点的一种微波介质陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
随着微波通信技术的发展，尤其是移动通信领域向着高频化、集成化、高稳定性和小尺寸方向的发展，所需要的微波谐振器、带通、带阻滤波器，介质波导回路，介质基板，介质天线等数量急剧增加。而生产与降低这些器件成本的关键就是选用材料来源广泛而品质优越的微波介质陶瓷。特别是近年来，随着移动通讯领域的普及以及商业化电子消费产品种类的不断与日俱增，对微波介质材料尤其是微波介质陶瓷提出了更高的要求，对微波介质陶瓷的开发研究已经成为功能陶瓷材料最活跃的发展领域之一，开发出各类信号传输与响应速度快、信号传输质量高、传输损耗小、频率选择性好、工作环境温度稳定性强，并适合在无线移动领域、卫星通信与雷达系统中广泛应用的低介电常数微波介质材料，已经成为影响微波空间通信技术发展的一大关键技术。目前已报道的在工作环境温度下频率温度稳定性好而且介电常数在10以下的低介电微波介质陶瓷种类不是很多。本发明提供一种介电常数在6-7左右的低介电常数微波介质陶瓷,有助于丰富此类产品的需求。
发明内容
本发明的一个目的是针对现有技术在满足日益增长的微波通信技术发展对高性能、高稳定性器件的需要，提供了一种硅酸盐类微波介质陶瓷材料，该陶瓷材料介电常数在6 ~ 7左右，低介电常数，微波性能优良且近零频率温度系数。
本发明的微波介质陶瓷材料化学式为(1-x)Mg2Al4Si5O18-xTiO2，0≤x≤0.35；该微波介质陶瓷体系的介电常数 范围为6.1 ~ 7.1，品质因数范围为31, 500 ~ 55, 400 GHZ，谐振频率温度系数范围为 -32 ~ +8 ppm/℃；
若0<x≤0.10，该微波介质陶瓷材料物相主要包括单一Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体相；若0.15≤x≤0.35，该微波介质陶瓷材料物相主要包括Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体与金红石TiO2两者的复合相；若0.10<x<0.15，该微波介质陶瓷材料物相主要包括单一Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体相以及Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体与金红石TiO2两者的复合相。
Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体是指掺杂的TiO2物质进入了原有Mg2Al4Si5O18结构间隙中，并没有出现除了Mg2Al4Si5O18以外的其他相；当x的值超过0.1后，超出堇青石溶解极限后，即x大于等于0.15时候，TiO2就会以金红石结构析出，材料呈现的是饱和的Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体和沉淀物TiO2两者的复合陶瓷相。
本发明的另一个目的是提供上述微波介质陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤(1).原材料的选取：
纯度（质量百分含量）为99.5%以上的MgO、纯度（质量百分含量）为99.5%以上的Al2O3、纯度（质量百分含量）为99.5%以上的SiO2和纯度（质量百分含量）为99.5%以上的TiO2；
步骤(2).配料与混料：
将MgO 、Al2O3 、SiO2按照化学式Mg2Al4Si5O18为计量依据称取原料，以混合液体A作为研磨介质，置于球磨机中研磨12 ~ 24小时，得到液状混合料；然后将液状混合料置于80 ~ 120℃烘箱中干燥至恒重，得到干燥的混合料；
所述的混合液体A与原料MgO 、Al2O3 、SiO2总加入量的质量比为1 ~ 1.6：1；
所述的MgO中的Mg2+、Al2O3 中的Al3+与SiO2中的Si4+的摩尔比为2:4:5；
所述的混合液体A为无水酒精与去离子水的混合液，其中无水酒精与去离子水的质量百分比为0.3 ~ 0.5 : 1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的合成：
将步骤(2)处理得到干燥混合料先过60 ~ 120目标准筛，分散后，置于马弗炉中在1350 ~ 1425℃下焙烧2 ~ 4小时，使混合料高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，这里合成了初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4).(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的初步合成：
4.1 将步骤(3)得到的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料与原料TiO2按照化学式(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2为计量依据称取质量（0<x≤0.35），置于球磨机中球磨12 ~ 24小时，以混合液体B作为研磨介质，得到混合液状粉料；将混合液状粉料置于80 ~ 120℃烘箱中干燥至恒重，得到干燥的混合粉料；然后将干燥的混合粉料先过60 ~ 120目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1100 ~ 1250 ℃预烧2 ~ 4小时，使混合粉料初步反应生成 (1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料；
所述的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料与TiO2的摩尔比为(1-x)：x，其中0<x≤0.35；
所述的混合液体B为无水酒精与去离子水的混合液，其中无水酒精与去离子水的质量百分比为0.2 ~ 0.4 ：1；
所述的步骤4.1加入的混合液体B与Mg2Al4Si5O18和TiO2两者混合物总加入量的质量比为0.8 ~ 1.2：1；
4.2 在步骤4.1初步反应生成的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料中再加入混合液体B，置入球磨罐中球磨12 ~ 24小时后取出，并置于80 ~ 120℃烘箱中烘干至恒重，得到粒径细化的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料；
所述的步骤4.2加入的混合液体B与步骤4.1初步反应生成的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的质量比为0.8 ~ 1.2：1；
步骤(5).(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的造粒：
将步骤4.2得到的粒径细化后(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料先过60 ~ 140目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入粘合剂混匀，陈腐1~2天后压碎造粒，得到最后压制成型材料；每40 g粒径细化后 (1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料加入1.5ml ~ 3ml粘合剂；
所述的粘合剂为质量浓度为5wt% ~ 10wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2材料颗粒先过60 ~ 80 目标准筛后，获得的颗粒再次过120 ~ 160目标准筛，弃去过120 ~ 160目标准筛粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6).(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的压片成型：
将步骤(5)中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在90 ~ 100 Mpa压力下压制成直径为12 ~ 15mm、厚度为6 ~ 9mm的圆柱体；
步骤(7).(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的烧结成瓷：
将步骤(6)压成的圆柱体在1350~1450℃温度下烧结2 ~ 4小时，然后以2 ~ 4℃/分钟的速度控温冷却降至1000℃后，关闭温控系统自然降温至常温，最后得到特定形状的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的介电常数与微波介电性能 [可以参考文献：B.W. Hakki, and P.D. Coleman, “Dielectric Resonator Method of Measuring Inductive Capacities in the Millimeter Range,” IEEE Trans. Microw. Theory Technol,.Mtt-8,402(1970)]。
该微波陶瓷具有低介电常数（6.1 ~ 7.1），属于低介电陶瓷体系。该陶瓷不仅可以获得较高的品质因数55, 400 GHZ，最低为31, 500 GHZ。谐振频率温度系数近零 -0.2 ppm/℃，相比较其单一相Mg2Al4Si5O18的较大的谐振频率温度系数为 -32.1 ppm/℃，例如其他硅酸盐材料如：Al2O3: -65 ppm/℃, Mg2SiO4: -70 ppm/℃，故该微波陶瓷可以应用于微波毫米波频段且温度稳定性好，不易发生频率漂移。而且，它的品质因数高，故其信号传输损耗低。
本发明提供的一种低介电常数微波介质陶瓷材料，可以很好地满足当前微波移动通信技术领域对复杂温度环境下，对器件工作环境温度稳定性强，选频性优等特点的迫切需求。该陶瓷很适合用于微波通信核心器件谐振器、振荡器、波导材料以及电子线路基板材料中使用。
附图说明
图1为本发明实施例1～8制备得到的陶瓷材料XRD附图谱；
图2为本发明实施例1～8制备得到的陶瓷材料介电常数附图；
图3为本发明实施例1～8制备得到的陶瓷材料品质因数附图；
图4为本发明实施例1～8制备得到的陶瓷材料谐振频率温度系数附图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的分析。
实施例1：制备Mg2Al4Si5O18陶瓷
步骤(1).原材料的选取：
MgO（纯度：99.99%）、Al2O3（纯度：99.99%）、SiO2（纯度：99.99%）；
步骤(2).配料与混料：
依次称取6.8902 g MgO（0.1710 mol）、17.4305 g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791 g SiO2（0.4274 mol）原料。在上述总共50 g混合料中加入70 g混合液体A，置于球磨机中研磨24小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱95℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.4:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷化合物的初步合成：
将步骤(2)得到的恒重混合料先过60目标准筛，分散混合料后，置入马弗炉中预烧2小时，预烧温度为1250℃，使混合料初步反应合成Mg2Al4Si5O18化合物；再将初步合成的Mg2Al4Si5O18化合物加入50 g混合液体B，置于球磨机中研磨24小时，形成粒径细化的Mg2Al4Si5O18化合物，将Mg2Al4Si5O18化合物浆料取出，置于烘箱中95 °C干燥至恒重，得到初步合成的Mg2Al4Si5O18化合物粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.3:1；
步骤(4).Mg2Al4Si5O18化合物粉料的造粒：
将步骤(3)得到的恒重Mg2Al4Si5O18化合物粉料（40 g），先过100目标准筛，使颗粒分散均匀后，加入2ml质量浓度为8wt%的聚乙烯醇（PVA）作为粘合剂，陈腐1天后压碎造粒，形成Mg2Al4Si5O18化合物粉料颗粒；
造粒方式采用：将压碎后的Mg2Al4Si5O18化合物粉料颗粒先过80目标准筛后，获得的粉料颗粒再次过160目标准筛，弃去过160目标准筛过细粒径的Mg2Al4Si5O18化合物粉料颗粒，选取剩下来的Mg2Al4Si5O18化合物粉料颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(5).Mg2Al4Si5O18陶瓷的压片成型：
将步骤(4)中选取的最后成型材料置入粉末压片成型机中，在100 Mpa压力下压制成直径为12mm、厚度为7mm的圆柱体；
步骤(6).烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1450 ℃下烧结4小时，然后每分钟3 ℃速度控温冷却，降至1000 °C后关闭温控系统自然降温；
步骤(7).后期机械加工：将烧结好的陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能。作为本发明的对照组，纯Mg2Al4Si5O18陶瓷的微波介电性能在18.6 GHZ谐振频率下测试为：介电常数为6.1，品质因数Qf为31, 500 GHZ，谐振频率温度系数为 -32 ppm/℃，结果见附图1～4。
实施例2 ：制备0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2 堇青石型固溶体陶瓷
步骤(1).原材料的选取：
MgO（纯度：99.99%）、Al2O3（纯度：99.99%）、SiO2（纯度：99.99%）；
TiO2（纯度：99.5%）；
步骤(2). MgO、Al2O3、SiO2的配料与混料：
依次称取6.8902 g MgO（0.1710 mol）、17.4305 g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791 g SiO2（0.4274 mol）原料。将上述50g混合料加入70g混合液体A，置于球磨机中研磨24小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱95℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.4:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的制备：
将步骤(2)处理得到恒重混合料先过100目标准筛，分散后，置于马弗炉中1400℃焙烧3小时，使混合料在高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，制备得到初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4).0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石型固溶体粉料的初步合成：
依次称取49.6433 g Mg2Al4Si5O18（0.08487 mol）和0.3567 g TiO2（0.0045 mol），在混合粉料中加入50 g混合液体B；在球磨机中球磨24小时后，将混合液体粉料取出，置于95℃烘箱中干燥至恒重；然后，将混合粉料先过60目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1150 ℃下预烧2小时，使混合粉料初步反应生成0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石型固溶体粉料；
取0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石型固溶体粉料（50g）中加入40g混合液体B，置入球磨罐中球磨24小时后，取出并置于95 ℃烘箱中烘干至恒重，最终得到粒径细化的0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石固溶体陶瓷粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.3:1；
步骤(5). 0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石型固溶体粉料的造粒：
取步骤（4）得到的0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石型固溶体粉料（40g）先过120目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入2ml质量浓度为8wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）作为粘合剂混匀，陈腐1天后压碎造粒；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的材料颗粒先过80目标准筛后，获得的颗粒再次过160目标准筛，弃去过160目标准筛后粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6). 0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石型固溶体粉料的压片成型：
将步骤（5）中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在100 Mpa压力下压制成直径为12 mm、厚度为7 mm的圆柱体；
步骤(7). 0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石型固溶体粉料的烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1400℃温度下烧结4小时，然后以3℃/分钟的速度控温冷却，降至1000℃后关闭温控系统自然降温，最后得到圆柱体状的0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石型固溶体陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的圆柱体0.95Mg2Al4Si5O18 -0.05TiO2堇青石型固溶体陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能，该介质陶瓷微波介电性能为：在18 GHZ谐振频率下测试，介电常数为6.2，品质因数Qf为35, 600 GHZ，谐振频率温度系数为 -25.3 ppm/°C，结果见附图1～4。
实施例3：制备0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2 堇青石型固溶体陶瓷
步骤(1).原材料的选取：
MgO（纯度：99.99%）、Al2O3（纯度：99.99%）、SiO2（纯度：99.99%）；
TiO2（纯度：99.5%）；
步骤(2). MgO、Al2O3、SiO2的配料与混料：
依次称取6.8902 g MgO（0.1710 mol）、17.4305 g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791 g SiO2（0.4274 mol）原料。将上述混合料加入70 g混合液体A，置于球磨机中研磨24小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱95℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.4:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的制备：
将步骤(2)处理得到恒重混合料先过100目标准筛，分散后，置于马弗炉中1400℃焙烧3小时，使混合料在高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，制备得到初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4).0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石型固溶体粉料的初步合成：
依次称取49.2528 g Mg2Al4Si5O18（0.08420 mol）和0.7472 g TiO2（0.0094 mol），在混合粉料中加入50 g混合液体B；在球磨机中球磨24小时后，将混合液体粉料取出，置于95℃烘箱中干燥至恒重；然后，将混合粉料先过60目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1150 ℃下预烧2小时，使混合粉料初步反应生成0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石型固溶体粉料；
取0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石型固溶体粉料（50g）中加入40 g混合液体B，置入球磨罐中球磨24小时后，取出并置于95 ℃烘箱中烘干至恒重，最终得到粒径细化的0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石固溶体陶瓷粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.3:1；
步骤(5). 0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石型固溶体粉料的造粒：
取步骤（4）得到的0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石型固溶体粉料（40g）先过120目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入2ml质量浓度为8wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）作为粘合剂混匀，陈腐1天后压碎造粒；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的材料颗粒先过80目标准筛后，获得的颗粒再次过160目标准筛，弃去过160目标准筛后粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6). 0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石型固溶体粉料的压片成型：
将步骤（5）中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在100 Mpa压力下压制成直径为12 mm、厚度为7 mm的圆柱体；
步骤(7). 0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石型固溶体粉料的烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1400℃温度下烧结4小时，然后以3℃/分钟的速度控温冷却，降至1000℃后关闭温控系统自然降温，最后得到圆柱体状的0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石型固溶体陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的圆柱体0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石型固溶体陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能，该介质陶瓷微波介电性能为：在17.61 GHZ谐振频率下测试，介电常数为6.3，品质因数Qf为55, 400 GHZ，谐振频率温度系数为 -21.2 ppm/°C。本发明的0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2陶瓷呈现单一堇青石相，其物相为Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石型固溶体，结果见附图1～4。
实施例4：制备0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2 堇青石型固溶体复合陶瓷
步骤(1).原材料的选取：
MgO（纯度：99.99%）、Al2O3（纯度：99.99%）、SiO2（纯度：99.99%）；
TiO2（纯度：99.5%）；
步骤(2). MgO、Al2O3、SiO2的配料与混料：
依次称取6.8902 g MgO（0.1710 mol）、17.4305 g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791 g SiO2（0.4274 mol）原料。将上述混合料加入70 g混合液体A，置于球磨机中研磨24小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱95℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.4:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的制备：
将步骤(2)处理得到恒重混合料先过100目标准筛，分散后，置于马弗炉中1400℃焙烧3小时，使混合料在高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，制备得到初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4).0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的合成：
依次称取48.8236 g Mg2Al4Si5O18（0.08347 mol）和1.1764 g TiO2（0.01473 mol），在混合粉料中加入50 g混合液体B；在球磨机中球磨24小时后，将混合液体粉料取出，置于95℃烘箱中干燥至恒重；然后，将混合粉料先过60目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1150 ℃下预烧2小时，使混合粉料初步反应生成0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料；
取0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（50g）中加入40g混合液体B，置入球磨罐中球磨24小时后，取出并置于95 ℃烘箱中烘干至恒重，最终得到粒径细化的0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石固溶体复合陶瓷粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.3:1；
步骤(5). 0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的造粒：
取步骤（4）得到的0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（40g）先过120目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入2ml质量浓度为8wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）作为粘合剂混匀，陈腐1天后压碎造粒；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的材料颗粒先过80目标准筛后，获得的颗粒再次过160目标准筛，弃去过160目标准筛后粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6).0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷压片成型：
将步骤（5）中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在100 Mpa压力下压制成直径为12 mm、厚度为7 mm的圆柱体；
步骤(7). 0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1400℃温度下烧结4小时，然后以3℃/分钟的速度控温冷却，降至1000℃后关闭温控系统自然降温，最后得到圆柱体状的0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的圆柱体0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能，该介质陶瓷微波介电性能为：在16.89 GHZ谐振频率下测试，介电常数为6.5，品质因数Qf为39, 000 GHZ，谐振频率温度系数为 -16.8 ppm/℃；本发明的0.85Mg2Al4Si5O18 -0.15TiO2陶瓷开始出现少量金红石TiO2相，其物相为饱和的Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石型固溶体与少量的金红石TiO2的复合陶瓷材料，结果见附图1～4。
实施例5：制备0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷
MgO（纯度：99.99%）、Al2O3（纯度：99.99%）、SiO2（纯度：99.99%）；
TiO2（纯度：99.5%）；
步骤(2). MgO、Al2O3、SiO2的配料与混料：
依次称取6.8902 g MgO（0.1710 mol）、17.4305 g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791 g SiO2（0.4274 mol）原料。将上述混合料加入70 g混合液体A，置于球磨机中研磨24小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱95℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.4:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的制备：
将步骤(2)处理得到恒重混合料先过100目标准筛，分散后，置于马弗炉中1400℃焙烧3小时，使混合料在高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，制备得到初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4).0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的合成：
依次称取48.3496 g Mg2Al4Si5O18（0.08266 mol）和1.6504 g TiO2（0.02066 mol），在混合粉料中加入50 g混合液体B；在球磨机中球磨24小时后，将混合液体粉料取出，置于95℃烘箱中干燥至恒重；然后，将混合粉料先过60目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1150 ℃下预烧2小时，使混合粉料初步反应生成0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料；
取0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（50g）中加入40g混合液体B，置入球磨罐中球磨24小时后，取出并置于95 ℃烘箱中烘干至恒重，最终得到粒径细化的0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石固溶体复合陶瓷粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.3:1；
步骤(5). 0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的造粒：
取步骤（4）得到的0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（40g）先过120目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入2ml质量浓度为8wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）作为粘合剂混匀，陈腐1天后压碎造粒；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的材料颗粒先过80目标准筛后，获得的颗粒再次过160目标准筛，弃去过160目标准筛后粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6). 0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷压片成型：
将步骤（5）中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在100 Mpa压力下压制成直径为12 mm、厚度为7 mm的圆柱体；
步骤(7). 0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1400℃温度下烧结4小时，然后以3℃/分钟的速度控温冷却，降至1000℃后关闭温控系统自然降温，最后得到圆柱体状的0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的圆柱体0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能，该介质陶瓷微波介电性能为：在18.43 GHZ谐振频率下测试，介电常数为6.7，品质因数Qf为31, 900 GHZ，谐振频率温度系数为 -7.2 ppm/°C；本发明的0.8Mg2Al4Si5O18 -0.2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷，随着TiO2量的增加，金红石相TiO2的强度逐渐增强，此时Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体和金红石瓷TiO2的复合陶瓷特性愈加明显，其结果见附图1～4。
实施例6：制备0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷
MgO（纯度：99.99%）、Al2O3（纯度：99.99%）、SiO2（纯度：99.99%）；
TiO2（纯度：99.5%）；
步骤(2). MgO、Al2O3、SiO2的配料与混料：
依次称取6.8902 g MgO（0.1710 mol）、17.4305 g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791 g SiO2（0.4274 mol）原料。将上述混合料加入70 g混合液体A，置于球磨机中研磨24小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱95℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.4:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的制备：
将步骤(2)处理得到恒重混合料先过100目标准筛，分散后，置于马弗炉中1400℃焙烧3小时，使混合料在高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，制备得到初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4). 0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的合成：
依次称取47.8234 g Mg2Al4Si5O18（0.08176 mol）和2.1766 g TiO2（0.02725 mol），在混合粉料中加入50 g混合液体B；在球磨机中球磨24小时后，将混合液体粉料取出，置于95℃烘箱中干燥至恒重；然后，将混合粉料先过60目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1150 ℃下预烧2小时，使混合粉料初步反应生成0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料；
取0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（50g）中加入40g混合液体B，置入球磨罐中球磨24小时后，取出并置于95 ℃烘箱中烘干至恒重，最终得到粒径细化的0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石固溶体复合陶瓷粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.3:1；
步骤(5). 0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的造粒：
取步骤（4）得到的0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（40g）先过120目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入2ml质量浓度为8wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）作为粘合剂混匀，陈腐1天后压碎造粒；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的材料颗粒先过80目标准筛后，获得的颗粒再次过160目标准筛，弃去过160目标准筛后粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6).0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷压片成型：
将步骤（5）中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在100 Mpa压力下压制成直径为12 mm、厚度为7 mm的圆柱体；
步骤(7).0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1400℃温度下烧结4小时，然后以3℃/分钟的速度控温冷却，降至1000℃后关闭温控系统自然降温，最后得到圆柱体状的0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的圆柱体0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能，该介质陶瓷微波介电性能为：在18.35 GHZ谐振频率下测试，介电常数为6.9，品质因数Qf为37, 800 GHZ，谐振频率温度系数为 -0.2 ppm/℃；本发明的0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2陶瓷，其物相为饱和固溶的Mg2(Al,Ti)4Si5O18固溶体及金红石TiO2的复合陶瓷材料，金红石相TiO2的正温度系数（+460 ppm/°C）可以有效补偿Mg2Al4Si5O18的负温度系数（-32.1 ppm/°C），达到对Mg2Al4Si5O18谐振频率温度系数的有效调控接近于零，其结果见附图1～4。
实施例7：制备0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷
MgO（纯度：99.99%）、Al2O3（纯度：99.99%）、SiO2（纯度：99.99%）；
TiO2（纯度：99.5%）；
步骤(2). MgO、Al2O3、SiO2的配料与混料：
依次称取6.8902g MgO（0.1710 mol）、17.4305g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791g SiO2（0.4274 mol）原料。将上述混合料加入70g混合液体A，置于球磨机中研磨24小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱95℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.4:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的制备：
将步骤(2)处理得到恒重混合料先过100目标准筛，分散后，置于马弗炉中1400℃焙烧3小时，使混合料在高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，制备得到初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4). 0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的合成：
依次称取47.2359 g Mg2Al4Si5O18（0.08075 mol）和2.7641 g TiO2（0.03461 mol），在混合粉料中加入50 g混合液体B；在球磨机中球磨24小时后，将混合液体粉料取出，置于95℃烘箱中干燥至恒重；然后，将混合粉料先过60目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1150 ℃下预烧2小时，使混合粉料初步反应生成0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料；
取0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（50g）中加入40g混合液体B，置入球磨罐中球磨24小时后，取出并置于95 ℃烘箱中烘干至恒重，最终得到粒径细化的0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石固溶体复合陶瓷粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.3:1；
步骤(5). 0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的造粒：
取步骤（4）得到的0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（40g）先过120目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入2ml质量浓度为8wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）作为粘合剂混匀，陈腐1天后压碎造粒；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的材料颗粒先过80目标准筛后，获得的颗粒再次过160目标准筛，弃去过160目标准筛后粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6). 0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷压片成型：
将步骤（5）中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在100 Mpa压力下压制成直径为12 mm、厚度为7 mm的圆柱体；
步骤(7). 0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1350℃温度下烧结4小时，然后以3℃/分钟的速度控温冷却，降至1000℃后关闭温控系统自然降温，最后得到圆柱体状的0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的圆柱体0.7Mg2Al4Si5O18 -0.3TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能，该介质陶瓷微波介电性能为：在17.96 GHZ谐振频率下测试，介电常数为7.0，品质因数Qf为40, 300 GHZ，谐振频率温度系数为4.3 ppm/℃，结果见附图1～4。
实施例8：制备0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷
MgO（纯度：99.99%）、Al2O3（纯度：99.99%）、SiO2（纯度：99.99%）；
TiO2（纯度：99.5%）；
步骤(2). MgO、Al2O3、SiO2的配料与混料：
依次称取6.8902 g MgO（0.1710 mol）、17.4305 g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791 g SiO2（0.4274 mol）原料。将上述混合料加入70 g混合液体A，置于球磨机中研磨24小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱95℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.4:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的制备：
将步骤(2)处理得到恒重混合料先过100目标准筛，分散后，置于马弗炉中1400℃焙烧3小时，使混合料在高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，制备得到初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的合成：
依次称取46.5757 g Mg2Al4Si5O18（0.079623 mol）和3.4243 g TiO2（0.4287 mol），在混合粉料中加入50 g混合液体B；在球磨机中球磨24小时后，将混合液体粉料取出，置于95℃烘箱中干燥至恒重；然后，将混合粉料先过60目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1150 ℃下预烧2小时，使混合粉料初步反应生成0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料；
取0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（50g）中加入40g混合液体B，置入球磨罐中球磨24小时后，取出并置于95 ℃烘箱中烘干至恒重，最终得到粒径细化的0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石固溶体复合陶瓷粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.3:1；
步骤(5).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的造粒：
取步骤（4）得到的0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（40g）先过120目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入2ml质量浓度为8wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）作为粘合剂混匀，陈腐1天后压碎造粒；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的材料颗粒先过80目标准筛后，获得的颗粒再次过160目标准筛，弃去过160目标准筛后粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷压片成型：
将步骤（5）中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在100 Mpa压力下压制成直径为12 mm、厚度为7 mm的圆柱体；
步骤(7).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1350℃温度下烧结4小时，然后以3℃/分钟的速度控温冷却，降至1000℃后关闭温控系统自然降温，最后得到圆柱体状的0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的圆柱体0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能，该介质陶瓷微波介电性能为：在17.71 GHZ谐振频率下测试，介电常数为7.1，品质因数Qf为39, 900 GHZ，谐振频率温度系数为7.8 ppm/°C, 结果见附图1～4。
实施例9：制备0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷
MgO（纯度：99.5%）、Al2O3（纯度：99.5%）、SiO2（纯度：99.5%）；
TiO2（纯度：99.5%）；
步骤(2). MgO、Al2O3、SiO2的配料与混料：
依次称取6.8902 g MgO（0.1710 mol）、17.4305 g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791 g SiO2（0.4274 mol）原料。将上述50g混合料加入80 g混合液体A，置于球磨机中研磨12小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱80℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.3:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的制备：
将步骤(2)处理得到恒重混合料先过60目标准筛，分散后，置于马弗炉中1350℃焙烧4小时，使混合料在高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，制备得到初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的合成：
依次称取46.5757 g Mg2Al4Si5O18（0.079623 mol）和3.4243 g TiO2（0.4287 mol），在混合粉料中加入60 g混合液体B；在球磨机中球磨12小时后，将混合液体粉料取出，置于80℃烘箱中干燥至恒重；然后，将混合粉料先过80目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1100 ℃下预烧4小时，使混合粉料初步反应生成0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料；
取0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（50g）中加入60g混合液体B，置入球磨罐中球磨12小时后，取出并置于80℃烘箱中烘干至恒重，最终得到粒径细化的0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石固溶体复合陶瓷粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.2:1；
步骤(5).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的造粒：
取步骤（4）得到的0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（40g）先过60目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入1.5ml质量浓度为10wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）作为粘合剂混匀，陈腐2天后压碎造粒；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的材料颗粒先过60目标准筛后，获得的颗粒再次过120目标准筛，弃去过120目标准筛后粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷压片成型：
将步骤（5）中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在90 Mpa压力下压制成直径为15mm、厚度为9mm的圆柱体；
步骤(7).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1350℃温度下烧结4小时，然后以2℃/分钟的速度控温冷却，降至1000℃后关闭温控系统自然降温，最后得到圆柱体状的0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的圆柱体0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能，该介质陶瓷微波介电性能为：在17.71 GHZ谐振频率下测试，介电常数为6.9，品质因数Qf为38, 400 GHZ，谐振频率温度系数为8.4 ppm/°C。
实施例10：制备0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷
MgO（纯度：99.5%）、Al2O3（纯度：99.5%）、SiO2（纯度：99.5%）；
TiO2（纯度：99.5%）；
步骤(2). MgO、Al2O3、SiO2的配料与混料：
依次称取6.8902 g MgO（0.1710 mol）、17.4305 g Al2O3（0.1710 mol）、25.6791 g SiO2（0.4274 mol）原料。将上述50g混合料加入50g混合液体A，置于球磨机中研磨20小时，然后，将液状混合料取出，置入烘箱120℃干燥至恒重，得到恒重的混合料；
混合液体A中无水酒精与去离子水的质量比为0.5:1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的制备：
将步骤(2)处理得到恒重混合料先过120目标准筛，分散后，置于马弗炉中1425℃焙烧2小时，使混合料在高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料，制备得到初始所需的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的合成：
依次称取46.5757 g Mg2Al4Si5O18（0.079623 mol）和3.4243 g TiO2（0.4287 mol），在混合粉料中加入40g混合液体B；在球磨机中球磨20小时后，将混合液体粉料取出，置于120℃烘箱中干燥至恒重；然后，将混合粉料先过120目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1250℃下预烧2小时，使混合粉料初步反应生成0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料；
取0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（50g）中加入50g混合液体B，置入球磨罐中球磨18小时后，取出并置于120℃烘箱中烘干至恒重，最终得到粒径细化的0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石固溶体复合陶瓷粉料；
混合液体B中无水酒精与去离子水的质量比为0.4:1；
步骤(5).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷的造粒：
取步骤（4）得到的0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷粉料（40g）先过140目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入3ml质量浓度为5wt%的聚乙烯醇溶液（PVA）作为粘合剂混匀，陈腐1.5天后压碎造粒；
所述的造粒采用以下方式：将压碎后的材料颗粒先过70目标准筛后，获得的颗粒再次过140目标准筛，弃去过140目标准筛后粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料；
步骤(6).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷压片成型：
将步骤（5）中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在95 Mpa压力下压制成直径为13mm、厚度为6mm的圆柱体；
步骤(7).0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷烧结成瓷：
将压成的圆柱体在1450℃温度下烧结2小时，然后以4℃/分钟的速度控温冷却，降至1000℃后关闭温控系统自然降温，最后得到圆柱体状的0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的圆柱体0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2堇青石型固溶体复合陶瓷研磨抛光制成成品。
本发明采用Hakki and Coleman提出的介质谐振腔法测试圆柱体谐振频率下的微波介电性能，该介质陶瓷微波介电性能为：在17.71 GHZ谐振频率下测试，介电常数为7.0，品质因数Qf为39,100 GHZ，谐振频率温度系数为8.1 ppm/°C。
上述的10个具体实例中，实施例1 中制备的Mg2Al4Si5O18陶瓷材料获得微波参数范围体系的最小值，介电常数为6.1，品质因数为31，500 GHZ，最大负谐振频率温度系数-32.1 ppm/°C；实施例3中，制备0.9Mg2Al4Si5O18 -0.1TiO2堇青石固溶体陶瓷材料获得最大品质因数55，400 GHZ，信号传输过程中能量损耗最低；实施例6中，制备的0.75Mg2Al4Si5O18 -0.25TiO2堇青石固溶体复合陶瓷获得近零漂移的谐振频率温度系数为 -0.2 ppm/°C，稳定性最好；在共同制备0.65Mg2Al4Si5O18 -0.35TiO2陶瓷材料的三个具体实施例8 ~ 10中，例8制备复合陶瓷材料获得最优化微波介电参数：介电常数为7.1，品质因数Qf为39，900 GHZ，谐振频率温度系数为7.8 ppm/°C。其中各项实验参数为：混合液体A中，无水酒精和去离子水的比例为0.4:1，混合液体B中，无水酒精和去离子水的比例为0.3:1，压片成型机中压力为100Mpa。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1. 一种微波介质陶瓷材料，其特征在于微波介质陶瓷材料化学式为(1-x)Mg2Al4Si5O18-xTiO2，0≤x≤0.35；该微波介质陶瓷体系的介电常数 范围为6.1～7.1，品质因数范围为31,500～55,400 GHZ，谐振频率温度系数范围为-32～+8ppm/℃；
若0<x≤0.10，该微波介质陶瓷材料物相主要包括单一Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体相；若0.15≤x≤0.35，该微波介质陶瓷材料物相主要包括Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体与金红石TiO2两者的复合相；若0.10<x<0.15，该微波介质陶瓷材料物相主要包括单一Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体相以及Mg2(Al,Ti)4Si5O18堇青石固溶体与金红石TiO2两者的复合相。
2.制备如权利要求1所述的一种微波介质陶瓷材料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤(1).原材料的选取：
纯度为99.5%以上的MgO、纯度为99.5%以上的Al2O3、纯度为99.5%以上的SiO2、纯度为99.5%以上的TiO2；
步骤(2).配料与混料：
将原料MgO 、Al2O3 、SiO2置于球磨机中研磨12～24小时，以混合液体A作为研磨介质，得到液状混合料；然后将液状混合料置于80～120℃烘箱中干燥至恒重，得到干燥的混合料；
所述的混合液体A与原料MgO、Al2O3 、SiO2总加入量的质量比为1 ～ 1.6：1；
所述的MgO中的Mg2+、Al2O3 中的Al3+与SiO2中的Si4+的摩尔比为2:4:5；
所述的混合液体A为无水酒精与去离子水的混合液，其中无水酒精与去离子水的质量百分比为0.3 ～ 0.5 : 1；
步骤(3).Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料的合成：
将步骤(2)处理得到干燥混合料先过60～120目标准筛，分散后，置于马弗炉中在1350～1425℃下焙烧2～4小时，使混合料高温下固相反应，充分生成Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料；
步骤(4).(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的初步合成：
4.1 将步骤(3)得到的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料与原料TiO2置于球磨机中球磨12～24小时，以混合液体B作为研磨介质，得到混合液状粉料；将混合液状粉料置于80～120℃烘箱中干燥至恒重，得到干燥的混合粉料；然后将干燥的混合粉料先过60～120目标准筛，让颗粒分散均匀后，置于马弗炉中1100～1250 ℃预烧2～4小时，使混合粉料初步反应生成 (1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料；
所述的Mg2Al4Si5O18陶瓷原材料与TiO2的摩尔比为(1-x)：x，其中0<x≤0.35；
所述的混合液体B为无水酒精与去离子水的混合液，其中无水酒精与去离子水的质量百分比为0.2～0.4 ： 1；
所述的步骤4.1加入的混合液体B与Mg2Al4Si5O18和TiO2两者混合物总加入量的质量比为0.8～1.2：1；
4.2 在步骤4.1初步反应生成的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料中再加入混合液体B，置入球磨罐中球磨12～24小时后取出，并置于80～120℃烘箱中烘干至恒重，得到粒径细化的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料；
所述的步骤4.2加入的混合液体B与步骤4.1初步反应生成的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的质量比为0.8～1.2：1；
步骤(5).(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的造粒：
将步骤4.2得到的粒径细化后(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料先过60～140目标准筛，使颗粒分散均匀后，然后加入粘合剂混匀，陈腐1～2天后压碎造粒，得到最后压制成型材料；每40 g粒径细化后 (1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料加入1.5～3ml粘合剂；
所述的粘合剂为质量浓度为5～10wt%的聚乙烯醇溶液；
步骤(6).(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的压片成型：
将步骤(5)中选取的压制成型材料置入粉末压片成型机中，在90～100 Mpa压力下压制成直径为12～15mm、厚度为6～9mm的圆柱体；
步骤(7).(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷材料的烧结成瓷：
将步骤(6)压成的圆柱体在1350～1450℃温度下烧结2～4小时，然后以2～4℃/分钟的速度控温冷却降至1000℃后，关闭温控系统自然降温至常温，最后得到(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷；
步骤(8).后期机械加工：
将烧结好的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2陶瓷研磨抛光制成成品。
3.如权利要求2所述的一种微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于步骤(5)所述的造粒采用以下方式：将压碎后的(1-x)Mg2Al4Si5O18 -xTiO2材料颗粒先过60～80 目标准筛后，获得的颗粒再次过120～160目标准筛，弃去过120～160目标准筛粒径过细的颗粒，选取剩余颗粒作为最后压制成型材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410519765.6A CN104310980B (zh) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410519765.6A CN104310980B (zh) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104310980A true CN104310980A (zh) | 2015-01-28 |
| CN104310980B CN104310980B (zh) | 2016-02-24 |
Family
ID=52366331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410519765.6A Active CN104310980B (zh) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104310980B (zh) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105819846A (zh) * | 2016-03-13 | 2016-08-03 | 浙江展邦电子科技有限公司 | 一种堇青石型微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN110143812A (zh) * | 2019-06-09 | 2019-08-20 | 杭州电子科技大学 | 一种低介电常数低温共烧陶瓷材料及制备方法 |
| CN111423225A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-07-17 | 电子科技大学 | 一种堇青石微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN111517771A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-08-11 | 电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN111620680A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-04 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 一种毫米波器件用陶瓷材料及其制备方法与应用 |
| CN112174653A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-05 | 厦门松元电子有限公司 | 一种高Qf低介电常数的微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112266238A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-26 | 厦门松元电子有限公司 | 一种微波器件用的低介电常数陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112456991A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-09 | 无锡鑫圣慧龙纳米陶瓷技术有限公司 | 一种低介电常数的微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112537949A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-03-23 | 蔡国凤 | 微波陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112552033A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-26 | 苏州艾福电子通讯股份有限公司 | 高品质微波介质陶瓷粉及微波介质陶瓷、制备方法和应用 |
| CN112778007A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-11 | 苏州艾福电子通讯股份有限公司 | 一种温度稳定型微波介质陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN113248243A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-13 | 杭州电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN113307615A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-27 | 杭州电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN114213103A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-03-22 | 烟台大学 | 一种花岗岩基掺杂金矿尾渣陶瓷过滤膜及其制备工艺、应用 |
| CN114213115A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-03-22 | 浙江嘉康电子股份有限公司 | 一种微波介质材料及其制备方法 |
| US11332405B2 (en) | 2018-07-23 | 2022-05-17 | Corning Incorporated | Magnesium aluminosilicate glass ceramics |
| CN114835480A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-02 | 成都理工大学 | 一种超低介电常数且近零谐振频率温度系数的堇青石系微波介电材料及其制备方法 |
| CN115141006A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-04 | 杭州电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷材料、复合材料及其制备方法、用途 |
| CN115784718A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-14 | 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 | 一种微波介质陶瓷瓷粉及其制备方法 |
-
2014
- 2014-09-30 CN CN201410519765.6A patent/CN104310980B/zh active Active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HITOSHI OHSATO ET AL.,: "Sintering Conditions of Cordierite for Microwave/Millimeterwave Dielectrics", 《IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS,FERROELECTRICS,AND FREQUENCY CONTROL》, vol. 55, no. 5, 31 May 2008 (2008-05-31), pages 1081 - 1085, XP011215066 * |
| L.CORMIER ET AL.,: "Investigation of the Role of Nucleating Agents in MgO-SiO2-Al2O3-SiO2-TiO2 Glasses and Glass-Ceramics:A XANES Study at the Ti K- and L2,3-Edges", 《CRYSTAL GROWTH & DESIGN》, vol. 11, 12 August 2010 (2010-08-12), pages 311 - 319 * |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105819846A (zh) * | 2016-03-13 | 2016-08-03 | 浙江展邦电子科技有限公司 | 一种堇青石型微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| US11332405B2 (en) | 2018-07-23 | 2022-05-17 | Corning Incorporated | Magnesium aluminosilicate glass ceramics |
| CN110143812A (zh) * | 2019-06-09 | 2019-08-20 | 杭州电子科技大学 | 一种低介电常数低温共烧陶瓷材料及制备方法 |
| CN111517771A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-08-11 | 电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN111423225A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-07-17 | 电子科技大学 | 一种堇青石微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN111620680A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-04 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 一种毫米波器件用陶瓷材料及其制备方法与应用 |
| CN112174653A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-05 | 厦门松元电子有限公司 | 一种高Qf低介电常数的微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112266238A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-26 | 厦门松元电子有限公司 | 一种微波器件用的低介电常数陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112456991A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-09 | 无锡鑫圣慧龙纳米陶瓷技术有限公司 | 一种低介电常数的微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112552033A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-26 | 苏州艾福电子通讯股份有限公司 | 高品质微波介质陶瓷粉及微波介质陶瓷、制备方法和应用 |
| CN112778007A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-11 | 苏州艾福电子通讯股份有限公司 | 一种温度稳定型微波介质陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN112537949A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-03-23 | 蔡国凤 | 微波陶瓷材料及其制备方法 |
| CN113248243A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-13 | 杭州电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN113307615A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-27 | 杭州电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN113307615B (zh) * | 2021-06-16 | 2022-07-05 | 杭州电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN114213115A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-03-22 | 浙江嘉康电子股份有限公司 | 一种微波介质材料及其制备方法 |
| CN114213115B (zh) * | 2022-01-04 | 2023-04-11 | 浙江嘉康电子股份有限公司 | 一种微波介质材料及其制备方法 |
| CN114213103A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-03-22 | 烟台大学 | 一种花岗岩基掺杂金矿尾渣陶瓷过滤膜及其制备工艺、应用 |
| CN114835480A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-02 | 成都理工大学 | 一种超低介电常数且近零谐振频率温度系数的堇青石系微波介电材料及其制备方法 |
| CN115141006A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-04 | 杭州电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷材料、复合材料及其制备方法、用途 |
| CN115141006B (zh) * | 2022-07-04 | 2023-02-28 | 杭州电子科技大学 | 一种微波介质陶瓷材料、复合材料及其制备方法、用途 |
| CN115784718A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-14 | 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 | 一种微波介质陶瓷瓷粉及其制备方法 |
| CN115784718B (zh) * | 2022-11-29 | 2024-03-26 | 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 | 一种微波介质陶瓷瓷粉及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104310980B (zh) | 2016-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104310980B (zh) | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN104692795B (zh) | 一种超低损耗钛酸镁锂微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN101260001A (zh) | 新型高q微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN105819846A (zh) | 一种堇青石型微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN104844193A (zh) | 高q值锂镁钛系微波介质陶瓷及其低温烧结的实现方法 | |
| CN111517789B (zh) | 一种低介电微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN101863655B (zh) | 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN105000877A (zh) | 一种高品质因数温度稳定型微波介质材料及其制备方法 | |
| CN101555135A (zh) | 中介电常数超高q值微波介质陶瓷材料 | |
| CN109928753A (zh) | 一种低介电常数硅基微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN107117967A (zh) | 一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN101823879A (zh) | 一种白钨矿型钼基超低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN101786879B (zh) | 一种具有复相结构低损耗微波介质陶瓷及其制备方法 | |
| CN105060878A (zh) | 低介电常数高品质因数微波介质陶瓷及其制备方法 | |
| CN102807364A (zh) | 一种τf可调高Q值微波介质材料 | |
| CN102491744A (zh) | 一种低损耗微波介质陶瓷及其制备方法 | |
| CN104446377A (zh) | 温度稳定型微波介电陶瓷LiZn2B3O7及其制备方法 | |
| CN102295457B (zh) | 一种低损耗的Sm2O3-TiO2系微波介质陶瓷及其制备方法 | |
| CN110845226A (zh) | 一种微波介质陶瓷材料SrGa2O4及其制备方法 | |
| CN105693220A (zh) | 一种正温度系数硅酸盐微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN105174956A (zh) | X波段用高品质因数微波介质陶瓷及其制备方法 | |
| CN102219501A (zh) | 一种锂基低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN101265097B (zh) | 一种低温烧结的复合微波介质陶瓷及其制备方法 | |
| CN106699164A (zh) | 微波陶瓷SrO‑ZnO(MgO)‑TiO2及制法 | |
| CN104402430B (zh) | 一种温度稳定型中k值微波介质陶瓷及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160421 Address after: 215000, No. 99, Sinpo Road, Zhou Town, Jiangsu, Kunshan Patentee after: SUZHOU ZIBO ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: Hangzhou City, Zhejiang province 310018 Xiasha Higher Education Park No. 2 street Patentee before: Hangzhou Electronic Science and Technology Univ |