本发明涉及陶瓷材料领域，具体地说是一种高性能陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
应用于3g及4g基站的微波谐振器和滤波器必须具有很好的频率选择特性、带宽、小型化及低成本。现有的金属空腔谐振器虽然成本较低，但其无载q值很低(～6000ghz)，且谐振频率温度稳定性很差。
介质谐振器通常具有无载品质因数高、频率温度系数小且可调、体积不大等特点，因而受到越来越广泛的应用。相应的高性能陶瓷材料必须同时具有(1)较高的介电常数(30-60)、(2)高的品质因数(qf≥40000ghz)、(3)近零可调的谐振频率温度系数。
虽然介质的介电常数越高，谐振器和滤波器的尺寸可以越小。但是这种情况下介质的介电常数过大，介质谐振器中电磁场集中于介质内，导致谐振器的耦合太弱而使滤波器的带宽变小。而且介质材料的qf值与介电常数成反比，通常介电常数大于60且谐振频率温度系数近零的介质材料其qf值不超过30000ghz。
现代通信行业的发展对介质材料的品质因数的要求越来越高，目前已商用化的qf值较高的微波介质材料主要有ba(mg1/3ta2/3)o3(bmt)，ba(zn1/3ta2/3)o3(bzt)，lnalo3-catio3系，zr-ti-sn-o系和zrtio4-znnb2o6系等，这些材料中bmt和bzt的qf虽然较高，但所用原料ta2o5价格昂贵，烧结温度高；lnalo3-catio3系的烧结温度虽然较低，但qf值并不能完全满足行业的发展需要，且部分稀土原材料价格不稳定；zr-ti-sn-o系和zrtio4-znnb2o6系的qf虽然较高，但介电常数偏小。总之，目前现代通信行业的发展趋势对介质材料提出的要求是在满足介电常数较大与谐振频率温度系数近零可调的同时，要尽可能的提高qf值，同时要降低成本，提高产品性能的稳定性和重复性。
技术实现要素：
本发明的主要目的是针对上述背景技术存在的不足提供一种介电常数大，qf值高，谐振频率温度系数近零可调，成本低，且易于大批量生产的高性能陶瓷材料。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种高性能陶瓷材料，它是由xmo-yln2o3-ztio2和金属纳米级添加剂组成，
其中，m包括ba，ln包括la，金属纳米级添加剂包括zn，
以上各组分的摩尔百分含量分别为：
x的摩尔百分含量为5-30mol/％；
y的摩尔百分含量为10-50mol/％；
z的摩尔百分含量为40-80mol/％；
x+y+z＝1；
金属纳米级添加剂的质量百分含量为1-5wt/％。
优选的，m还包括ca或sr中的一种或两种，其中bao为5-30mol/％，cao为0-10mol/％，sro为0-10mol/％；
ln还包括sm、pm、nd、pr或eu中的一种或多种，其中la2o3为10-50mol/％，sm2o3为0-5mol/％，pm2o3为0-5mol/％，nd2o3为0-5mol/％，pr2o3为0-5mol/％，eu2o3为0-5mol/％；
优选的，所述金属纳米级添加剂还包括zr、sn、mg、ni、co或w中的一种或多种；其中zn为1-2.5wt/％，zr为0-2wt/％，sn为0-1.5wt/％，mg为0-1.5wt/％，ni为0-1wt/％，co为0-0.5wt/％，w为0-1wt/％。
本发明的另一个目的是提供上述高性能陶瓷材料的制备方法。
它是通过如下技术方案实现的：一种制备上述高性能陶瓷材料的方法，其步骤包括：
(1)按原料的摩尔比称取mco3、ln2o3和tio2，再加入水和锆球，在球磨机中球磨成料浆后将料浆烘干；
(2)将烘干后的粉料过40目筛，并在1000-1200℃下煅烧3小时后冷却得到陶瓷粉体；
(3)将陶瓷粉体中加入金属纳米级添加剂再倒入球磨机中，加入水和锆球，球磨成料浆后将料浆烘干；
(4)在上述粉料中加入聚乙烯醇溶液进行造粒，并研磨均匀后过40目筛；
(5)将造粒后的粉料装入模具在120mpa的压力下干压成型；然后将成型后的陶瓷生坯除去粘结剂，最后以5℃/min的升温速率在1400-1550℃下烧结2-12小时后，随炉冷却得到烧结好的高性能陶瓷材料。
优选的，所述步骤(1)中是在球磨机中球磨24小时成料浆，然后放入烘箱中在120℃下烘干成粉料。
优选的，所述步骤(3)中是在球磨机中球磨24小时成料浆，然后放入烘箱中在120℃下烘干成粉料。
优选的，所述步骤(3)中金属纳米级添加剂是将金属醇盐、二乙醇胺、醇溶剂、水混合后，经过水解、缩聚反应得到的凝胶金属纳米级添加剂。
优选的，所述步骤(4)中加入的聚乙烯醇溶液的质量百分含量为10％，加入量为7-10％。
优选的，所述步骤(5)中所述去除粘结剂是800℃下以升温速率为5℃/min加热2小时除去。
在上述方法中，mo氧化物由于性质不稳定，一般原料采用mco3的形式添加，实际陶瓷材料的组分以mo形式存在。步骤(1)和(3)中的球磨成浆料的具体细度根据陶瓷材料的性质确定，为本领域技术人员常规手段。
本发明所述的高性能陶瓷材料，其介电常数为46-48，同时具有35000-50000ghz较高的品质因素，且谐振频率温度系数在-12ppm/℃～+12ppm/℃内可调。本发明所述的高性能陶瓷材料可作为微波移动通讯用滤波器、谐振器、振荡器和电容器等电子元器件的关键核心材料，广泛应用于卫星通信、移动通信、全球卫星定位系统、蓝牙技术以及无线局域网等现代通信行业，具有重要的工业应用价值。
具体实施方式
以下通过具体实施例来进一步说明本发明：
实施例1
(1)准确称取纯度大于99.95％的baco30.11mol、caco30.008mol、la2o30.19mol、sm2o30.012mol和tio20.42mol，倒入树脂球磨罐中，加入去离子水和锆球；三者的重量比为：料：锆球：去离子水＝1：2：1.5；在球磨机内球磨24小时，以保证混合均匀；出料后将料浆放入烘箱，在120℃下烘干得到烘干后的粉料；
(2)将烘干后的粉料过40目筛，随后在1200℃下煅烧3小时，随炉冷却，得到陶瓷粉体；
(3)取1wt/％化学纯锌醇盐(zn)和1.5wt/％化学纯镁醇盐(mg)各溶于无水乙醇中，各加入适量二乙醇胺混合均匀，随后各加入去离子水，通过水解、缩聚反应，而后形成凝胶，制得粒度为50-60nm的纳米级液相zn添加料和mg添加料。其中上述醇盐可以是乙醇、乙二醇和正丁醇。
(4)将合成好的陶瓷粉料和纳米级液相添加料一起倒入树脂球磨罐中，加入去离子水和锆球；三者的重量比为：料：锆球：去离子水＝1：2：0.75；在球磨机内球磨24小时，以保证得到粒度均匀约0.12μm的粉粒；出料后将料浆放入烘箱，在120℃下烘干；
(5)在烘干后的上述粉料中加入7-10wt％的浓度为10wt％的聚乙烯醇溶液，进行造粒，并在研钵中研磨均匀后过40目筛；将造粒后的粉料装入模具在120mpa的压力下干压成型为的圆柱；然后将成型后的圆柱体在800℃下加热2小时以除去粘结剂，其升温速率为5℃/min，最后以相同升温速率在1400-1550℃下烧结2-12小时，程序结束关闭控温装置随炉冷却得到高性能陶瓷材料。
实施例2
baco30.108mol、srco30.008mol、la2o30.192mol、sm2o30.0102mol、pm2o30.008mol、tio20.418mol、2wt/％锌醇盐(zn)和1wt/％镍醇盐(ni)。制备方法与实施例1相同，得到高性能陶瓷材料。
实施例3
baco30.118mol、la2o30.194mol、eu2o30.0122mol、tio20.420mol、2.5wt/％锌醇盐(zn)和1wt/％锡醇盐(sn)。制备方法与实施例1相同，得到高性能陶瓷材料。
实施例4
baco30.112mol、caco30.0036mol、srco30.003mol、la2o30.198mol、sm2o30.0112mol、tio20.422mol、2.5wt/％锌醇盐(zn)和0.5wt/％钴醇盐(co)。制备方法与实施例1相同，得到高性能陶瓷材料。
实施例5
baco30.12mol、la2o30.196mol、eu2o30.0122mol、tio20.418mol、2.5wt/％锌醇盐(zn)、1wt/％镁醇盐(mg)和1.5wt/％锡醇盐(sn)。制备方法与实施例1相同，得到高性能陶瓷材料。
实施例6
baco30.0375mol、srco30.0375mol、la2o30.375mol、tio20.3mol、2wt/％锌醇盐(zn)、1wt/％锆醇盐(zr)和0.3wt/％钴醇盐(co)。制备方法与实施例1相同，得到高性能陶瓷材料。
实施例7
baco30.112mol、caco30.007mol、la2o30.195mol、sm2o30.0108mol、pr2o30.0024mol、tio20.422mol、2wt/％锌醇盐(zn)、1wt/％锡醇盐(sn)和1wt/％钨醇盐(w)。制备方法与实施例1相同，得到高性能陶瓷材料。
实施例8
baco30.114mol、caco30.002mol、srco30.004mol、la2o30.198mol、nd2o30.01mol、tio20.416mol、1wt/％锌醇盐(zn)、1wt/％镁醇盐(mg)和0.5wt/％钨醇盐(w)。制备方法与实施例1相同，得到高性能陶瓷材料。