强磁性铁酸铋基磁电复合材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-06-11 15:05

  本文关键词：强磁性铁酸铋基磁电复合材料的制备及其性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的进步和物联网技术的进一步发展,对器件微型化、集成化的要求越来越高,单一性能的材料很难满足现代化功能器件的要求。为了研制能同时实现多种功能的新型器件,这就需要发展同时具有两种或两种以上功能的新型材料,以研制能同时实现多种功能的新型器件,多铁材料就是其中一种典型的代表材料,多铁材料是一种同时具有铁电性,铁磁性或铁弹性的材料,并且具有极化和磁化的相互作用所产生的磁电耦合效应,是一种兼具铁电材料和铁磁材料优点于一身的新型材料,在设计和研发新型高密度储存器件、自旋电子器件、磁电耦合传感器件等方面都有广泛的应用前景。其中BiFeO_3是一种典型的单相多铁材料,高的居里温度和奈尔温度使得BiFeO_3成为少数在室温下同时具有铁电性和铁磁性的多铁材料之一,但是由于Bi容易挥发导致难以获得纯相的BiFeO_3、漏电流较大导致铁电性难以测量、BiFeO_3特殊的G型反铁磁结构导致宏观尺寸的BiFeO_3在室温下表现出很弱的反铁磁性,这些严重限制了BiFeO_3的实际应用。相比纯相BiFeO_3材料,固溶掺杂以及与强磁性材料复合可显著提高其铁电、介电以及铁磁性。本论文选择La_(0.1)Bi_(0.9)FeO_3-BaTiO_3 (LBFO-BT)为铁电相,CoFe_2O_4(CFO)和NiFe_2O_4 (NFO)为强磁相,采用溶胶-凝胶原位复合法一步制备LBFO和LBFO-BT基磁电复合粉体,将所制备的LBFO-BT基复合粉体采用固相烧结方法烧结获得LBFO-BT基磁电复合陶瓷。采用X射线衍射仪(XRD)与拉曼光谱仪(Raman Spectra)对试样进行物相分析；采用扫描电子显微镜(SEM)对试样的微观形貌进行分析；采用阻抗测试仪对试样的介电性能进行研究；用振动样品磁强计(VSM)对样品磁性能进行分析研究。本论文包括以下实验：(1)采用溶胶-凝胶原位复合法一步制备LBFO/CFO磁电复合粉体和LBFO-BT/CFO磁电复合粉体,研究不同煅烧温度与不同CFO配比对磁电复合粉体物相组成的影响。最终研究了试样的相组成,形貌,磁性能。X射线衍射和拉曼光谱分析表明实验制备了高纯度的LBFO/CFO和LBFO-BT/CFO复合粉体。扫描电子显微镜和能谱分析表明所有试样中两相分布非常均匀。磁性能分析表明LBFO/CFO和LBFO-BT/CFO复合粉体的饱和磁化强度(Ms)和剩余磁化强度(Mr)均随着CFO含量的增加而增大。采用固相烧结法,将所制备的LBFO-BT/CFO磁电复合粉体烧结为LBFO-BT/CFO磁电复合陶瓷。背散射分析表明,LBFO-BT/CFO复合陶瓷物相组成清晰,两相分布均匀、烧结致密。所有LBFO-BT/CFO磁电复合陶瓷的磁滞回线均很光滑,随着CFO含量的增加,所有复合材料的饱和磁化强度以及剩余磁化强度均明显增大；介电性能分析表明随着CFO含量的增加LBFO-BT/CFO磁电复合陶瓷的介电常数有所下降,介电损耗角正切值逐渐增大。(2)采用溶胶-凝胶原位复合法一步制备LBFO/NFO磁电复合粉体和LBFO-BT/NFO磁电复合粉体,研究不同煅烧温度与不同NFO配比对LBFO/NFO磁电复合粉体和LBFO-BT/NFO磁电复合粉体物相组成的影响。最终研究了试样的相组成,形貌,磁性能。X射线衍射和拉曼光谱分析表明实验制备了高纯度的LBFO/NFO和LBFO-BT/NFO复合粉体。扫描电子显微镜和能谱分析表明所有试样中两相分布非常均匀。磁性能分析表明LBFO/NFO和LBFO-BT/NFO复合粉体的饱和磁化强度(Ms)随着NFO增加而增大。采用固相烧结法,将所制备的LBFO-BT/NFO磁电复合粉体烧结为LBFO-BT/NFO磁电复合陶瓷。背散射分析表明,LBFO-BT/NFO复合陶瓷物相组成清晰,两相分布均匀、烧结致密。所有LBFO-BT/NFO磁电复合陶瓷的磁滞回线非常光滑,并且随着NFO含量的增加LBFO-BT/NFO陶瓷的饱和磁化强度明显增大,呈现出典型的软磁特性。介电性能分析表明随着NFO含量的增加LBFO-BT/NFO磁电复合陶瓷低频下的介电常数有所上升,介电损耗角正切值逐渐减小。
【关键词】：溶胶-凝胶 铁酸铋 磁电复合材料 介电性能 磁性能
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 铁电材料11-13
• 1.1.1 铁电材料性能11-12
• 1.1.2 铁电材料分类12-13
• 1.1.3 铁电材料研究现状13
• 1.2 磁性材料13-15
• 1.2.1 磁性14-15
• 1.2.2 磁性材料的分类15
• 1.3 多铁材料15-17
• 1.3.1 单相多铁性材料15-16
• 1.3.2 复合多铁性材料16-17
• 1.4 铁酸铋17-18
• 1.4.1 铁酸铋的结构17
• 1.4.2 铁酸铋的性能17-18
• 1.4.3 铁酸铋陶瓷的制备方法18
• 1.4.4 铁酸铋基多铁性陶瓷18
• 1.5 课题的提出与研究内容18-20
• 2 实验方案设计与研究路线20-25
• 2.1 实验原料20
• 2.2 实验仪器及设备20-21
• 2.3 实验工艺流程21-23
• 2.3.1 溶胶-凝胶原位复合法制备磁电复合粉体工艺流程21-22
• 2.3.2 磁电复合陶瓷工艺流程22-23
• 2.4 样品表征与测试23-25
• 2.4.1 物相分析23-24
• 2.4.2 形貌分析24
• 2.4.3 介电性能测试24
• 2.4.4 磁性能测试24-25
• 3 0.6LBFO-0.4BT/CFO磁电复合材料的制备及其性能研究25-44
• 3.1 前言25
• 3.2 LBFO/CFO磁电复合粉体的制备及其性能研究25-31
• 3.2.1 LBFO/CFO磁电复合粉体的制备25-28
• 3.2.2 LBFO/CFO磁电复合粉体的微观形貌分析28-30
• 3.2.3 LBFO/CFO磁电复合粉体的磁性能分析30-31
• 3.3 0.6LBFO-0.4BT/CFO磁电复合粉体的制备及其性能研究31-35
• 3.3.1 0.6LBFO-04BT/CFO磁电复合粉体的制备31-34
• 3.3.2 0.6LBFO-0.4BT/CFO磁电复合粉体的磁性能分析34-35
• 3.4 0.6LBFO-0.4BT/CFO磁电复合陶瓷的制备及其性能研究35-42
• 3.4.1 0.6LBFO-0.4BT/CFO磁电复合陶瓷的制备35-36
• 3.4.2 0.6LBFO-0.4BT/CFO磁电复合陶瓷的形貌分析36-38
• 3.4.3 0.6LBFO-0.4BT/CFO磁电复合陶瓷的介电性能分析38-40
• 3.4.4 0.6LBFO-0.4BT/CFO磁电复合陶瓷的阻抗分析40-41
• 3.4.5 0.6LBFO-0.4BT/CFO磁电复合陶瓷的磁性能分析41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 4 0.6LBFO-0.4BT/NFO磁电复合材料的制备及其性能研究44-63
• 4.1 前言44
• 4.2 LBFO/NFO复合粉体的制备及其性能研究44-50
• 4.2.1 LBFO/NFO复合粉体的制备44-47
• 4.2.2 不同配比对LBFO/NFO复合粉体物相及微观形貌分析47-49
• 4.2.3 LBFO/NFO磁电复合粉体的磁性能分析49-50
• 4.3 0.6LBFO-0.4BT/NFO磁电复合粉体的制备及其性能研究50-54
• 4.3.1 0.6LBFO-0.4BT/NFO磁电复合粉体的制备50-52
• 4.3.2 0.6LBFO-0.4BT/NFO磁电复合粉体的形貌分析52-53
• 4.3.3 0.6LBFO-0.4BT/NFO磁电复合粉体的磁性能分析53-54
• 4.4 0.6LBFO-0.4BT/NFO磁电复合陶瓷的制备及其性能研究54-61
• 4.4.1 0.6LBFO-0.4BT/NFO磁电复合陶瓷的物相及微观形貌分析54-57
• 4.4.2 0.6LBFO-0.4BT/NFO复合陶瓷的介电性能分析57-59
• 4.4.3 0.6LBFO-0.4BT/NFO磁电复合陶瓷的磁性能分析59-61
• 4.5 本章小结61-63
• 5 结论63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-75
• 攻读学位期间发表的学术论文目录75-76

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6 本报记者 陆本

本文编号：441839