CaLaCo-M型锶铁氧体的制备与磁性能

发布时间：2020-05-06 15:47

【摘要】：作为性价比较高的磁性材料之一,M型锶铁氧体SrFe_(12)O_(19)(SrM)由于价格便宜的原材料、稳定的化学性能和相对较高的磁性能,在永磁材料中占有非常重要的地位,其作为不可缺少的功能材料被广泛用于微波、磁光、高密度记录等领域。近年来,随着新能源的市场推广以及智能化办公设备和家电的需求,对材料的磁性能提出了更高的要求。目前,离子取代和寻找新的制备技术是提高SrM铁氧体磁性能的两个有效方法。本文采用固相反应法(氧化物或称陶瓷法),制备了系列CaLaCo-M永磁铁氧体,并通过细化配方,系统研究了该铁氧体的成相条件、微观形貌和磁性能,并从关键制备工艺、离子取代等方面得出了提高磁性能的方法。首先,制备单相分子式为(Sr_(0.05)La_(0.45)Ca_(0.5))(Fe_(0.975)Co_(0.025))_xO_(19)(x=11.0-8.0)的M型永磁锶铁氧体。研究表明,在(Sr+La+Ca)/(Fe+Co)原子比(S/F)为1:9.4、烧结温度条件为1300oC×3h时能够获得单相的SrM铁氧体,磁性能也达到最佳。研究还发现:(1)在适当范围内,改变烧结温度和烧结时间对铁氧体的成相和磁性能都有影响;(2)较低烧结温度时,只有保温大于一定的时间t,才能形成CaLaCo单相SrM铁氧体。其次,在(S/F)为1:9.4的基础上,对(Sr_(0.05)La_(0.45)Ca_(0.5))(Fe_(0.975)Co_(0.025))_(9.4)O_(19)进行了Al、Co等离子取代磁性离子Fe的系统研究。实验发现,Al离子替代后的样品在1300oC×3h时可以形成单相SrM铁氧体。无磁性的Al原子占位Fe次晶格,导致饱和磁化强度M_s随Al取代量上升而下降,矫顽力H_c却有大幅度增加。Co离子取代实验发现,只有Co离子取代为0.3时,样品才可以形成单相SrM铁氧体,样品磁性能最佳。最后,在(S/F)为1:9.4的基础上,对(Sr_(0.5-z)La_zCa_(0.5))(Fe_(0.95)Co_(0.025)Al_(0.025))_(9.4)O_(19)样品进行了La离子取代非磁性离子Sr和添加剂SiO_2的研究。研究发现,La离子在替换量z=0.35-0.50之间、烧结温度条件为1200oC×3h时,都可以形成单相SrM铁氧体,La离子通过影响磁性原子的排布改变样品的磁性。另外,SiO_2的添加可以大幅度提高其内禀矫顽力H_(cj),当混合料在添加1 wt%的Si时,样品(Sr_(0.05)La_(0.45)Ca_(0.5))(Fe_(0.95)Co_(0.025)Al_(0.025))_(9.4)O_(19)的H_(cj)=337 KA/m,可达日本TDK公司的FB9系水平。
【图文】：

1.4.1 铁氧体材料晶格和应用分类按照晶格类型的不同可将铁氧体材料分成三大类，分别如下[2,14,15]：(1) 尖晶石型铁氧体：该类铁氧体的化学方程式可表示为 A2+Fe3+O4，金属型离子，通常为 Co、Ni 和 Zn 等过渡族元素单离子或多离子共同组成+作为分子中的磁性离子 Fe3+同理也可以被+3 价的 Al、Cr 和 Ga 离子替代或共同取代其中一部分。作为微观晶体结构与镁铝尖晶石(MgAl2O4)相同的磁如图 1.3，空间群是 F3dm 以氧离子作密堆积的立方对称。一个尖晶石铁氧含有 8 个分子式为 A2 +8Fe3 +16O2 -32的单胞，，其中，A 离子有 8 个，Fe 离子数量作为密堆原子有 32 个，金属离子 A 和 Fe 离子作为半径较小的离子填充在堆的间隙中。单个晶胞中，8 个 A 离子全部填隙在 1/8 四面体空隙中，6 个充在 1/2 八面体间隙处，未占空间存在很多空位。

图 1.4 石榴石晶体结构离子的空间分布[2]Fig.1.4 Spatial ions-distribution in the garnet crystal图 1.5 Y3Fe5O12离子占位的相对位置[17]
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM277

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本文编号：2651504