NiZn功率铁氧体材料耐热冲击性能的研究

发布时间：2017-08-22 19:21

  本文关键词：NiZn功率铁氧体材料耐热冲击性能的研究

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【摘要】：镍锌软磁铁氧体是一种广泛应用于电子信息产业的基础功能材料,本论文旨在获取一种具有优异的耐热冲击性能和较高的机械强度的镍锌功率铁氧体材料,同时还需要保证其优良的磁性能,比如较高的起始磁导率μi、高电阻率ρ、高烧结密度、低温度系数αμi以及低磁损耗tanδ/μi等。通过调整工艺条件和选择合适掺杂,获得了具有耐热冲击性能优异、机械强度较高的镍锌铁氧体材料的制备方法,研究并分析了铁氧体磁芯材料耐热冲击和抗机械强度的因素和机理。本文的具体研究内容主要有以下几个方面:1、研究了固相反应法的基本工艺参数,如球磨时间、预烧温度、烧结升温速率等,摸索能使镍锌材料磁性能达到最佳的反应条件。实验结果表明,当一磨时间为6h、预烧温度为1000℃、二磨时间为12h、烧结升温速率为2℃/min时,各项磁性能参数均能达到相对较好的数值。2、分别研究了Bi_2O_3-Al_2O_3、Bi_2O_3-Co_2O_3、CaO-WO_3、WO_3-Co_2O_3复合掺杂对镍锌铁功率氧磁性能参数和微观结构的影响,根据实验结果调整掺杂量和掺杂比例,同时确定最佳烧结温度,使镍锌铁氧体磁性能达到工程指标:μi≥600,Bs≥400mT,tanδ/μi≤150,αμi≤0.01℃-1。实验发现添加适量的Bi_2O_3-Al_2O_3组合能降低烧结温度,改善材料的微观结构的同时改善其高频特性;添加适量Bi_2O_3-Co_2O_3组合能保持磁导率在一个较高的值的同时降低其磁损耗;适量CaO-WO_3组合能降低损耗,细化晶粒并使晶粒尺寸均匀,提高烧结密度;加入适量WO_3-Co_2O_3组合能得到致密性好、磁损耗低的镍锌功率铁氧体。3、对热冲击断裂和损伤机理、镍锌铁氧体材料的机械强度这两方面进行理论分析和研究,讨论可能对热冲击和机械强度造成影响的因素,并据此制定实验方案,通过大量实验进行研究,归纳总结镍锌铁氧体热冲击裂纹成因和机械强度变化规律。研究发现:选择合适的烧结温度和添加剂都能提高材料的耐热冲击能力和机械强度;从微观角度来看,这些条件的改变,直接影响到了材料晶粒的尺寸大小及均匀性、气孔数量及分布、晶界数量及厚度,从而改变着材料的宏观性能;从热力学角度看,NiZn铁氧体的耐热冲击性能与热传导系数和热扩散系数成正比。
【关键词】：NiZn功率铁氧体 磁性能 耐热冲击性能 机械强度 复合掺杂
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 NiZn功率铁氧体材料的研究背景和意义11-15
• 1.3 本论文研究内容15-17
• 第二章 制备工艺对NiZn功率铁氧体磁性能的影响17-35
• 2.1 引言17
• 2.2 球磨时间对NiZn铁氧体显微结构和电磁性能的影响17-24
• 2.2.1 样品制备和测量方法18
• 2.2.2 球磨时间对NiZn铁氧体结构的影响18-21
• 2.2.3 球磨时间对NiZn铁氧体电磁性质的影响21-24
• 2.3 预烧温度对NiZn铁氧体结构和电磁性能的影响24-30
• 2.3.1 样品的制备24-25
• 2.3.2 预烧温度对NiZn铁氧体结构的影响25-26
• 2.3.3 预烧温度对NiZn铁氧体电磁性质的影响26-30
• 2.4 烧结升温速率对NiZn铁氧体结构和电磁性质30-34
• 2.4.1 样品的制备30
• 2.4.2 升温速率对NiZn铁氧体结构的影响30-32
• 2.4.3 升温速率对NiZn铁氧体电磁性质的影响32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 掺杂对NiZn功率铁氧体磁性能的影响35-54
• 3.1 引言35
• 3.2 Bi_2O_3和Al_2O_3复合掺杂对NiZn铁氧体材料结构和电磁性质的影响35-40
• 3.2.1 样品的制备35-36
• 3.2.2 Bi_2O_3和Al_2O_3复合掺杂对NiZn铁氧体材料结构的影响36-38
• 3.2.3 Bi_2O_3和Al_2O_3复合掺杂对NiZn铁氧体材料电磁性能的影响38-40
• 3.3 Bi_2O_3和Al_2O_3复合掺杂对NiZn铁氧体材料结构和电磁性质的影响40-44
• 3.3.1 样品的制备40-41
• 3.3.2 Bi_2O_3和Co_2O_3复合掺杂对NiZn铁氧体材料结构的影响41-43
• 3.3.3 Bi_2O_3和Co_2O_3复合掺杂对NiZn铁氧体材料磁性质的影响43-44
• 3.4 CaO和WO_3复合掺杂对NiZn铁氧体结构和电磁性能的影响44-48
• 3.4.1 实验方案及样品配方44-45
• 3.4.2 CaO和WO_3复合掺杂对NiZn铁氧体结构的影响45-47
• 3.4.3 CaO和WO_3复合掺杂对NiZn铁氧体电磁性质的影响47-48
• 3.5 Co_2O_3和WO_3复合掺杂对NiZn铁氧体结构和电磁性能的影响48-53
• 3.5.1 实验方案和样品制备48-49
• 3.5.2 Co_2O_3和WO_3复合掺杂对NiZn铁氧体结构的影响49-51
• 3.5.3 Co_2O_3和WO_3复合掺杂对NiZn铁氧体磁性能的影响51-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第四章 NiZn功率铁氧体机械强度和耐热冲击性能的研究54-71
• 4.1 引言54
• 4.2 机械强度理论54-56
• 4.2.1 影响材料机械强度的因素54-55
• 4.2.2 机械强度的表示和测量方法55-56
• 4.3 热冲击理论基础56-60
• 4.3.1 影响材料耐热冲击性能的因素58-59
• 4.3.2 NiZn铁氧体材料耐热冲击性能的测试方法59-60
• 4.4 耐热冲击性能的测试结果及其分析60-70
• 4.4.1 烧结温度对耐热冲击性能的影响60-61
• 4.4.2 Bi_2O_3和Al_2O_3复合掺杂对NiZn铁氧体热冲击性能的影响61-63
• 4.4.3 Bi_2O_3和Co_2O_3复合掺杂对NiZn铁氧体热冲击性能的影响63-66
• 4.4.3.1 通过观察法和测量机械强度结合来研究NiZn铁氧体的耐热冲击性能63-65
• 4.4.3.2 从热冲击前后电磁性质的变化来判断NiZn铁氧体65-66
• 4.4.4 CaO和WO_3复合掺杂对镍锌铁氧体耐热冲击性能性能的影响66-68
• 4.4.4.1 CaO和WO_3复合掺杂对NiZn铁氧体耐热冲击性能的影响66-67
• 4.4.4.2 热冲击对NiZn铁氧体电磁性质的影响67-68
• 4.4.5 热学性能与耐热冲击性能之间的关系68-70
• 4.4.5.1 热传导系数与耐热冲击性能的关系68-69
• 4.4.5.2 热扩散系数与耐热冲击性能的关系69-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 结论71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 攻硕期间取得的研究成果76-77

【参考文献】

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本文编号：720951