MgCuZn铁氧体材料制备与高频磁性能研究
发布时间：2019-08-07 19:20
【摘要】：软磁铁氧体具有较高的电阻率和初始磁导率,用作高频磁损耗材料,其优点在于易于阻抗匹配、损耗频段宽、制备工艺简单等。MgCuZn铁氧体,相较于传统的NiCuZn铁氧体,由于Mg代替了贵重的战备材料Ni,使得MgCuZn制造成本更加低廉,使得其具备了广阔的应用空间。本论文讨论了在1MHz~1GHz频段MgCuZn铁氧体材料磁性能和烧结特性,立足于获得高的磁导率和较大的磁损耗,比较系统地讨论了配方和烧结工艺对MgCuZn铁氧体材料性能的影响,得到了以下主要结论:首先研究了不同预烧温度对主配方为Mg0.45Cu0.10Zn0.45Fe2O4铁氧体的影响,主要讨论了预烧温度对磁导率、损耗角正切、收缩率等方面的影响,得出结论在900~1000℃预烧可以获得较高的初始磁导率,并兼顾收缩率、磁损耗等因素。其次研究了不同二次球磨时间对主配方为Mg0.6Cu0.10Zn0.3Fe2O4铁氧体性能的影响,通过实验得出结论,适当增长二次球磨时间,可以使粉体的粒径减小,从而获得更好的烧结样品,但是时间过长反而会因为铁的补偿作用造成初始磁导率下降,二次球磨时间以不超过12h为宜。然后研究了V2O5掺杂对主配方为Mg0.5Cu0.2Zn0.3Fe2O4铁氧体的影响,实验发现添加V2O5作为助烧剂,可以促进烧结,获得更高的磁导率,并且提高了其高频损耗,在掺杂量为0.4wt%可以获得最大的磁性能的提升。同时,在掺杂量为0.6wt%下,成功将烧结温度降至950℃,可以认为实现了低温烧结。使用Cu2+离子取代Mg2+,讨论了主配方为Mg0.7-xCuxZn0.3Fe2O4铁氧体的磁性能和烧结特性的变化。实验证实随着铜含量的上升,饱和磁化强度上升,在x=0.2处达到最大43emu/g,烧结密度和收缩率均上升,烧结致密化提高,磁导率上升,但截止频率向低频移动,可能会降低高频损耗。讨论了Zn2+对主配方为Mg0.9-xCu0.1ZnxFe2O4铁氧体的影响,实验发现增加ZnO含量可以促进晶粒均匀生长,并极大地提高初始磁导率和磁损耗,提高ZnO含量以优化MgCuZn铁氧体磁性能的方法效果极其明显。最后系统研究了Fe3+对主配方为Mg0.6Cu0.1Zn0.3Fe2+xO4+3/2x铁氧体的影响。得出结论,与符合化学计量比的正铁配方相比较,在微量缺铁的情况下,生成的结晶相更加致密,相应的饱和磁化强度Ms上升,使得初始磁导率i?有所上升;在过铁情况下,初始磁导率i?下降,伴随其下降的是截止频率fr向高频移动,可以认为适量的过铁能过使MgCuZn铁氧体适用于更高频的杂波吸收。
【图文】：
(b)图 2-2 超交换作用模型图(a)超交换作用模型(b)A-A、A-B、B-B 三种不同超交换作用模型对于尖晶石铁氧体来说，磁性离子 Me2+分布在 A 位和 B 位，每个磁性离子被非磁性氧离子所包围，根据参与超交换作用的 Me2+离子的位置不同可分为-B , B-B 和 A-A 三种。由于位于 A 位和 B 位上的磁性离子 Me2+与氧离子的相位置并不相同，如图 2-2（b）所示，磁性离子 Me2+和氧离子的成键角度也不同，中接近o180 的超交换作用最强，接近o90 的超交换作用最弱，，即 A-B 位磁性离子e2+的超交换作用最强，B-B位次之，而A-A位最弱。可以认为整个超交换作用要来自于A-B位的磁性离子 Me2+的超交换作用的贡献。在尖晶石铁氧体中，A 、 位上的磁性离子 Me2+形成的磁矩平行排列并方向相反，当 A、B 位上的磁性离 Me2+的磁矩不相等，就产生了净磁矩，宏观上呈现亚铁磁性。可以认为尖晶石
选择恰当的配方可以有效提高饱和磁化强度sM ，但是由于需要综合考虑1K 和s 的影响，譬如 Fe3O4或是 CoFe2O4的加入，虽然具有较高的sM ，但其1K 和s 的值太大，并不能使初始磁导率得到较大提升。故而最有效的办法是在配方上选取1K和s 较小的铁氧体如 MgFe2O4、NiFe2O4、Mn Fe2O4等为主成分的基础上，采用正负1K 、s 补偿，或是掺入非磁性金属离子进行离子取代，以达到冲淡磁性离子键相互耦合作用的目的。2.2.3.2 改善铁氧体材料的显微结构铁氧体材料的显微组织结构主要包括结晶状态(晶粒尺寸大小、完整性、均匀度、织构等)、气孔与杂质的含量多少和分布情况等，如图 2-4 所示。这些因素都影响着畴壁结构和畴壁厚度，从而影响到磁化过程中的动态平衡，进而影响到i 。选择恰当的烧结温度，可以获得生长更充分的晶粒，和致密度更高的结构，从而减小晶界对畴壁位移的阻碍作用，提高i ，但是过高的温度下烧结，会造成气孔的生成反而降低初始磁导率；另一方面，原材料的选择、恰当的球磨时间等，可以有效地降低杂质和气孔的含量，提高i 。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM277
本文编号：2524131
【图文】：
(b)图 2-2 超交换作用模型图(a)超交换作用模型(b)A-A、A-B、B-B 三种不同超交换作用模型对于尖晶石铁氧体来说，磁性离子 Me2+分布在 A 位和 B 位，每个磁性离子被非磁性氧离子所包围，根据参与超交换作用的 Me2+离子的位置不同可分为-B , B-B 和 A-A 三种。由于位于 A 位和 B 位上的磁性离子 Me2+与氧离子的相位置并不相同，如图 2-2（b）所示，磁性离子 Me2+和氧离子的成键角度也不同，中接近o180 的超交换作用最强，接近o90 的超交换作用最弱，，即 A-B 位磁性离子e2+的超交换作用最强，B-B位次之，而A-A位最弱。可以认为整个超交换作用要来自于A-B位的磁性离子 Me2+的超交换作用的贡献。在尖晶石铁氧体中，A 、 位上的磁性离子 Me2+形成的磁矩平行排列并方向相反，当 A、B 位上的磁性离 Me2+的磁矩不相等，就产生了净磁矩，宏观上呈现亚铁磁性。可以认为尖晶石
选择恰当的配方可以有效提高饱和磁化强度sM ，但是由于需要综合考虑1K 和s 的影响，譬如 Fe3O4或是 CoFe2O4的加入，虽然具有较高的sM ，但其1K 和s 的值太大，并不能使初始磁导率得到较大提升。故而最有效的办法是在配方上选取1K和s 较小的铁氧体如 MgFe2O4、NiFe2O4、Mn Fe2O4等为主成分的基础上，采用正负1K 、s 补偿，或是掺入非磁性金属离子进行离子取代，以达到冲淡磁性离子键相互耦合作用的目的。2.2.3.2 改善铁氧体材料的显微结构铁氧体材料的显微组织结构主要包括结晶状态(晶粒尺寸大小、完整性、均匀度、织构等)、气孔与杂质的含量多少和分布情况等，如图 2-4 所示。这些因素都影响着畴壁结构和畴壁厚度，从而影响到磁化过程中的动态平衡，进而影响到i 。选择恰当的烧结温度，可以获得生长更充分的晶粒，和致密度更高的结构，从而减小晶界对畴壁位移的阻碍作用，提高i ，但是过高的温度下烧结，会造成气孔的生成反而降低初始磁导率；另一方面，原材料的选择、恰当的球磨时间等，可以有效地降低杂质和气孔的含量，提高i 。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM277
【参考文献】
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1 王科,凌志远;(Ni_(0.8)Zn_(0.2))O石盐相对(Ni_(0.4)Zn_(0.6))Fe_2O_4尖晶石铁氧体电磁性能的影响[J];无机材料学报;2001年06期
本文编号：2524131
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2524131.html
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