高磁導率NiZn鐵氧體的低溫燒結(jié)研究.pdf

1、本論文探討了高磁導率NiZn鐵氧體的低溫燒結(jié)制備機理，并系統(tǒng)地研究了主配方、摻雜和各種工藝參數(shù)對其磁性能的影響，從中探索出了實現(xiàn)高磁導率NiZn鐵氧體低溫燒結(jié)制備的有效途徑。 首先探討使用傳統(tǒng)氧化物法實現(xiàn)高磁導率NiZn鐵氧體的低溫燒結(jié)制備，系統(tǒng)研究了CuO添加量、V2O5添加量、預燒溫度、一次球磨時間和二次球磨時間等工藝參數(shù)對鐵氧體的微結(jié)構(gòu)及其磁性能的影響。結(jié)果表明，CuO的添加有效降低尖晶石結(jié)構(gòu)的NiZn鐵氧體相的形成溫度，

2、并在燒結(jié)過程中形成液相燒結(jié)，促進了鐵氧體的燒結(jié)致密化和晶粒長大；V2O5的添加也能夠在燒結(jié)過程中形成液相燒結(jié)，降低鐵氧體的燒結(jié)溫度；適當調(diào)整預燒溫度、一次球磨和二次球磨時間等工藝參數(shù)能夠改善預燒料的燒結(jié)反應活性，從而促進鐵氧體的燒結(jié)固相反應，有利于性能的改善。采用49.5mol％Fe2O3、32mol％ZnO、8.5mol％NiO、10mol％CuO主配方，添加0.2mol％V2O5、750℃預燒，一次和二次球磨分別6小時后，能夠在93

3、0℃的低燒結(jié)溫度條件下獲得初始磁導率μi為1614、比損耗系數(shù)tand/μi為8.9×10-6(100kHz)、比溫度系數(shù)aμir為2.27×10-6(-40℃～60℃)、居里溫度為103℃、飽和磁通密度Bs為254mT這樣優(yōu)良磁性能的高磁導率NiZn鐵氧體材料。 在上述氧化物法的改進基礎(chǔ)上，使用微波燒結(jié)方法取代傳統(tǒng)燒結(jié)方法以進一步降低高磁導率NiZn鐵氧體的燒結(jié)溫度，系統(tǒng)研究了微波燒結(jié)對燒結(jié)固相反應的促進機理以及對鐵氧體磁性能

4、的影響。研究結(jié)果表明，微波電磁場能夠有效促進燒結(jié)過程中的離子擴散，不但能加速燒結(jié)致密化和晶粒長大過程，而且還能減小兩者速度對燒結(jié)溫度變化的敏感性之間的差異，同時大大縮短燒結(jié)固相反應的完成所需時間，改善了鐵氧體磁性能。使用微波燒結(jié)方法取代傳統(tǒng)燒結(jié)方法，其他工藝過程與上述傳統(tǒng)氧化物法完全相同，可在燒結(jié)溫度僅為930℃的低燒結(jié)溫度條件下獲得初始磁導率高達1700、比損耗系數(shù)僅為8.7×10-(100kHz)和比溫度系數(shù)為2.0×10-6(-4

5、0℃～60℃)的優(yōu)良磁性能。 本文還使用溶膠-凝膠自蔓延燃燒法實現(xiàn)高磁導率NiZn鐵氧體材料的低溫燒結(jié)制備，研究了煅燒工序的引入對鐵氧體燒結(jié)行為及磁性能的影響。研究表明，在燒結(jié)溫度低于1000℃時，溶膠-凝膠自蔓延燃燒法能夠在不添加任何燒結(jié)助熔劑的情況下獲得顯微組織結(jié)構(gòu)較為致密、晶粒尺寸分布較為均勻的NiZn鐵氧體燒結(jié)樣品。此外，煅燒熱處理能夠有效地去除由于燃燒反應的不充分而殘留在粉末中的原材料以及生成的雜相，大大降低鐵氧體樣品