離子取代對(duì)M型鍶鐵氧體結(jié)構(gòu)及性能的影響.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)和科技的飛速發(fā)展，全球?qū)﹁F氧體的需求量越來越大，作為鐵氧體生產(chǎn)大國(guó)，生產(chǎn)高性能的鐵氧體卻是一個(gè)一直困擾著國(guó)人的難題，生產(chǎn)高性能鐵氧體的技術(shù)一直被日本TDK公司所掌握。國(guó)內(nèi)學(xué)者為了不落于人后，近幾十年一直對(duì)鐵氧體領(lǐng)域保持著很高的研究熱情。在所有鐵氧體材料中，由于M型鐵氧體具有高矯頑力、高磁能積、高磁晶各向異性、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，很多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都對(duì)M型鐵氧體有著極高的依賴性。但是在實(shí)際應(yīng)用中，人們發(fā)現(xiàn)M型鐵氧體的實(shí)際性能和理

2、論值相比還有一定差距。在改善工藝設(shè)備等方面的同時(shí)，為了能夠更好的提高M(jìn)型鐵氧體的磁性能，離子取代逐漸成為人們改善鐵氧體性能的主要手段。本文采用傳統(tǒng)陶瓷法制備了鑭鋅取代的鍶永磁鐵氧體Sr1-xLaxFe12-yZnyO19，在配方中令x/y的值為4/3。首先研究了La-Zn取代量對(duì)樣品Sr1-xLaxFe12-yZnyO19結(jié)構(gòu)及磁性能的影響。接著研究Fe3+離子含量對(duì)樣品Sr0.84La0.16FexZr0.12O19結(jié)構(gòu)及磁性能的影響

3、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Sr0.84La0.16Fe11.65Zn0.12O19具有較好的磁性能。改變預(yù)燒溫度探索溫度對(duì)樣品性能的影響。為了一步提升M型鍶鐵氧體的磁性能，在二次球磨時(shí)加入了添加劑SiO2、 Al2O3，通過正交實(shí)驗(yàn)改變添加劑含量，探索出最佳的添加劑含量。研究了非磁性離子Zn2+和La3+的聯(lián)合取代后，接著探索磁性離子Co2+和La3+的聯(lián)合取代在缺鐵配方下對(duì)M型鍶鐵氧體結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果顯示樣品Sr0.82La0.18Fe1

4、1.70Co0.18O19具有較好的磁性能，在此基礎(chǔ)上改變預(yù)燒溫度，探究溫度對(duì)樣品性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴鑭鋅取代M型鍶鐵氧體實(shí)驗(yàn)中，隨著取代量的增加，晶格常數(shù)a值波動(dòng)不大，晶格常數(shù)c的值隨著取代量的增加單調(diào)減小。在x=0.16，y=0.12時(shí)，剩余磁化強(qiáng)度Br取得最大值395.8 mT，內(nèi)稟矯頑力Hcj取得值為231.3 kA/m，磁感應(yīng)矯頑力Hcb的值為224.7 kA/m，最大磁能積(BH)max獲得最大值2

5、9.44 kJ/m3。鑭鋅取代M型鍶鐵氧體的最佳配方為Sr0.84La0.16Fe11.88Zn0.12O19。⑵在探究鐵離子含量變化對(duì)M型鐵氧體性能影響的實(shí)驗(yàn)中，隨著Fe3+離子含量的改變，晶格常數(shù)a、c的值都幾乎沒有變化。當(dāng)鐵的含量x=11.95時(shí)，出現(xiàn)雜峰。鐵的含量x=11.65時(shí)，M型鍶鐵氧體Sr0.84La0.16FexZn0.12O19(11.35≤x≤11.95)獲得較好的磁性能;剩余磁化強(qiáng)度Br取得最大值414.2 mT

6、，內(nèi)稟矯頑力Hcj取得最大值251.8 kA/m，磁感應(yīng)矯頑力Hcb最大值236.2kA/m，最大磁能積(BH)max獲得最大值31.75 kJ/m3。M型鍶鐵氧體的最佳配方是Sr0.84La0.16Ee11.65Zn0.12O19。⑶以Sr0.84La0.16Fe11.65Zn0.12O19為配方，制各樣品。分別設(shè)置1190、1200、1210、1220、1230℃為預(yù)燒溫度，保溫3h。隨著預(yù)燒溫度的升高，樣品晶格常數(shù)a、c的值都緩慢

7、增加。當(dāng)溫度為1230℃時(shí)出現(xiàn)雜峰。當(dāng)預(yù)燒溫度是1210℃時(shí)，樣品性能最好，剩余磁化強(qiáng)度Br取得最大值420.6 mT，內(nèi)稟矯頑力Hcj取得最大值262.1 kA/m，磁感應(yīng)矯頑力Hcb取得最大值241.7 kA/m，最大磁能積(BH)max獲得最大值32.31kJ/m3。⑷以Sr0.84La0.16Fe11.652n0.12O19為配方，用傳統(tǒng)陶瓷法制各樣品。二次球磨時(shí)候加入添加劑SiO2、 Al2O3。通過正交實(shí)驗(yàn)選出最佳含量的添加

8、劑是0.5wt％SiO2、0.5wt％Al2O3。這兩種添加劑可以降低樣品的剩余磁化強(qiáng)度Br，提高內(nèi)稟矯頑力Hcj。⑸鑭鈷取代M型鍶鐵氧體實(shí)驗(yàn)中，隨著取代量的增加，晶格常數(shù)a值波動(dòng)不大，晶格常數(shù)c的值隨著取代量的增加單調(diào)減小;剩余磁化強(qiáng)度Br、內(nèi)稟矯頑力Hcj、磁感應(yīng)矯頑力Hcb、最大磁能積(BH)max都呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。在x=0.18，樣品綜合性能最好，即鑭鈷取代M型鍶鐵氧體的最佳配方為Sr0.82La0.18Fe11.70