用離子替代法制備新型M型鐵氧體.pdf

1、M型鐵氧體是一種非常重要的永磁材料，具有高矯頑力、高飽和磁化強(qiáng)度、高磁性各向異性常數(shù)、高居里溫度和耐腐蝕性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、家電等行業(yè)。截止目前M型鐵氧體仍然占據(jù)永磁材料市場(chǎng)50％以上的份額，所以對(duì)M型鐵氧體磁性能的任何改善都可以得到巨大的商業(yè)利益。本文用離子替代法制備了兩種新型M型永磁鐵氧體磁粉并對(duì)其的結(jié)構(gòu)、形貌和磁性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要包括以下幾個(gè)方面：
　　1.研究了燒結(jié)溫度、鐵含量n及Mn4+、Zn2+離子含量x

2、對(duì)Mn-Zn摻雜的鍶鐵氧體SrMnxZnxFe2n-2xO19燒結(jié)體的微結(jié)構(gòu)、形貌及磁性能的影響。當(dāng)x的值暫定為0.1時(shí)改變n的值，使n=5.8、5.9和6.0。樣品在各燒結(jié)溫度與各n值時(shí)均為單一M相。當(dāng)n值增加時(shí)，樣品的磁化強(qiáng)度σ16與矯頑力Hc都是先增大后減小，在n=5.9時(shí)出現(xiàn)最大值。n的值確定為5.9時(shí)，樣品的化學(xué)式變?yōu)镾rMnxZnxFe11.8-2xO19，改變x的值從0增加到0.8。當(dāng)x<0.4時(shí)樣品得到單一的M相，當(dāng)x≥

3、0.4時(shí)雜相ZnFe2O4開(kāi)始出現(xiàn)。樣品的形貌均為六角結(jié)構(gòu)類球狀顆粒，燒結(jié)溫度升高時(shí)出現(xiàn)異常長(zhǎng)大情況。樣品的比飽和磁化強(qiáng)度σs隨x的增加先變大后減小，在x=0.1時(shí)出現(xiàn)最大值，樣品的矯頑力Hc隨x的增加而持續(xù)減小，燒結(jié)溫度為1200℃時(shí)樣品SrMn0.1Zn0.1Fe11.6O19的σs=73.90emu/g，Hc=3173Oe與同燒結(jié)溫度下的La-Zn替代鍶鐵氧體樣品La0.3Sr0.7Zn0.3Fe11.3O19相比，具有更優(yōu)秀的綜

4、合磁性能。
　　2.利用穆斯堡爾譜分析了x=0-0.4時(shí)樣品SrMnxZnxFe2n-2xO19中Zn2+、Mn4+及Fe3+的占位情況，揭示了磁性變化的根本原因。當(dāng)0＜x≤0.1時(shí)，非磁性的Zn2+主要替代4f1晶位上自旋向下的Fe3+，Mn4+主要替代12k晶位上自旋向上的Fe3+，導(dǎo)致樣品的飽和磁化強(qiáng)度上升；當(dāng)0.1＜x≤0.2時(shí)，Zn2+主要替代2a晶位上自旋向上的Fe3+，Mn4+依舊替代12k晶位上的Fe3+，導(dǎo)致樣品

5、的飽和磁化強(qiáng)度降低；當(dāng)x≥0.4時(shí)，穆斯堡爾譜圖像上出現(xiàn)一個(gè)新的雙峰，經(jīng)比對(duì)為ZnFe2O4雜相與XRD的結(jié)果一致，導(dǎo)致樣品的飽和磁化強(qiáng)度大幅度降低。
　　3.通過(guò)助熔劑干混與濕混兩種工藝制備了SrMn0.1Zn0.1Fe11.6O19磁粉，并與純鍶鐵氧體磁粉SrFe11.6O19和La-Zn替代的La0.3Sr0.7Zn0.3Fe11.3O19磁粉做了對(duì)比研究。制備工藝對(duì)于樣品的微結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響，除了磁粉SrFe11.6O19含有

6、少量的Fe2O3外，其他樣品均為單一M相；采用濕混工藝的SrMn0.1Zn0.1Fe11.6O19磁粉形貌規(guī)則均為六角結(jié)構(gòu)類球狀、顆粒分布均勻、平均顆粒尺寸適中，要好于采用干混工藝制備的樣品；磁粉SrMn0.1Zn0.1Fe11.6O19和La0.3Sr0.7Zn0.3Fe11.3O19相比，σ16基本相當(dāng)，矯頑力Hc大于La-Zn替代且濕混工藝要優(yōu)于干混工藝。
　　4.以Na2CO3、V2O5為原料制備Na-V摻雜的新型M型鍶鐵

7、氧體NaxSr1-xFe2n-xVxO19。當(dāng)x=0.1時(shí)使n=5.6、5.65、5.7和5.75，樣品在各預(yù)燒溫度下均存在Fe2O3雜項(xiàng)，n值的變化對(duì)于晶格常數(shù)沒(méi)有影響；各樣品顆粒的大小均勻約為1μm-2μm之間；樣品的飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力在n值為5.65時(shí)都達(dá)到最大值。當(dāng)n=5.65時(shí)樣品的化學(xué)式變?yōu)镹axSr1-xFe11.3-xVxO19，使x=0.05、0.1、0.15和0.2，研究x對(duì)樣品微觀結(jié)構(gòu)與磁性的影響。結(jié)果顯示摻雜了