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高性能M型锶铁氧体的磁性研究

作　者: 程春浩
导　师: 刘先松
学　校: 安徽大学
专　业: 材料学
关键词: 磁性能 陶瓷法 球磨工艺 二次添加剂 烧结温度
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


M型铁氧体的用途越来越广泛,在家电、计算机、办公设备等领域都有重要的作用。伴随着电子信息及电气自动化的快速发展,磁性材料也迎来了一次发展的机遇,如何能够制备出社会所需要的磁性材料,是磁性材料工作者努力的方向和目标。物美价廉是每个企业所追求的目标,社会仍然需要成本低、性能优良、经久耐用的磁性材料产品。本论文是在磁性材料安徽省工程技术研究中心完成的,依托其先进的实验设备与测试装置,采用性能优良的实验原料进行的系列实验。在本实验中,采用传统的陶瓷法进行制备锶铁氧体样品,并运用湿压成型法获得各向异性的M型锶铁氧体样品,本实验通过改变预烧温度、添加二次添加剂以及调整球磨工艺,进行研究其对所制备的M型锶铁氧体材料的结构、物相以及磁性能的影响。在本实验中,用到了日本岩崎公司生产的永磁铁氧体磁性能测试装置SY-8258、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等先进的仪器设备,并对所制备的锶铁氧体样品进行表征。获得的实验研究成果如下：1,采用相关分析设备精选预烧料,选用杂质比较少、形貌较优的预烧料。2,单独做二次添加剂CaCO3、A1203、H3BO3、山梨醇添加的实验,研究分析其对铁氧体材料磁性能的影响,确定合适的添加范围：CaCO3的添加量确定在0.7-0.9wt%范围之内,A1203添加量确定在0.3-0.5wt%范围之内,H3BO3的添加量确定在0.2-0.4wt%范围之内,Si02的添加量确定在0.2-0.3wt%范围之内。3,在制备工艺方面,研究球磨进行的时间与球磨方式对样品的物相结构以及磁性能影响,实验表明：当球磨进行五个小时时,所制备的样品在磁性能最佳；滚式球磨机的球磨效果比行星式球磨机的效果要好,采用滚式球磨机制备的样品的剩磁Bγ与内禀矫顽力Hcj比采用行星式球磨机所所制备的样品的剩磁Br与内禀矫顽力Hcj高出很多,其中剩磁Br提高了10-20mT,内禀矫顽力Hcj提高了15-20kA.m-1。4,测试分析在不同烧结温度下所制备的样品的物相结构、剩余磁化强度Br和内禀矫顽力Hcj,进而分析不同烧结温度对所制备样品的影响,实验结果表明,当升温到1234℃时,这个时候所得到的样品的相关磁性能是最佳的。5,采用单独添加二次添加剂进行实验,确定出各二次添加剂的最佳添加量,所选用的二次添加剂为：CaCO3、A1203、H3B03、Si02、山梨醇,之后进行二次添加剂的正交实验,当二次添加剂的添加量分别为：CaCO3的添加量确定为0.8wt%,A1203的添加量确定为0.3wt%,H3B03的添加量确定为0.2wt%,Si02添加量确定为0.3wt%,山梨醇的添加量确定为0.7wt%,这个时候通过陶瓷法得到的样品磁性能是非常突出的,由北京计量院测得样品的相关磁性能为：剩余磁化强度Br为410.2mT,内禀矫顽力Hcj为316.0kA·m-1,最大磁能积(BH)max为31.8kJ·m-36,采用X射线衍射仪(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)表征所制备的六角晶型锶铁氧体物相结构和形貌。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
引言  9-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 铁氧体的发展进程  10-12
  1.2 永磁材料的主要分类  12-14
    1.2.1 金属永磁材料  12
    1.2.2 稀土永磁材料  12-13
    1.2.3 永磁铁氧体材料  13-14
  1.3 铁氧体永磁材料的磁性参数  14-17
    1.3.1 磁滞回线  14
    1.3.2 饱和磁化强度  14-15
    1.3.3 剩余磁化强度  15
    1.3.4 矫顽力  15-16
    1.3.5 最大磁能积  16-17
  1.4 M型永磁铁氧体的现状  17-19
  1.5 本论文主要的研究内容  19-20
第二章 M型铁氧体的相关理论  20-34
  2.1 M型锶铁氧体的晶体结构  20-23
  2.2 M型铁氧体的磁性特征  23-24
  2.3 M型铁氧体的磁晶各向异性  24-26
    2.3.1 磁晶各向异性的宏观表达式  24-25
    2.3.2 磁晶各向异性的来源  25-26
  2.4 超交换作用  26-28
  2.5 M型铁氧体的离子代换  28-34
    2.5.1 代换Me离子  29-30
    2.5.2 代换Fe~(3+)离子  30-31
    2.5.3 离子联合取代  31-34
第三章 实验方法和测试手段  34-44
  3.1 磁粉的制备方法  34-39
    3.1.1 溶胶-凝胶法  34-35
    3.1.2 化学共沉淀法  35-36
    3.1.3 水热合成法  36-37
    3.1.4 陶瓷法  37-38
    3.1.5 其他制备法  38-39
  3.2 样品的成型方法  39
  3.3 测试手段  39-44
    3.3.1 平均粒度测试仪  39-40
    3.3.2 X射线衍射技术(XRD)  40-41
    3.3.3 振动样品磁强计(VSM)  41-42
    3.3.4 扫描电镜分析仪(SEM)  42-44
第四章 二次添加剂及生产工艺对M型锶铁氧体磁性能的影响  44-62
  4.1 湿压M型锶铁氧体的制备  44
  4.2 样品测试仪器  44-45
  4.3 精选预烧料分析  45-46
    4.3.1 扫描电镜分析  45
    4.3.2 SEM-EDS能谱分析  45-46
  4.4 二次添加剂配方  46-53
    4.4.1 添加剂CaCO_3  47-48
    4.4.2 添加剂SiO_2  48-50
    4.4.3 添加剂H_3BO_3  50-51
    4.4.4 添加剂Al_2O_3对样品性能影响  51-52
    4.4.5 分散剂山梨醇对样品性能影响  52-53
  4.5 球磨工艺对样品磁性能的影响  53-55
    4.5.1 球磨时间对样品磁性能的影响  53-54
    4.5.2 球磨方式对样品磁性能的影响  54-55
  4.6 湿压成型所加磁场对M型锶铁氧体磁性能的影响  55
  4.7 烧结温度对样品磁性能的影响  55-57
    4.7.1 烧结温度对样品结构的影响  55-56
    4.7.2 烧结温度对样品磁性能的影响  56-57
  4.8 正交实验及样品表征  57-62
    4.8.1 正交实验结果  57-60
    4.8.2 样品的XRD分析  60-61
    4.8.3 样品的SEM分析  61-62
第五章 结论  62-63
参考文献  63-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 铁氧体、氧化物磁性材料
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