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高性能掺杂Ni-Zn铁氧体材料制备与表征

作　者: 葛慧琳
导　师: 王成彪；彭志坚
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 机械工程
关键词: Ni-Zn铁氧体 一步合成法 掺杂 电性能 磁性能
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


尖晶石结构Ni-Zn铁氧体是一种广泛使用的软磁材料,它具有高磁化强度、高磁导率、低损耗、高居里温度和高电阻率等特点,特别适合高频范围使用。进一步提高高频条件下大功率软磁铁氧体的性能,是目前我国发展高端软磁铁氧体产品的方向。选择适当制备工艺和添加剂是获得高性能、高品质Ni-Zn铁氧体的关键。为尽可能适应工业生产实际,避免工艺设备大规模制造和替换,减少成本,提高Ni-Zn铁氧体的电磁性能,本文采用“一步合成法”改进Ni-Zn铁氧体制备工艺,并在此基础上以Ni0.5Zn0.5MxFe2-xO4(M=Al, Pr, W; x=0~1)为基本配方,研究Al2O3、Pr6O11和WO3掺杂对Ni-Zn铁氧体电磁性能的影响,得到以下结论:(1)用传统的“二步合成法”和新的“一步合成法”制备工艺制得的Ni-Zn铁氧体均为结晶完好的纯尖晶石相。由“一步合成法”制得的铁氧体矫顽力(Hc)、饱和磁化强度(Ms)、居里温度(Tc)和截止频率(fr)与“二步合成法”制得的铁氧体相差不大,但其初始磁导率大,介电常数(ε?)和介电损耗(tanδ)较小。(2)采用“一步合成法”制得的不同Al2O3掺杂量的Ni-Zn铁氧体均获得结晶完好的纯尖晶石相。随着Al2O3掺杂量的增大,Ni-Zn铁氧体的Ms、复数磁导率的实部(μ′)和虚部(μ″)均减小。Tc在保持高温度的同时,随着Al2O3掺杂量的增大呈先增大后减小的趋势。在频率大于10 MHz后,掺杂Al2O3的Ni-Zn铁氧体的μ′较大。Al2O3掺杂后Ni-Zn铁氧体fr增大,ε?和tanδ均减小,增大了铁氧体的高频运用范围。(3)采用“一步合成法”制得的不同Pr6O11掺杂量的Ni-Zn铁氧体除形成尖晶石相外,还具有第二相PrFeO3相。随着Pr6O11掺杂量的增大,Ms减小,Hc增大,Tc在308~320℃之间波动。Pr6O11掺杂后,μ′和μ″都有所下降,fr增大,高频运用范围增大;在频率段1 MHz到400 MHz之间,tanδ明显减小。(4)采用“一次合成法”制备的WO3掺杂的Ni-Zn铁氧体均形成结晶完好的尖晶石相结构。随着WO3掺杂量的增大,Ms先增大后减小,Hc、ε?和tanδ则先减小后增大,Tc增大,μ′和μ″减小,fr基本保持不变。当WO3掺杂量x=0.02时,ε?和tanδ最小。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-34
  1.1 尖晶石型铁氧体概述  11-17
    1.1.1 尖晶石型铁氧体的晶体结构  12-13
    1.1.2 Ni-Zn 铁氧体中的离子分布  13-14
    1.1.3 Ni-Zn 铁氧体的磁性起源  14-17
  1.2 NI-ZN 铁氧体的磁性参数  17-25
    1.2.1 饱和磁化强度和居里温度  18-19
    1.2.2 矫顽力  19-20
    1.2.3 起始磁导率  20-21
    1.2.4 截止频率  21-22
    1.2.5 软磁铁氧体的损耗  22-23
    1.2.6 介电常数、介电损耗与电阻率  23-25
  1.3 添加剂对NI-ZN 铁氧体性能的影响  25-32
    1.3.1 添加剂对Ni-Zn 铁氧体磁性能的影响  26-31
    1.3.2 添加剂对Ni-Zn 铁氧体电性能的影响  31-32
  1.4 本文的研究目的和内容  32-34
第2章 样品的制备与表征  34-38
  2.1 实验原料和仪器设备  34
    2.1.1 实验原料  34
    2.1.2 仪器设备  34
  2.2 样品的制备  34-36
    2.2.1 传统陶瓷制备工艺制备Ni-Zn 铁氧体样品  34-36
    2.2.2 “一步合成法”制备Ni-Zn 铁氧体样品  36
  2.3 分析与表征  36-38
    2.3.1 密度和收缩率测量  36-37
    2.3.2 微观结构与相组成测试  37
    2.3.3 电磁性能测试  37-38
第3章 制备工艺对NI-ZN 铁氧体电磁性能的影响  38-46
  3.1 制备工艺对NI-ZN 铁氧体相组成的影响  38
  3.2 制备工艺对NI-ZN 铁氧体微观结构的影响  38-39
  3.3 制备工艺对NI-ZN 铁氧体密度和收缩率的影响  39
  3.4 制备工艺对NI-ZN 铁氧体磁性能的影响  39-43
  3.5 制备工艺对NI-ZN 铁氧体电性能的影响  43-45
  3.6 本章小结  45-46
第4章 Al_2O_3掺杂对NI-ZN 铁氧体电磁性能的影响  46-59
  4.1 Al_2O_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体相组成的影响  46-47
  4.2 Al_2O_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体微观形貌的影响  47-48
  4.3 Al_2O_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体密度和收缩率的影响  48-49
  4.4 Al_2O_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体磁性能的影响  49-55
    4.4.1 Al_2O_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体饱和磁化强度的影响  49-51
    4.4.2 Al_2O_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体矫顽力的影响  51
    4.4.3 Al_2O_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体居里温度的影响  51-52
    4.4.4 Al_2O_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体磁导率和截止频率的影响  52-55
  4.5 Al_2O_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体电性能的影响  55-58
    4.5.1 Al_2O_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体介电常数的影响  55-57
    4.5.2 Al_2O_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体介电损耗的影响  57-58
  4.6 本章小结  58-59
第5章 PR_6O_(11)掺杂对NI-ZN 铁氧体电磁性能的影响  59-69
  5.1 PR_6O_(11) 掺杂对NI-ZN 铁氧体相组成的影响  59-61
  5.2 PR_6O_(11) 掺杂对NI-ZN 铁氧体微观形貌的影响  61
  5.3 PR_6O_(11) 掺杂对NI-ZN 铁氧体密度和收缩率的影响  61
  5.4 PR_6O_(11) 掺杂对NI-ZN 铁氧体磁性能的影响  61-65
    5.4.1 Pr_6O_(11) 掺杂对Ni-Zn 铁氧体饱和磁化强度的影响  61-62
    5.4.2 Pr_6O_(11) 掺杂对Ni-Zn 铁氧体矫顽力的影响  62-63
    5.4.3 Pr_6O_(11) 掺杂对Ni-Zn 铁氧体居里温度的影响  63
    5.4.4 Pr_6O_(11) 掺杂对Ni-Zn 铁氧体磁导率的影响  63-65
  5.5 PR_6O_(11) 掺杂对NI-ZN 铁氧体电性能的影响  65-68
    5.5.1 Pr_6O_(11) 掺杂对Ni-Zn 铁氧体介电常数的影响  65-66
    5.5.2 Pr_6O_(11) 掺杂对Ni-Zn 铁氧体介电损耗的影响  66-68
  5.6 本章小结  68-69
第6章 WO_3掺杂对NI-ZN 铁氧体电磁性能的影响  69-80
  6.1 WO_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体相组成的影响  69-70
  6.2 WO_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体微观形貌的影响  70
  6.3 WO_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体密度和收缩率的影响  70-71
  6.4 WO_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体磁性能的影响  71-76
    6.4.1 WO_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体饱和磁化强度的影响  71-72
    6.4.2 WO_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体矫顽力的影响  72-73
    6.4.3 WO_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体居里温度的影响  73-74
    6.4.4 WO_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体磁导率和截止频率的影响  74-76
  6.5 WO_3 掺杂对NI-ZN 铁氧体电性能的影响  76-78
    6.5.1 WO_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体介电常数的影响  76-77
    6.5.2 WO_3 掺杂对Ni-Zn 铁氧体介电损耗的影响  77-78
  6.6 本章小结  78-80
第7章 结论  80-82
致谢  82-83
参考文献  83-89
个人简历  89-90
在学期间的研究成果  90-91

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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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