La/Zn/MnZn掺杂Z型六角钡钴铁氧体的微波吸收特性

摘要

六角磁铅石型铁氧体在GHz频段的吸波性能优良，但对其进行掺杂等改性以进一步提高吸波性能及综合性能一直是一个研究热点。本文研究了Ba位掺La及Co位掺Zn、(MnZn)的六角Z型钡钴铁氧体的微波吸收特性。
　　 用溶胶-凝胶法制备了Ba3-xLaxCo2Fe24O41、Ba3ZnxCo2-xFe24O41及Ba3(MnZn)xCo2(1-x)Fe24O4粉体，用TGA-DSC、FT-IR、XRD、SEM、EDS对样品的形成过程、结构、形貌及成分进行了表征，用振动样品磁强计(VSM)测试了样品的磁滞回线。研究结果表明，样品形成过程主要分为凝胶吸附水蒸发、热分解、晶型形成三个阶段;样品在1250℃煅烧5小时能形成较单一的Z型铁氧体结构;样品化学成分纯净、颗粒呈六角片状形貌且具有良好的软磁特性。
　　 用微波网络分析仪测试了Ba3-xLaxCo2Fe24O41、Ba3ZnxCo2-xFe24O41及Baa(MnZn)xCo2(1-x)Fe24O41在2～18GHz微波频率范围的复介电常数和复磁导率，计算了样品在该频率范围的微波反射率和电磁损耗角正切，分析了掺杂量和厚度对样品微波吸收性能的影响，讨论了微波损耗机制。结果表明:x=0.3、厚度2.10mm的Ba3-xLaxCo2Fe24O41在12.0GHz和17.05GHz频率位置的吸收峰值分别为16.5dB和43.2dB，10dB以上频宽为4.2GHz; x=0.4、厚度2.10mm的Ba3ZnxCo2-xFe24O41在5.05GHz频率位置的吸收峰达到49.6dB，10dB以上有效频宽为6.0GHz; x=0.4、厚度2.20mm的Ba3(MnZn)xCo2(1-x)Fe24O41在3.90GHz频率位置的吸收峰值为38.5dB，10dB以上有效频宽为3.8GHz。三类样品均兼具介电损耗和磁损耗，Ba3-xLaxCo2Fe24O41在微波低频段以磁损耗为主而高频段以介电损耗为主，Ba3ZnxCo2-xFe24O41和Ba3(MnZn)xCo2(1-x)Fe24O41均以磁损耗为主而介电损耗较弱。材料的微六角片状形貌有利于微波吸收。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 吸波材料的基本物理机制

1．2．1 复介电常数 复磁导率 损耗因子

1．2．2 阻抗匹配与衰减特性

1．2．3 电磁损耗的微观机制

1．3 六角晶系Z型铁氧体的晶体结构与基本电磁特性

1．3．1 六角晶系Z型铁氧体的晶体结构

1．3．2 六角晶系Z型铁氧体基本电磁特性

1．4 掺杂Z型铁氧体吸波材料的研究进展

1．5 论文的主要工作

第二章 掺杂Z型钡钴六角铁氧体的制备及表征

2．1 掺杂Z型钡钴型铁氧体的制备

2．1．1 实验仪器与化学试剂

2．1．2 样品的制备方法

2．2 样品形成过程

2．2．1 TGA-DSC分析

2．2．2 FT-IR分析

2．3 样品的晶体结构、微观形貌及成分

2．3．1 XRD分析

2．3．2 SEM分析

2．3．3 EDS分析

2．4 样品的磁性能

2．5 本章小结

第三章 Ba位掺La的Z型钡钴六角铁氧体的微波电磁特性

3．1 微波电磁参数测量

3．2 Ba3-xLaxCo2Fe24O41的微波电磁频谱

3．3 Ba3-xLaxCo2Fe24O41的微波反射率

3．3．1 La掺杂量对Ba3-xLaxCo2Fe24O41微波吸收性能的影响

3．3．2 厚度对Ba2.7La0.3Co2Fe24O41微波吸收性能的影响

3．4 Ba3-xLaxCo2Fe24O41的微波电磁损耗机制

3．4．1 Ba3-xLaxCo2Fe24O41电磁损耗因子

3．4．2 电磁损耗机制

3．5 本章小结

第四章 Co位掺Zn＼(MnZn)的Z型钡钴六角铁氧体的微波电磁特性

4．1 微波电磁参数测量

4．2 微波电磁频谱

4．2．1 样品Ba3ZnxCo2-xFe24O41的微波电磁频谱

4．2．2 Ba3(MnZn)xCo2(1-x)Fe24O41的微波电磁频谱

4．3 微波反射率

4．3．1 掺杂量对Ba3ZnxCo2-xFe24O41及Ba3(MnZn)xCo2(1-x)Fe24O41微波吸收性能的影响

4．3．2 厚度对Ba3Zn0.4Co1.6Fe24O41及Ba3(MnZn)0.4Co1.8Fe24O41微波吸收性能的影响

4．4 微波电磁损耗机制

4．4．1 电磁损耗因子

4．4．2 电磁损耗机制

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．1．1 Ba3-xLaxCo2Fe24O41和Ba3(Zn，MnZn)xCo2-xFe24O41的制备及表征

5．1．2 Ba3-xLaxCo2Fe24O41和Ba3(Zn，MnZn)xCo2-xFe24O41的微波电磁特性

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果