钡锶铁氧体纳米粉体的制备及性能研究

摘要

M-型六角铁氧体因具有较高的矫顽力和饱和磁化强度、单轴各向异性、优良的化学稳定性、价格低廉等优点，被广泛用作高密度磁记录材料、微波吸收材料、微波器件等领域。
　　文中使用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法成功制备了M-型钡锶铁氧体纳米粉体，研究了初始溶液 PH、柠檬酸与金属离子摩尔比(CA/M)和硝酸铵添加比(N)对铁氧体粉体物相结构、微观形貌及磁性能的影响；本文还研究了稀土铈离子(Ce3+)取代对铁氧体吸波性能的影响。采用X-射线衍射仪、扫描电镜、振动样品磁强计以及矢量网络分析仪对产物的物相组成、微观形貌及性能进行表征。研究结果如下：
　　(1)初始溶液 PH变化对钡锶铁氧体的物相组成没有显著影响，经热处理后都可以形成完整的M-型钡锶铁氧体相，但是平均粒径随PH的增大而增大。VSM测试结果表明，制备的铁氧体粉体具有较好的磁性能，矫顽力、剩余磁化强度和饱和磁化强度都较高，是很好的硬磁材料。综合考虑各个磁性参数，当PH=6时制备的铁氧体粉体磁性能最佳，其矫顽力、剩磁和饱和磁化强度分别是4001.2 Oe、39.104 emu/g和62.806 emu/g。
　　(2)从 X-射线衍射图分析可知 CA/M对铁氧体的物相组成有很大影响：当CA/M=0.54时产物中含有较多的α-Fe2O3等杂相，随着CA/M的增大产物纯度逐渐提高，粉体分散性亦变好；当 CA/M≥1时产物即可认为是纯的钡锶铁氧体。平均晶粒尺寸随CA/M的增大而先增大后减小，当CA/M=1.2时粒径最大为97 nm，都属于纳米级别(＜100 nm)。VSM测试结果表明：物相纯度对产物的磁性能影响很大，磁性能随着CA/M的增大明显提高；当CA/M=1.5时产物的磁性能最好，其磁参数分别是Hc=5207.6 Oe, Mr=39.332 emu/g和Ms=64.645 emu/g。
　　(3)随着硝酸铵添加比的增大，当 N=0.6时在钡锶铁氧体产物中检测到少量的α-Fe2O3相；产物平均粒径随N的增大而减小，当N=0.6时粒径最小约为84 nm。VSM测试结果表明，磁性能随着硝酸铵添加量的增大而呈降低趋势，当N=0.2时产物的磁性能最好，其矫顽力、剩磁和饱和磁化强度分别是5312.0 Oe、37.786 emu/g和61.848 emu/g。
　　(4)以 Ce3+取代 Fe3+可以有效改善钡锶铁氧体的吸波性能。当 Ce3+离子的取代量x=0.14时铁氧体Ba0.5Sr0.5Ce0.14Fe11.86O19在试样厚度为2.5 mm时的吸波效果最好，反射损耗极值约为-35.5 dB，反射率低于-10dB(吸收率90％)的频带带宽约为2.4 GHz，具有很好的吸波材料应用潜力。

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1. 绪论

1.1 吸波材料的分类

1.2 电磁波吸收机理概述

1.3 M-型六角铁氧体材料

1.4 研究内容及意义

2. 钡锶铁氧体粉体的制备

2.1 溶胶-凝胶自蔓延燃烧法简介

2.2 粉体样品的制备

2.3 样品的表征手段

3. 钡锶铁氧体粉末的结构与磁性能分析

3.1 PH变化对实验结果影响分析

3.2 柠檬酸与金属离子摩尔比(CA/M)结果分析

3.3 硝酸铵添加量(N)结果分析

4. 铈取代钡锶铁氧体粉末吸波性能

4.1 Ba0.5Sr0.5CexFe12-xO19铁氧体粉体的制备

4.2 结构及形貌分析

4.3 吸波性能分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢