NiZn功率铁氧体材料耐热冲击性能的研究

摘要

镍锌软磁铁氧体是一种广泛应用于电子信息产业的基础功能材料，本论文旨在获取一种具有优异的耐热冲击性能和较高的机械强度的镍锌功率铁氧体材料，同时还需要保证其优良的磁性能，比如较高的起始磁导率μi、高电阻率ρ、高烧结密度、低温度系数αμi以及低磁损耗tanδ/μi等。通过调整工艺条件和选择合适掺杂，获得了具有耐热冲击性能优异、机械强度较高的镍锌铁氧体材料的制备方法，研究并分析了铁氧体磁芯材料耐热冲击和抗机械强度的因素和机理。本文的具体研究内容主要有以下几个方面：
　　1、研究了固相反应法的基本工艺参数，如球磨时间、预烧温度、烧结升温速率等，摸索能使镍锌材料磁性能达到最佳的反应条件。实验结果表明，当一磨时间为6h、预烧温度为1000℃、二磨时间为12h、烧结升温速率为2℃/min时，各项磁性能参数均能达到相对较好的数值。
　　2、分别研究了Bi2O3-Al2O3、Bi2O3-Co2O3、CaO-WO3、WO3-Co2O3复合掺杂对镍锌铁功率氧磁性能参数和微观结构的影响，根据实验结果调整掺杂量和掺杂比例，同时确定最佳烧结温度，使镍锌铁氧体磁性能达到工程指标：μi≥600，Bs≥400mT，tanδ/μi≤150，αμi≤0.01℃-1。实验发现添加适量的Bi2O3-Al2O3组合能降低烧结温度，改善材料的微观结构的同时改善其高频特性；添加适量Bi2O3-Co2O3组合能保持磁导率在一个较高的值的同时降低其磁损耗；适量CaO-WO3组合能降低损耗，细化晶粒并使晶粒尺寸均匀，提高烧结密度；加入适量WO3-Co2O3组合能得到致密性好、磁损耗低的镍锌功率铁氧体。
　　3、对热冲击断裂和损伤机理、镍锌铁氧体材料的机械强度这两方面进行理论分析和研究，讨论可能对热冲击和机械强度造成影响的因素，并据此制定实验方案，通过大量实验进行研究，归纳总结镍锌铁氧体热冲击裂纹成因和机械强度变化规律。研究发现：选择合适的烧结温度和添加剂都能提高材料的耐热冲击能力和机械强度；从微观角度来看，这些条件的改变，直接影响到了材料晶粒的尺寸大小及均匀性、气孔数量及分布、晶界数量及厚度，从而改变着材料的宏观性能；从热力学角度看，NiZn铁氧体的耐热冲击性能与热传导系数和热扩散系数成正比。