高密度高B_sMnZn铁氧体材料研究

摘要

本文采用氧化物陶瓷工艺制备高密度高BSMnZn铁氧体材料,针对高密度、高磁导率和高饱和磁感应强度的目标,主要研究了主配方、预烧工艺、添加剂、二次球磨工艺和烧结工艺对MnZn铁氧体材料的密度和磁性能的影响。实验结果表明:在51～54mol％范围内,随着Fe2O3含量的增加,起始磁导率先上升后下降,饱和磁感应强度上升,密度变化不大;在15～23mol%范围内,随着ZnO含量的增加,起始磁导率先上升后下降,饱和磁感应强度下降,密度上升。在700～900℃范围内,随着预烧温度的升高,粉体活性降低,磁性能和密度先上升后下降;在1～6h范围内,随着保温时间的延长,磁性能先上升后下降,密度略有上升;淬火有助于提高粉体活性,改善微观结构,提高磁性能,对密度影响不大。少量添加(<0.03wt%)MoO3,有助于促进液相烧结和晶粒生长,提高磁性能和密度,过量添加(0.03～0.09wt%)则会抑制晶粒生长,造成磁性能和密度下降;少量添加(<0.03wt%)V2O5或SnO2,有助于促进液相烧结和晶粒生长,提高磁性能,过量添加(0.03～0.09wt%)则会抑制晶粒生长,造成磁性能下降,密度略有下降;P2O5的添加量不同,作用机理也不相同,少量添加(<0.05wt%)时,P偏析在晶界处,活化烧结,提高饱和磁感应强度和密度;过量添加(0.05～0.15wt%)时,P2O5的挥发使气孔增多,阻碍晶粒生长,P富集在气孔周围,导致饱和磁感应强度和密度下降,此外,其添加会引起磁导率下降;在0～0.09wt%范围内,K2CO3能细化晶粒,其添加会引起磁导率下降,饱和磁感应强度和密度变化不大。在球:料:分散剂=2:1:1.5,转速为196r/min时,采用钢球和酒精作球磨介质,能获得粒径均匀的粉料,有助于晶粒均匀生长,提高磁性能;球磨2h能获得较合适的粉体活性,有利于提高磁性能;此外,球磨对密度影响不大。在1360～1420℃范围内,随着烧结温度的升高,磁性能和密度先上升后下降;为了获得较高的密度,选择在二次还原气氛中烧结,为了获得较高的起始磁导率,则选择在平衡气氛中进行烧结,气氛对饱和磁感应强度影响不大。通过优选原材料、优化配方和制备工艺,制备出了密度达到5.03g/cm3,起始磁导率为7600,饱和磁感应强度为513mT的MnZn铁氧体材料。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 MnZn铁氧体研究和生产现状

1.2.1 高磁导率MnZn铁氧体发展历程

1.2.2 高密度高磁导率高饱和磁感应强度MnZn铁氧体产品现状

1.3 论文的研究内容

1.4 论文的结构安排

第二章 MnZn铁氧体基础理论

2.1 引言

2.2 MnZn铁氧体的晶体结构和化学组成

2.2.1 晶体结构

2.2.2 离子置换

2.2.3 金属离子分布

2.3 MnZn铁氧体的自发磁化理论

2.3.1 离子磁矩

2.3.2 超交换作用

2.3.3 饱和分子磁矩

2.4 MnZn铁氧体的技术磁化理论

2.4.1 磁畴的起源

2.4.2 磁畴和畴壁的结构

2.4.3 技术磁化过程

2.5 MnZn铁氧体特性参数

2.5.1 密度

2.5.2 磁导率

2.5.3 饱和磁感应强度

2.6 小结

第三章 MnZn铁氧体制备工艺原理

3.1 引言

3.2 原料选取

3.3 配方

3.4 粉料混合和球磨

3.5 预烧

3.6 掺杂

3.7 成型

3.8 烧结

3.8.1 MnZn铁氧体的固相反应过程

3.8.2 MnZn铁氧体的液相烧结

3.8.3 MnZn铁氧体的烧结气氛

3.9 小结

第四章 实验过程与数据分析

4.1 引言

4.2 MnZn铁氧体主配方优化

4.2.1 Fe_2O_3含量

4.2.2 ZnO含量

4.3 预烧工艺对MnZn铁氧体的影响

4.3.1 预烧温度

4.3.2 保温时间

4.3.3 淬火

4.4 添加剂对MnZn铁氧体的影响

4.4.1 MoO_3

4.4.2 V_2O_5

4.4.3 SnO_2

4.4.4 P_2O_5

4.4.5 K_2CO_3

4.5 二次球磨工艺对MnZn铁氧体的影响

4.5.1 球磨介质

4.5.2 球磨时间

4.6 烧结工艺对MnZn铁氧体的影响

4.6.1 烧结温度

4.6.2 烧结气氛

第五章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果