高磁导率NiZn铁氧体的低温烧结研究

摘要

本论文探讨了高磁导率NiZn铁氧体的低温烧结制备机理，并系统地研究了主配方、掺杂和各种工艺参数对其磁性能的影响，从中探索出了实现高磁导率NiZn铁氧体低温烧结制备的有效途径。 首先探讨使用传统氧化物法实现高磁导率NiZn铁氧体的低温烧结制备，系统研究了CuO添加量、V2O5添加量、预烧温度、一次球磨时间和二次球磨时间等工艺参数对铁氧体的微结构及其磁性能的影响。结果表明，CuO的添加有效降低尖晶石结构的NiZn铁氧体相的形成温度，并在烧结过程中形成液相烧结，促进了铁氧体的烧结致密化和晶粒长大；V2O5的添加也能够在烧结过程中形成液相烧结，降低铁氧体的烧结温度；适当调整预烧温度、一次球磨和二次球磨时间等工艺参数能够改善预烧料的烧结反应活性，从而促进铁氧体的烧结固相反应，有利于性能的改善。采用49.5mol％Fe2O3、32mol％ZnO、8.5mol％NiO、10mol％CuO主配方，添加0.2mol％V2O5、750℃预烧，一次和二次球磨分别6小时后，能够在930℃的低烧结温度条件下获得初始磁导率μi为1614、比损耗系数tand/μi为8.9×10-6(100kHz)、比温度系数aμir为2.27×10-6(-40℃～60℃)、居里温度为103℃、饱和磁通密度Bs为254mT这样优良磁性能的高磁导率NiZn铁氧体材料。 在上述氧化物法的改进基础上，使用微波烧结方法取代传统烧结方法以进一步降低高磁导率NiZn铁氧体的烧结温度，系统研究了微波烧结对烧结固相反应的促进机理以及对铁氧体磁性能的影响。研究结果表明，微波电磁场能够有效促进烧结过程中的离子扩散，不但能加速烧结致密化和晶粒长大过程，而且还能减小两者速度对烧结温度变化的敏感性之间的差异，同时大大缩短烧结固相反应的完成所需时间，改善了铁氧体磁性能。使用微波烧结方法取代传统烧结方法，其他工艺过程与上述传统氧化物法完全相同，可在烧结温度仅为930℃的低烧结温度条件下获得初始磁导率高达1700、比损耗系数仅为8.7×10-(100kHz)和比温度系数为2.0×10-6(-40℃～60℃)的优良磁性能。 本文还使用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法实现高磁导率NiZn铁氧体材料的低温烧结制备，研究了煅烧工序的引入对铁氧体烧结行为及磁性能的影响。研究表明，在烧结温度低于1000℃时，溶胶-凝胶自蔓延燃烧法能够在不添加任何烧结助熔剂的情况下获得显微组织结构较为致密、晶粒尺寸分布较为均匀的NiZn铁氧体烧结样品。此外，煅烧热处理能够有效地去除由于燃烧反应的不充分而残留在粉末中的原材料以及生成的杂相，大大降低铁氧体样品在后续的烧结过程中所需消耗的能量并缩短了反应时间，有利于烧结致密化和晶粒长大，从而改善了材料的磁性能。使用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备具有上述相同主配方的NiZn铁氧体材料，可在不添加任何助熔剂和烧结温度仅为910℃下，获得初始磁导率高达1620、比损耗系数仅为10×10-6(100kHz)和比温度系数为2.5×10-6(-40℃～60℃)的优良磁性能。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章实验方法

第3章高磁导率NiZn铁氧体低温烧结的氧化物法研究

第4章高磁导率NiZn铁氧体的氧化物法微波烧结研究

第5章高磁导率NiZn铁氧体的溶胶-凝胶自蔓延燃烧法研究

第6章总结和展望

参考文献

攻读博士学位期间发表论文及参与项目目录

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