(Ba,Sr)Fe12O19/(Co,Ni,Zn)Fe2O4复合材料的制备与性能研究

摘要

人们的生活离不开材料，其中铁氧体的各种应用也逐渐在增加。因其制备工艺简单、低成本以及优异的性能一度成为科学界的研究热点。其中，六角型铁氧体(Ba，Sr)Fe12O19作为一种硬磁材料应用十分广泛。但是，就目前的形势而言，单一的硬磁材料无法满足人们对高性能铁氧体材料的需求，所以复合铁氧体材料的研究成为一种趋势。本文中主要将硬磁相铁氧体与软磁相进行复合，所选的软磁相为尖晶石铁氧体，通过交换耦合作用来探究复合材料的电磁性能，并对其物相、微观结构、磁性能以及吸波性能进行了研究。论文主要内容如下:
　　1.经1230℃下烧结了4h得到致密性比较好的xSrFe12O19/(1-x)CoFe2O4复合材料，样品内部颗粒分布相对比较均匀，xSrFe12O19/(1-x)CoFe2O4的磁滞回线与单相铁氧体相似，其中的CoFe2O4含量的增加，使得复合材料的饱和磁化强度从45.25A m2kg-1增加到64.84A m2kg-1，而且其剩余磁化强度与最大磁能积也增加了。在各摩尔比下的复合材料中，随着温度增加，0.7SrFe12O19/0.3CoFe2O4复合材料的矫顽力随之变小。两种硬磁材料，当厚度都是2.5mm时，CoFe2O4与SrFe12O19两粉体的吸波性能最好。CoFe2O4铁氧体，最小反射率明显低于永磁材料SrFe12O19;当外加频率在11-17.5GHz的范围内时，增加SrFe12O19的摩尔添加量，复合粉体的反射峰向着低频移动，吸波性得到改善。其中的0.3SrFe12O19/0.7CoFe2O4复合材料电磁吸收性能最好，在频率14.8GHz时，吸收峰达到-40dB，峰宽为1.2GHz。
　　2.经1230℃下烧结3h得到致密性比较好的xSrFe12O19/(1-x)NiFe2O4复合材料，相对密度达到93.81％。除了0.3SrFe12O19/0.7NiFe2O4，复合材料的磁滞回线表现出单相磁行为。SrFe12O19含量增加，复合材料的饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力先增大后减小，最大值分别为42.1A·m2·kg-1，17.2A·m2·kg-1，78.7kA m-1。0.7SrFe12O19/0.3NiFe2O4复合材料的磁滞回线呈“束腰状”。烧结温度增加，复合材料的剩磁、矫顽力随之增大，颗粒尺寸继续增大，开始呈下降趋势。NiFe2O4粉体厚度为2mm时，它的最小反射率最小，然而就单相SrFe12O19铁氧体而言，在粉体厚度为2.5mm时，它的最小反射率最小。与SrFe12O19铁氧体相比，xSrFe12O19/(1-x)NiFe2O4对电磁波的吸收峰向着低频方向移动，总体上吸波性能得到改善，尤其对于x=0.3和x=0.9时的复合材料。
　　3.经1280℃烧结3h获得颗粒分布均匀的BaFe12O19/Ni05Zn05Fe2CrO4/NiFe2O4复合材料。BaFe12O19铁氧体含量增加，Ni05Zn05Fe2CrO4/NiFe2O4的衍射峰减弱。在复合材料中，BaFe12O19颗粒粒径边界清楚，平均粒径尺寸为1μm，Cr3+的掺杂降低了Ni05Zn05Fe2O4的颗粒尺寸。质量比为5∶5的复合材料，烧结温度增加，软磁相Ni05Zn05Fe2CrO4/NiFe2O4的粒径由光滑球形状到边界逐渐变得清楚。Ni05Zn0.5Fe2CrO4/NiFe2O4、BaFe12O19的磁滞回线具有硬磁与软磁材料的相关特性，软磁相增加，复合材料的饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力不断减小。温度增加，饱和磁化强度不断增加，剩磁先增大后减小，同时矫顽力不断较小，由10.8kA m-1减小到5.3kA m-1。在5GHz之后，BaFe12O19与Ni05Zn05Fe2CrO4/NiFe2O4两铁氧体粉体都出现了三个吸收峰，且二者均在粉体厚度为2mm时最小反射损耗达到最小，分别为16.3GHz，-36.4dB和14.1GHz，-16.2dB。BaFe12O19/Ni05Zn05Fe2CrO4/NiFe2O4复合材料在10GHz以后，开始出现明显的反射峰。在复合铁氧体粉体中，两单体最大吸收峰发生偏移。当BaFe12O19与Ni05Zn05Fe2CrO4/NiFe2O4质量比为3∶7时，复合材料的最小反射率为-27.2dB，频宽为1.1GHz。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 磁性材料的分类

1．2 磁性材料的参数

1．2．1 磁滞回线

1．2．2 饱和磁化强度

1．2．3 矫顽力

1．2．4 剩余磁化强度

1．2．5 磁能积

1．2．6 磁导率

1．3 铁氧体磁性材料的分类

1．3．1 尖晶石型铁氧体

1．3．2 磁铅石型铁氧体

1．4 吸波材料

1．4．1 吸波材料的原理

1．4．2 吸波材料的要求与应用

1．5 交换耦合作用

1．6 本文研究背景与内容

第二章 实验设备原料、工艺流程及性能测试

2．1 实验设备与原料

2．1．1 实验设备

2．1．2 实验原料

2．2 实验工艺流程

2．2．1 粉体制各的工艺流程

2．2．2 复合陶瓷制备的工艺流程

2．3．1 X射线衍射分析

2．3．2 扫描电镜分析

2．3．3 烧结性能测试

2．3．4 磁性能测试

2．3．5 吸波性能测试

第三章 xSrFe12O19／(1-x)CoFe2O4复合材料的制备与性能研究

3．1 引言

3．2 实验步骤

3．2．2 xSrFe12O19／(1-x)CoFe2O4复合材料的制备

3．2．3 性能表征

3．3 实验结果与讨论

3．3．2 xSrFe12O19／(1-x)CoFe2O4复合材料的烧结性能

3．3．3 xSrFe12O19／(1-x)CoFe2O4复合材料的微观结构

3．3．4 xSrFe12O19／(1-x)CoFe2O4复合材料的磁性能

3．3．5 xSrFe12O19／(1-x)CoFe2O4复合材料的吸波性能

3．4 本章小结

第四章 xSrFe12O19／(1-x)NiFe2O4复合材料的制备与性能研究

4．1 引言

4．2 实验步骤

4．3．2 xSrFe12O19／(1-x)NiFe2O4复合材料的烧结性能

4．3．3 xSrFe12O19／(1-x)NiFe2O4复合材料的微观形貌

4．3．4 xSrFe12O19／(1-x)NiFe2O4复合材料的磁性能

4．3．5 xSrFe12O19／(1-x)NiFe2O4复合材料的吸波性能

4．4 本章小结

第五章 BaFe12O19／Ni0．5Zn0．5FeCrO4／NiFe2O4复合材料的制备与性能研究

5．1 引言

5．2 实验步骤

5．2．2 BaFe12O19／Ni0．5Zn0．5Fe2CrO4／NiFe2O4复合材料的制备

5．3 实验结果与分析

5．3．2 BaFe12O19／Ni0．5Zn0．5Fe2CrO4／NiFe2O4复合材料的烧结性能

5．3．3 BaFe12O19／Ni0．5Zn0．5Fe2CrO4／NiFe2O4复合材料的微观结构

5．3．4 BaFe12O19／Ni0．5Zn0．5Fe2CrO4／NiFe2O4复合材料的磁性能

5．3．5 BaFe12O19／Ni0．5Zn0．5Fe2CrO4／NiFe2O4复合材料的吸波性能

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

硕士期间成果

致谢