本文關(guān)鍵詞：離子替代對(duì)M型鍶鐵氧體結(jié)構(gòu)與磁性能的影響研究

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【摘要】：鍶鐵氧體(Sr Fe12O19)因具有較高的磁性能、高的耐腐蝕性、低廉的價(jià)格以及易于工業(yè)化批量生產(chǎn)等特點(diǎn),一直是一種非常重要的永磁材料。然而,隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大以及磁性器件的小型化趨勢(shì),社會(huì)對(duì)永磁鍶鐵氧體提出了更高的要求。我國(guó)現(xiàn)階段雖然已是永磁鐵氧體的生產(chǎn)大國(guó),但國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品主要集中于中低端市場(chǎng),高性能產(chǎn)品的產(chǎn)量與市場(chǎng)占有率都較低,原因在于產(chǎn)品的磁性能仍與日歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家存在著較大的差距。因此,研究高性能永磁鍶鐵氧體不僅是市場(chǎng)的迫切需求,也對(duì)提高我國(guó)永磁鐵氧體的技術(shù)水平具有重要意義。本文以添加微量Al為核心,采用陶瓷法在一次預(yù)燒料的基礎(chǔ)上制備出Al、Al-La、Al-Co、Al-La-Co、Al-Zn、Al-Ti等獨(dú)立或聯(lián)合摻雜的M型鍶鐵氧體,并探討了燒結(jié)工藝對(duì)摻雜樣品結(jié)構(gòu)和性能的影響。論文采用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)以及綜合物性測(cè)量系統(tǒng)(PPMS)對(duì)各摻雜樣品的晶體結(jié)構(gòu)、顯微形貌與磁性能作了較系統(tǒng)的研究。得出主要結(jié)論如下:(1)、XRD及SEM結(jié)果表明,Sr Fe11.8Al0.2O19樣品的最佳燒結(jié)溫度為1250℃,最佳保溫時(shí)間為90 min。Sr Fe11.8Al0.2O19樣品在1190~1290℃范圍內(nèi)燒結(jié)后主相為M相。VSM結(jié)果表明:隨著燒結(jié)溫度的增加,樣品的矯頑力Hc也逐漸增加;當(dāng)燒結(jié)溫度在1250℃左右時(shí),樣品的剩磁Br和磁能積(BH)max則達(dá)到峰值,此后它們隨燒結(jié)溫度繼續(xù)升高而迅速下降。當(dāng)T=1250℃時(shí),Hc=4919 Oe、Br=384 m T、(BH)max=28.1 k J/m3。(2)、Sr Fe12-xAlx O19樣品經(jīng)過1250℃燒結(jié)并保溫90 min后主相為M相。SEM顯示:顆粒在各添加量范圍內(nèi)呈均勻分布且無異常的顆粒長(zhǎng)大,但是隨著x的增大各燒結(jié)顆粒的晶界有逐漸融合的趨勢(shì)。VSM分析表明:隨著x的增大,樣品的矯頑力呈直線上升,而剩磁和磁能積則呈直線減小。相比于未摻雜的樣品,當(dāng)x=0.7時(shí)其Br減小約21.41%、Hc增大約47.92%。(3)、Sr0.85La0.15Fe11.8Al0.2O19樣品的最佳燒結(jié)溫度為1230℃,這表明La離子的添加會(huì)影響鍶鐵氧體的燒結(jié)特性。VSM結(jié)果顯示:對(duì)于Sr1-yLay Fe12-x Alx O19樣品,當(dāng)Al含量一定時(shí),樣品的Br和Hc隨著y的增大均呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)x=0.2、0.3、0.4時(shí),Br的最大漲幅分別為2.24%、1.61%、3.13%,Hc的最大漲幅則分別為9.69%、4.32%和5.71%。Sr Fe12-x-yAlx Coy O19樣品的Br變化趨勢(shì)與Al-La替代類似,也呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)x=0.2、0.3、0.4時(shí),Br的最大漲幅則分別為0.95%、2.00%和2.30%。與Br的變化趨勢(shì)不同,Sr Fe12-x-yAlx Coy O19樣品的矯頑力Hc則隨著Co含量的增大而線性減小。對(duì)于Al-La-Co聯(lián)合替代的Sr1-yLay Fe11.8-y Al0.2Coy O19樣品,其最佳添加量為y=0.10,此時(shí)Br和Hc的漲幅分別為1.65%和9.33%,達(dá)到Br=390m T,Hc=5284 Oe。(4)、VSM結(jié)果表明:對(duì)Sr Fe11.8Al0.2O19進(jìn)行Zn及Ti離子摻雜后,樣品的Br和Hc隨著Zn或Ti含量的升高均呈先增大后減少的趨勢(shì)。替代離子的摻雜量存在一個(gè)最優(yōu)值,前者約為yZn=0.10,此時(shí)有Br=395 m T,Hc=4033 Oe;后者約為yTi=0.05,此時(shí)有Br=387 m T、Hc=4619 Oe。由此可知,Zn離子摻雜對(duì)于Sr Fe11.8Al0.2O19樣品的剩磁提升效果優(yōu)于Ti離子。
【關(guān)鍵詞】：鍶鐵氧體 陶瓷法 離子替代 磁性能
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM277
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-30
• 1.1 前言12-14
• 1.2 鐵氧體的類型與發(fā)展14-16
• 1.2.1 M型鐵氧體15
• 1.2.2 W型鐵氧體15-16
• 1.2.3 X型鐵氧體16
• 1.2.4 Y型鐵氧體16
• 1.2.5 其他類型型鐵氧體16
• 1.3 永磁鐵氧體的理論基礎(chǔ)16-22
• 1.3.1 磁滯回線16-18
• 1.3.2 剩磁和矯頑力18-19
• 1.3.3 磁疇19-20
• 1.3.4 超交換作用20-21
• 1.3.5 磁晶各向異性21-22
• 1.4 M型鍶鐵氧體的離子替代22-29
• 1.4.1 M型鍶鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)22-25
• 1.4.2 La離子替代的研究25
• 1.4.3 Co離子替代的研究25-26
• 1.4.4 La-Co離子聯(lián)合替代的研究26-27
• 1.4.5 Al離子替代的研究27-28
• 1.4.6 Zn、Ti離子替代的研究28-29
• 1.5 本文的研究意義與研究?jī)?nèi)容29-30
• 1.5.1 本文的研究意義29
• 1.5.2 本文的研究?jī)?nèi)容29-30
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法30-39
• 2.1 常用的制備方法30
• 2.2 陶瓷法制備M型鍶鐵氧體的工藝過程30-33
• 2.2.1 粉末的預(yù)燒工藝31-32
• 2.2.2 粉末的球磨工藝32
• 2.2.3 粉末的成型工藝32
• 2.2.4 樣品的燒結(jié)工藝32-33
• 2.3 實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器33-35
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑33-34
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器34-35
• 2.4 樣品性能的測(cè)試方法35-39
• 2.4.1 X射線衍射技術(shù)(XRD)35-36
• 2.4.2 場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)36-37
• 2.4.3 X射線散射能譜(EDS)37
• 2.4.4 振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)37-39
• 第三章Al離子替代對(duì)M型鍶鐵氧體的影響39-53
• 3.1 引言39
• 3.2 樣品制備方法39-40
• 3.3 工藝參數(shù)對(duì)Al離子替代M型鍶鐵氧體的影響40-47
• 3.3.1 燒結(jié)溫度對(duì)Al離子替代M型鍶鐵氧體的影響40-44
• 3.3.2 保溫時(shí)間對(duì)Al離子替代M型鍶鐵氧體的影響44-47
• 3.4 不同Al離子摻雜量對(duì)M型鍶鐵氧體的影響47-52
• 3.4.1 Al離子摻雜對(duì)M型鍶鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)的影響47-48
• 3.4.2 Al離子摻雜對(duì)M型鍶鐵氧體顯微形貌的影響48-49
• 3.4.3 Al離子摻雜對(duì)M型鍶鐵氧體磁性能的影響49-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章Al-La、Al-Co、Al-La-Co聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體的影響53-67
• 4.1 引言53
• 4.2 樣品制備方法53-54
• 4.3 Al-La聯(lián)合替代54-59
• 4.3.1 不同燒結(jié)溫度對(duì)Al-La聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體的影響54-55
• 4.3.2 Al-La聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)的影響55-57
• 4.3.3 Al-La聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體磁性能的影響57-59
• 4.4 Al-Co聯(lián)合替代59-63
• 4.4.1 Al-Co聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)的影響59-61
• 4.4.2 Al-Co聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體磁性能的影響61-63
• 4.5 Al-La-Co聯(lián)合替代63-65
• 4.5.1 Al-La-Co聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)的影響63-64
• 4.5.2 Al-La-Co聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體磁性能的影響64-65
• 4.6 本章小結(jié)65-67
• 第五章Al-Zn、Al-Ti聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體的影響67-74
• 5.1 引言67
• 5.2 樣品制備方法67
• 5.3 Al-Zn聯(lián)合替代67-70
• 5.3.1 Al-Zn聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)的影響67-69
• 5.3.2 Al-Zn聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體磁性能的影響69-70
• 5.4 Al-Ti聯(lián)合替代70-73
• 5.4.1 Al-Ti聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)的影響70-72
• 5.4.2 Al-Ti聯(lián)合替代對(duì)M型鍶鐵氧體磁性能的影響72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 論文創(chuàng)新之處76-77
• 參考文獻(xiàn)77-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果84-85
• 致謝85-86
• 附件86

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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3 董鳳強(qiáng);黃學(xué)光;韓玉順;聶稻波;李文靜;孫瑞豐;;鐵氧體材料產(chǎn)業(yè)專利技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r分析[J];中國(guó)發(fā)明與專利;2011年12期

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本文編號(hào)：1075076