本文關(guān)鍵詞：MnZn功率鐵氧體材料直流疊加特性研究

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【摘要】：各種小型輕量化、高可靠性的電子設(shè)備急需小型高效、高可靠性開(kāi)關(guān)電源模塊,而MnZn功率鐵氧體磁心作為開(kāi)關(guān)電源的“心臟”,完成功率的轉(zhuǎn)換與傳輸,是開(kāi)關(guān)電源體積和重量的主要占有者。磁心材料應(yīng)具有較高起始磁導(dǎo)率μi、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs和高溫低損耗Pcv等特征。在當(dāng)今的電路系統(tǒng)中,大部分電子器件在交變信號(hào)下正常工作的同時(shí)還需承載一定的直流信號(hào)。而應(yīng)用于電路系統(tǒng)中的MnZn鐵氧體磁心則是交直流信號(hào)的主要承載者,其對(duì)疊加直流的承載能力直接影響電源系統(tǒng)的效率及可靠性�；谡n題組已有研究基礎(chǔ),本論文主要研究了主配方、添加劑及制備工藝對(duì)材料磁性能溫度特性及直流疊加特性的影響。在主配方研究方面,對(duì)于分子式為Mn0.867-xZn0.133Fe2+xO4的鐵氧體材料,適當(dāng)?shù)腇e2+離子取代量x有助于獲得合適的起始磁導(dǎo)率(μi)二峰位置及損耗(Pcv)谷點(diǎn)溫度,同時(shí)有助于直流疊加特性的提高。對(duì)于分子式為Mn0.9-xZnx Fe2.1O4的鐵氧體材料,適當(dāng)?shù)腪n2+離子取代量x可以增大分子磁矩,有助于提高起始磁導(dǎo)率,并獲得較優(yōu)的直流疊加特性。在添加劑研究方面,Co2+離子對(duì)磁晶各向異性常數(shù)有正的貢獻(xiàn),從而使起始磁導(dǎo)率二峰及損耗谷點(diǎn)溫度移向低溫,在0~0.25wt%的范圍內(nèi),隨著Co2O3含量的增加,材料的ΔB(Bs-Br)增大,增量磁導(dǎo)率及磁心損耗的直流疊加特性均變好;Ni2+離子的加入會(huì)導(dǎo)致Fe2+離子濃度減小,從而使起始磁導(dǎo)率二峰及損耗谷點(diǎn)溫度移向高溫,同時(shí)會(huì)使Bs及ΔB先增大后減小,當(dāng)添加量為0.02wt%時(shí),材料磁導(dǎo)率及損耗的直流疊加特性達(dá)到最優(yōu);在0~0.06wt%的范圍內(nèi),V2O5的添加會(huì)使磁導(dǎo)率二峰及損耗谷點(diǎn)溫度移向低溫,材料的燒結(jié)密度和Bs都先增大后減小,磁導(dǎo)率及損耗的直流疊加特性均先變好,當(dāng)添加量超過(guò)0.02wt%后則變化不大,與ΔB的變化相一致;適量加入CaCO3可以細(xì)化晶粒,得到較為均勻致密的結(jié)構(gòu),提高磁導(dǎo)率μi和并降低損耗Pcv,并獲得良好的直流疊加特性。在100kHz,200mT的測(cè)試條件下,隨著疊加場(chǎng)的增大,各樣品的動(dòng)態(tài)磁滯回線(xiàn)都會(huì)發(fā)生明顯的變化,剩磁Br和矯頑力Hc先緩慢減小后增大,而磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大值Hm則迅速增大,磁滯回線(xiàn)的面積先略有減小后增大,并且有向橫軸傾斜的趨勢(shì),由此引起了磁滯損耗先減小后增大,這是磁心總損耗變化的主要原因。當(dāng)NiO、Co2O3、V2O5、CaCO3添加量分別為0.02 wt%、0.09 wt%、0.02 wt%、0.05 wt%時(shí),可以獲得最優(yōu)的性能。制備工藝對(duì)材料的微結(jié)構(gòu)及性能同樣有著重要的影響,在870~930℃的范圍內(nèi),提高預(yù)燒溫度會(huì)導(dǎo)致粉體活性降低,使材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs和燒結(jié)體密度d1先增大后減小,較為適宜的預(yù)燒溫度為910℃。在1280~1340℃的范圍內(nèi),提高燒結(jié)溫度會(huì)導(dǎo)致晶粒尺寸長(zhǎng)大,μi先增大后減小,Pcv先減小后增大,較為適宜的燒結(jié)溫度為1300℃,此時(shí)材料具有最好的顯微結(jié)構(gòu)和磁性能。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM277

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本文編號(hào)：1227619