發(fā)布時間：2020-05-06 15:47

【摘要】：作為性價比較高的磁性材料之一,M型鍶鐵氧體SrFe_(12)O_(19)(SrM)由于價格便宜的原材料、穩(wěn)定的化學(xué)性能和相對較高的磁性能,在永磁材料中占有非常重要的地位,其作為不可缺少的功能材料被廣泛用于微波、磁光、高密度記錄等領(lǐng)域。近年來,隨著新能源的市場推廣以及智能化辦公設(shè)備和家電的需求,對材料的磁性能提出了更高的要求。目前,離子取代和尋找新的制備技術(shù)是提高SrM鐵氧體磁性能的兩個有效方法。本文采用固相反應(yīng)法(氧化物或稱陶瓷法),制備了系列CaLaCo-M永磁鐵氧體,并通過細化配方,系統(tǒng)研究了該鐵氧體的成相條件、微觀形貌和磁性能,并從關(guān)鍵制備工藝、離子取代等方面得出了提高磁性能的方法。首先,制備單相分子式為(Sr_(0.05)La_(0.45)Ca_(0.5))(Fe_(0.975)Co_(0.025))_xO_(19)(x=11.0-8.0)的M型永磁鍶鐵氧體。研究表明,在(Sr+La+Ca)/(Fe+Co)原子比(S/F)為1:9.4、燒結(jié)溫度條件為1300oC×3h時能夠獲得單相的SrM鐵氧體,磁性能也達到最佳。研究還發(fā)現(xiàn):(1)在適當(dāng)范圍內(nèi),改變燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間對鐵氧體的成相和磁性能都有影響;(2)較低燒結(jié)溫度時,只有保溫大于一定的時間t,才能形成CaLaCo單相SrM鐵氧體。其次,在(S/F)為1:9.4的基礎(chǔ)上,對(Sr_(0.05)La_(0.45)Ca_(0.5))(Fe_(0.975)Co_(0.025))_(9.4)O_(19)進行了Al、Co等離子取代磁性離子Fe的系統(tǒng)研究。實驗發(fā)現(xiàn),Al離子替代后的樣品在1300oC×3h時可以形成單相SrM鐵氧體。無磁性的Al原子占位Fe次晶格,導(dǎo)致飽和磁化強度M_s隨Al取代量上升而下降,矯頑力H_c卻有大幅度增加。Co離子取代實驗發(fā)現(xiàn),只有Co離子取代為0.3時,樣品才可以形成單相SrM鐵氧體,樣品磁性能最佳。最后,在(S/F)為1:9.4的基礎(chǔ)上,對(Sr_(0.5-z)La_zCa_(0.5))(Fe_(0.95)Co_(0.025)Al_(0.025))_(9.4)O_(19)樣品進行了La離子取代非磁性離子Sr和添加劑SiO_2的研究。研究發(fā)現(xiàn),La離子在替換量z=0.35-0.50之間、燒結(jié)溫度條件為1200oC×3h時,都可以形成單相SrM鐵氧體,La離子通過影響磁性原子的排布改變樣品的磁性。另外,SiO_2的添加可以大幅度提高其內(nèi)稟矯頑力H_(cj),當(dāng)混合料在添加1 wt%的Si時,樣品(Sr_(0.05)La_(0.45)Ca_(0.5))(Fe_(0.95)Co_(0.025)Al_(0.025))_(9.4)O_(19)的H_(cj)=337 KA/m,可達日本TDK公司的FB9系水平。
【圖文】：

1.4.1 鐵氧體材料晶格和應(yīng)用分類按照晶格類型的不同可將鐵氧體材料分成三大類，分別如下[2,14,15]：(1) 尖晶石型鐵氧體：該類鐵氧體的化學(xué)方程式可表示為 A2+Fe3+O4，金屬型離子，通常為 Co、Ni 和 Zn 等過渡族元素單離子或多離子共同組成+作為分子中的磁性離子 Fe3+同理也可以被+3 價的 Al、Cr 和 Ga 離子替代或共同取代其中一部分。作為微觀晶體結(jié)構(gòu)與鎂鋁尖晶石(MgAl2O4)相同的磁如圖 1.3，空間群是 F3dm 以氧離子作密堆積的立方對稱。一個尖晶石鐵氧含有 8 個分子式為 A2 +8Fe3 +16O2 -32的單胞，，其中，A 離子有 8 個，F(xiàn)e 離子數(shù)量作為密堆原子有 32 個，金屬離子 A 和 Fe 離子作為半徑較小的離子填充在堆的間隙中。單個晶胞中，8 個 A 離子全部填隙在 1/8 四面體空隙中，6 個充在 1/2 八面體間隙處，未占空間存在很多空位。

圖 1.4 石榴石晶體結(jié)構(gòu)離子的空間分布[2]Fig.1.4 Spatial ions-distribution in the garnet crystal圖 1.5 Y3Fe5O12離子占位的相對位置[17]
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM277

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本文編號：2651504