高性能大功率镍锌基铁氧体材料研究

论文摘要

随着现代电子信息技术的发展,开发高初始磁导率、高居里温度、高密度、高饱和磁感应强度、低损耗的高性能大功率NiZn铁氧体材料对电子和信息产业的进一步发展有着重要的意义。本论文较为系统地分析研究了主成分（ZnO含量）、离子替代（Co2+、Cu2+和Mn2+替代）、掺杂（Bi2O3和V2O5掺杂）和制备工艺（球磨工艺、成型工艺、预浇温度和烧结工艺）对材料性能的影响,从中探索出了高能机械湿式电子陶瓷粉末冶金工艺实现高性能大功率NiZn铁氧体材料的有效途径。实验中,用X射线衍射（XRD）对预烧和球磨得到的粉料进行物相分析,并系统地测量了实验样品的性能。研究结果表明:恰当的球磨时间、适宜的球磨介质能够提升NiZn铁氧体材料性能;成型压力和烧结温度对NiZn铁氧体材料性能影响明显,合理选择成型和烧结工艺对提高NiZn铁氧体材料性能是非常重要的;适量ZnO含量和离子替代可以使材料具有高起始磁导率μi、高饱和磁感应强度Bs、高居里温度Tc、高电阻率ρ和小损耗因数tanδ/μi的电磁特性;合理掺杂可以提高材料起始磁导率μi、降低材料功耗Pcv和保持材料高密度D。同时,在实验研究基础上优化设计配方,利用球磨、成型和烧结工艺的创新性改进,得到高性能大功率NiZn基铁氧体材料。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 国内外现状
• 1.2 本文研究的目的和意义
• 1.3 本文工作概述
• 2 物理基础
• 2.1 铁氧体的晶体结构及离子分布
• 2.2 NiZn 铁氧体磁性
• 2.3 软磁铁氧体的主要性能参数
• 2.3.1 起始磁导率
• 2.3.2 磁损耗
• 2.3.3 温度稳定性
• 2.3.4 磁导率的时间稳定性
• 2.3.5 铁氧体磁谱
• 2.4 多晶铁氧体的固相反应
• 3 实验研究及方法
• 3.1 制备技术工艺路线
• 3.1.1 配方设计
• 3.1.2 原料及预处理
• 3.1.3 球磨
• 3.1.4 预烧
• 3.1.5 造粒
• 3.1.6 成型
• 3.1.7 烧结
• 3.2 样品检测
• 3.2.1 光学显微镜观测
• 3.2.2 密度测试
• 3.2.3 XRD 检测
• 3.2.4 电磁特性测试
• 4 结果与分析
• 4.1 制备工艺对性能的影响
• 4.1.1 球磨工艺对性能的影响
• 4.1.2 成形工艺对性能的影响
• 4.1.3 预烧温度对材料性能的影响
• 4.1.4 聚乙烯醇（PVA）及有机物添加剂的分解
• 4.1.5 烧结工艺对性能的影响
• 4.2 ZnO 的含量对材料磁性能的影响
• 4.2.1 ZnO 含量对饱和磁感应强度Bs 的影响
• 4.2.2 ZnO 含量与样品温度特性的关系
• 4.2.3 ZnO 含量与初始磁导率的关系
• 4.2.4 ZnO 含量对样品频率特性及损耗的影响
• 2+替代对NiZn 基铁氧体性能的影响'>4.3 Co²⁺替代对NiZn 基铁氧体性能的影响
• 2+替代对材料μi、Tc、ρ、tanδ/μi、β、Bs 的影响'>4.3.1 Co²⁺替代对材料μi、Tc、ρ、tanδ/μi、β、Bs 的影响
• 2+替代与材料频谱的关系'>4.3.2 Co²⁺替代与材料频谱的关系
• 2+替代对材料性能的影响'>4.4 Cu²⁺替代对材料性能的影响
• 2+、Co²⁺和Cu²⁺替代对材料性能影响的对比分析'>4.5 Mn²⁺、Co²⁺和Cu²⁺替代对材料性能影响的对比分析
• 4.6 掺杂对铁氧体性能的影响
• 4.7 材料综合性能指标
• 5 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录