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复合掺杂对贫铁配方的MnZn功率铁氧体材料电、磁性能的影响

2020-12-07阅读(329)

复合掺杂对贫铁配方的MnZn功率铁氧体材料电、磁性能的影响

论文摘要

MnZn铁氧体材料是现代电子工业及信息产业的基础材料之一。随着通讯技术、电子技术和计算机技术的飞速发展,要求MnZn功率铁氧体朝着高频、低损耗方向发展。本文首先介绍MnZn功率铁氧体的研究现状,综述了铁氧体的晶体结构与磁性的来源、MnZn铁氧体形成的固相反应过程、降低MnZn铁氧体损耗的方法以及铁氧体的一些基本电磁参数。本文采用氧化物陶瓷工艺制备MnZn铁氧体材料,对具有低损耗的MnZn功率铁氧体的配方、掺杂、烧结温度及性能进行了研究。贫铁配方实验表明,材料在贫铁配方下表现出较高的电阻率,当Fe2O3为48mol%时,材料的电阻率达到较高的19.3Ω·m。这主要是因为贫铁配方减少了铁含量,从而减小了Fe3+和Fe2+间的电子跃迁,增大了材料的电阻率,减小了材料的涡流损耗。通过SnO2和ZrO2复合掺杂实验发现,加入适量的上述微量添加物均可以有效降低功率铁氧体材料的磁损耗,其原因在于:Zr4+离子在铁氧体的晶界处大量聚集,在晶界形成了高电阻率晶界绝缘层,提高了铁氧体的电阻率,从而降低铁氧体的涡流损耗;Sn4+离子能够溶入到尖晶石晶格中,与Fe2+离子形成了稳定的Fe2+-Sn4+电子对,不参与电子的交换,从而提高了铁氧体晶粒内部的电阻率;同时Sn4+离子也能与Ca2+、Si4+离子一起形成具有高电阻率的晶界层,提高了铁氧体晶界的电阻率,降低了铁氧体的涡流损耗。复合掺杂能够明显地提高材料的电、磁性能,当ζ（SnO2:ZrO2）为3:1时性能达到最佳。通过烧结温度实验研究发现,铁氧体在1280℃烧结温度下烧结时,材料的电阻率达到29.5Ω·m,比损耗因子降低到4.8×10-6,样品的居里温度、饱和磁感应强度和起始磁导率分别达到455K、553mT和590。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 锰锌功率铁氧体材料简介
  • 1.3 锰锌功率铁氧体的发展背景
  • 1.4 锰锌功率铁氧体材料的研究现状
  • 1.4.1 制粉工艺的研究
  • 1.4.2 材料主配方的研究
  • 1.4.3 材料掺杂的研究
  • 1.4.4 国内外产品的研发现状
  • 1.5 课题研究的目的和意义
  • 1.6 课题研究的内容
  • 第二章 锰锌铁氧体的理论基础
  • 2.1 锰锌铁氧体的晶体结构及磁性来源
  • 2.1.1 晶体结构
  • 2.1.1.1 铁氧体的晶体结构
  • 2.1.1.2 金属离子分布
  • 2.1.2 磁性的来源
  • 2.2 锰锌铁氧体的固相反应过程
  • 2.3 降低锰锌铁氧体磁损耗的途径
  • 2.3.1 磁损耗的来源与降低途径
  • 2.3.2 降低磁损耗的其它途径
  • 2.4 锰锌铁氧体的基本特性参数
  • 2.4.1 磁导率
  • 2.4.2 饱和磁化强度
  • 2.4.3 居里温度
  • 2.4.4 矫顽力
  • 2.4.5 电阻率
  • 第三章 实验原理与方法
  • 3.1 实验设计原理
  • 3.2 实验选用材料的思路
  • 3.3 实验原料和仪器
  • 3.4 铁氧体的制粉工艺
  • 3.4.1 原材料的分析
  • 3.4.2 一次球磨
  • 3.4.3 预烧
  • 3.4.4 二次球磨并掺杂
  • 3.4.5 加粘合剂并造粒
  • 3.4.6 成型
  • 3.5 铁氧体的烧结工艺
  • 3.5.1 烧结工艺曲线
  • 3.5.2 烧结气氛
  • 3.6 样品性能测试方法
  • 3.6.1 密度的测量
  • 3.6.2 SEM 观察
  • 3.6.3 XRD 测定
  • 3.6.4 电阻率的测量
  • 3.6.5 比损耗的测量
  • 3.6.6 VSM 测定
  • 2O3含量对MnZn 铁氧体显微组织结构与性能的影响'>第四章 Fe2O3含量对MnZn 铁氧体显微组织结构与性能的影响
  • 2O3 含量对MnZn 铁氧体显微组织结构的影响'>4.1 Fe2O3 含量对MnZn 铁氧体显微组织结构的影响
  • 2O3 含量对MnZn 铁氧体电阻率的影响'>4.2 Fe2O3 含量对MnZn 铁氧体电阻率的影响
  • 2O3 含量对MnZn 铁氧体饱和磁感应强度和起始磁导率的影响'>4.3 Fe2O3 含量对MnZn 铁氧体饱和磁感应强度和起始磁导率的影响
  • 2O3 含量对MnZn 铁氧体居里温度的影响'>4.4 Fe2O3 含量对MnZn 铁氧体居里温度的影响
  • 4.5 小结
  • 2和SnO2复合掺杂对MnZn 铁氧体结构与性能的影响'>第五章 ZrO2和SnO2复合掺杂对MnZn 铁氧体结构与性能的影响
  • 2和SnO2 复合掺杂对MnZn 铁氧体显微组织结构的影响'>5.1 ZrO2和SnO2 复合掺杂对MnZn 铁氧体显微组织结构的影响
  • 2和SnO2 复合掺杂对电阻率和比损耗因子的影响'>5.2 ZrO2和SnO2复合掺杂对电阻率和比损耗因子的影响
  • 2和SnO2 复合掺杂对MnZn 铁氧体饱和磁感应强度和起始磁导率的影响'>5.3 ZrO2和SnO2 复合掺杂对MnZn 铁氧体饱和磁感应强度和起始磁导率的影响
  • 2和SnO2 复合掺杂对MnZn 铁氧体居里温度的影响'>5.4 ZrO2和SnO2 复合掺杂对MnZn 铁氧体居里温度的影响
  • 2和SnO2 复合掺杂对矫顽力的影响'>5.5 ZrO2和SnO2复合掺杂对矫顽力的影响
  • 5.6 小结
  • 第六章 烧结温度对复合掺杂MnZn 铁氧体性能的影响
  • 6.1 烧结温度对MnZn 铁氧体的电阻率的影响
  • 6.2 烧结温度对MnZn 铁氧体起始磁导率及饱和磁感应强度的影响
  • 6.3 烧结温度对MnZn 铁氧体的居里温度的影响
  • 6.4 烧结温度对MnZn 铁氧体矫顽力的影响
  • 6.5 小结
  • 第七章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在学期间发表的学术论文

    • 相关论文文献

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