溶胶—凝胶自蔓延燃烧法制备Mn-Zn铁氧体及其性能研究

论文摘要

锰锌铁氧体是一种具有较高的起始磁导率和电阻率的性能优良的软磁材料,广泛的应用在电子信息技术、办公自动化以及远程通讯的电感元件中。而溶胶-凝胶自蔓延燃烧法又具有高效、节能、工艺设备简单等优点,是制备材料的新型方法之一。本文首先采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法合成了化学计量比为Mn0.6Zn0.4 Fe2O4的铁氧体材料。通过XRD、SEM、TG-DTA、FTIR、MPMS-XL等手段进行结构性能表征,研究了PH值对溶胶凝胶转变的影响,以及不同退火温度对产品性能的影响,为以下的研究找到了最佳的PH值和最适宜的退火温度。结果表明:自蔓延燃烧后直接形成了具有尖晶石结构的单一相的Mn-Zn铁氧体纳米粉体,最佳的PH值为7左右,最适宜的退火温度为500℃。为了研究Ni2+离子掺杂对Mn-Zn铁氧体纳米颗粒的结构和磁性能的影响,本论文采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了非理想配比的Mn(0.6-x0Zn0.4NixFe2O4（x=0,0.05,0.1,0.3,0.4,0.5）系列样品。重点研究了掺杂不同含量的Ni2+离子对锰锌铁氧体纳米颗粒结构和磁性能的影响。XRD表明:适量的掺杂Ni2+离子会使锰锌铁氧体颗粒粒径变大,但是过量的掺杂反而会使颗粒粒径减小。XRD表征的结果和SEM表征的结果相一致,所制备样品均为单一相的尖晶石结构的锰锌铁氧体,无其他杂相,颗粒平均粒径小于25nm。研究了掺杂不同的Ni2+离子含量对锰锌铁氧体磁化强度和矫顽力的影响,研究结果表明:随着Ni2+离子掺杂量的提高,样品的磁化强度和矫顽力都比未掺杂时有所提高,表明了掺杂Ni2+离子可以增大颗粒的磁化强度和矫顽力。样品的磁化强度和矫顽力都呈现出先增大后减小再增大后减小的变化规律,当x=0.4时都达到最大值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 软磁铁氧体材料的概述
• 1.1.1 软磁铁氧体的定义
• 1.1.2 锰锌铁氧体的晶体结构
• 1.1.3 锰锌铁氧体的磁性来源
• 1.1.4 锰锌铁氧体的主要性能参数
• 1.2 锰锌系铁氧体材料的分类
• 1.2.1 高磁导率Mn-Zn 铁氧体
• 1.2.2 高频Mn-Zn 功率铁氧体
• 1.3 锰锌铁氧体的国内外研究进展
• 1.4 锰锌铁氧体的制备方法
• 1.4.1 氧化物法
• 1.4.2 化学共沉淀法
• 1.4.3 溶胶-凝胶法
• 1.4.4 喷雾焙烧法
• 1.4.5 自蔓延高温合成法
• 1.4.6 机械化学合成法
• 1.4.7 低温燃烧合成法
• 1.4.8 水热合成法
• 1.5 影响Mn-Zn 铁氧体材料性能的因素
• 1.5.1 配方
• 1.5.2 添加剂
• 1.5.3 工艺条件
• 1.5.4 合成方法
• 1.6 锰锌软磁铁氧体的应用
• 1.7 本课题的内容及意义
• 1.7.1 本课题的内容
• 1.7.2 本课题的意义
• 第2章 试验材料及表征方法
• 2.1 试验材料及设备仪器
• 2.1.1 试验试剂和药品
• 2.1.2 试验仪器
• 2.2 试验表征方法
• 2.2.1 X-射线衍射仪（XRD）分析
• 2.2.2 扫描电镜（SEM）分析
• 2.2.3 红外光谱（FTIR）分析
• 2.2.4 TG-DTA 综合热分析
• 2.2.5 样品磁性的测量
• 0.6Zn_0.4Fe₂O₄'>第3章 溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄
• 3.1 引言
• 3.2 样品的制备工艺
• 3.2.1 实验步骤简述
• 3.2.2 药品的称取
• 0.6Zn_0.4Fe₂O₄ 样品的结构表'>3.3 Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄样品的结构表
• 3.3.1 XRD 分析
• 3.3.2 SEM 分析
• 3.3.3 FTIR 分析
• 3.3.4 干凝胶的热重分析
• 3.3.5 自蔓延燃烧粉体的磁特性分析
• 3.4 本章小结
• 2+掺杂的锰锌铁氧体的制备及表征'>第4章 Ni²⁺掺杂的锰锌铁氧体的制备及表征
• 4.1 引言
• 4.2 样品的制备工艺
• 4.2.1 实验步骤简述
• 4.2.2 药品的称取
• 2+掺杂量对Mn-Zn 铁氧体晶粒度及晶格常数的影响'>4.3 Ni²⁺掺杂量对Mn-Zn 铁氧体晶粒度及晶格常数的影响
• 2+掺杂对锰锌铁氧体形貌的影响'>4.4 Ni²⁺掺杂对锰锌铁氧体形貌的影响
• 2+掺杂前后样品红外光谱的变化'>4.5 Ni²⁺掺杂前后样品红外光谱的变化
• ²⁺掺杂量对 Mn-Zn 铁氧体磁性能的影响'>4.6 Ni²⁺掺杂量对 Mn-Zn 铁氧体磁性能的影响
• 2+掺杂量对样品磁化强度的影响'>4.6.1 Ni²⁺掺杂量对样品磁化强度的影响
• 2+掺杂量对样品矫顽力的影响'>4.6.2 Ni²⁺掺杂量对样品矫顽力的影响
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢