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低温烧结复合取代YIG铁氧体制备工艺及电磁性能研究

作　者: 李宁
导　师: 许启明
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: YIG 磁性能 介电性能 低温烧结
分类号: TQ174.65
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文以Y2O3、Fe2O3、Bi2O3、V2O5、CaCO3、In2O3和SnO2为原料,采用传统陶瓷工艺制备了[Bi0.75Y1.05-xCa1.2+x](Fe4.4-xSnxV0.6)O12（即Snx:Bi-CVG）和Y2Bi1Fe5-xInxO12铁氧体材料。并在此基础之上,对传统陶瓷工艺进行改进,通过采用复式预烧烧结工艺和离子取代相结合的方法制备了Y2Bi1Fe5-xIn)xO12铁氧体。试样体积密度、微结构、软磁性能、介电性能及铁磁共振线宽分别通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微技术（SEM）、软磁材料自动测试系统（MATS）、矢量网络分析仪和微波铁磁参数测量仪等进行了表征。结果表明:⑴适量添加Sn4+离子能降低Bi-CVG铁氧体的烧结温度和明显提高Bi-CVG铁氧体的软磁性能。随着Sn4+含量的增加,饱和磁化强度4πMs先增加后减小,矫顽力Hc和铁磁共振线宽（ΔH）起初显著降低,后略有增加。此外,所有试样中,在1075℃烧结温度下的试样[Bi0.75Y0.65Ca1.6](Fe4.0Sn0.4V0.6)O12具有致密的结构和最佳的磁性能:RD （相对密度） = 98.49%,Hc = 152.3 A/m,4πMs = 711.3×10-4T,ΔH = 2.1 kA/m。⑵In取代改善了Y2Bi1Fe5O12铁氧体材料的磁性能。适当的In取代提高了饱和磁化强度4πMs和剩磁Br,明显降低了矫顽力Hc。In取代在一定程度上降低了烧结温度。样品的介电性能没有随In2O3的添加发生明显的变化。x=0.4的样品,在1050℃烧结后制备的样品磁性能如下:ρ=5.88g/cm3,4πMs=1029.0×10-4T,Hc=710.2 A/m,ε′为10.014.0,tanδe为0.00150.0085。⑶采用复式预烧烧结工艺和离子取代相结合的制备方法可以使In掺杂Bi-YIG铁氧体烧结温度降低到1000℃,其饱和磁化强度4πMs和介电性能基本没有变化,剩磁Br略有下降,但矫顽力Hc下降明显。具体性能参数如下:4πMs=998.8×10-4T,Hc= 646.5A/m,Br= 451.6×10-4T,ε′为10.59513.257,tanδe为0.00090.0088,μ′为1.0451.298,tanδm为0.00250.0292。综上所述,我们对低温烧结复合取代YIG铁氧体的制备工艺及电磁性能进行了研究,成功制备了Sn取代Bi-CVG低温烧结材料,不仅满足了同银-钯（Ag-Pd:1145℃）电极共烧的要求,而且还明显改善了材料磁性能。采用复式预烧烧结工艺和离子取代相结合的制备方法可明显降低烧结温度,制备的材料满足与低成本的Cu电极实现低温共烧的目的。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-21
  1.1 引言  9
  1.2 YIG 铁氧体的研究  9-14
    1.2.1 YIG 的晶体结构  9-11
    1.2.2 YIG 型复合铁氧体的结构  11-12
    1.2.3 YIG 的磁性来源-超交换  12-14
  1.3 低温烧结YIG 铁氧体的研究  14-19
    1.3.1 低温烧结技术  14-16
    1.3.2 低温烧结YIG 铁氧体的研究现状  16-19
  1.4 论文研究的目的和意义  19-20
  1.5 论文内容  20-21
2 制备工艺  21-34
  2.1 样品的制备过程  21-29
    2.1.1 试验原材料  21
    2.1.2 工艺流程与工艺参数  21-28
    2.1.3 主要试验设备  28-29
  2.2 YIG 铁氧体基本特性的测试与表征  29-34
    2.2.1 饱和磁化强度测试  29-30
    2.2.2 铁磁共振线宽测试  30-32
    2.2.3 微波介电性能测试  32-34
3 Sn 取代对低温烧结Bi-CVG 铁氧体微结构及磁性能的影响  34-42
  3.1 引言  34
  3.2 实验方法  34-35
  3.3 结果与讨论  35-41
    3.3.1 晶相分析  35-36
    3.3.2 体积密度与结构特性  36-38
    3.3.3 磁性能  38-40
    3.3.4 铁磁共振线宽（?H）  40-41
  3.4 小结  41-42
4 In 取代对低温烧结Bi-YIG 铁氧体微结构及电磁性能的影响  42-50
  4.1 引言  42
  4.2 实验方法  42-43
  4.3 结果与讨论  43-49
    4.3.1 体积密度  43-44
    4.3.2 晶相分析与结构特性  44-45
    4.3.3 磁性能  45-47
    4.3.4 介电性能  47-49
  4.4 小结  49-50
5 复式预烧烧结工艺制备In 取代Bi-YIG 铁氧体低温烧结特性及电磁性能的试探研究  50-57
  5.1 引言  50
  5.2 实验方法  50-51
  5.3 结果与讨论  51-56
    5.3.1 体积密度  51-52
    5.3.2 晶相分析与结构特性  52-53
    5.3.3 磁性能  53-55
    5.3.4 介电性能  55-56
  5.4 小结  56-57
6 结论  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-65
攻读学位期间发表的学术论文  65

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业 > 生产过程与设备 > 烧成及设备
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