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粉体粒度对Mn-Zn软磁铁氧体材料组织与性能的影响

作　者: 段希萌
导　师: 陈文革
学　校: 西安理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 锰锌软磁铁氧体 粒度组成 化学共沉淀 机械合金化 纳米晶
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


近年来信息技术、通讯技术突飞猛进,新型绿色照明也呼之欲出,这就对锰锌软磁铁氧体材料的性能提出了进一步的要求。绿色照明也呼之欲出,这就对锰锌软磁铁氧体材料的性能提出了进一步的要求。纳米化处理是软磁铁氧体改性的前沿技术之一,采用纳米级粉体为原料制备锰锌软磁铁氧体,可以有效地提高其磁学性能。为此,本文采用化学共沉淀法以及机械合金化法制备的纳米级金属氧化物粉体为原料制备锰锌软磁铁氧体材料,并以商用的同类软磁材料作为参考,研究粉体粒度及烧结温度对锰锌软磁铁氧体材料组织及性能的影响,探索采用超细氧化物粉体作为原料的最佳制备工艺,使锰锌软磁铁氧体获得最佳的性能,满足信息及通讯行业对该材料性能日益提高的要求。研究中采用化学共沉淀法和机械合金化高能球磨法分别制备出了锰锌软磁复合粉体,然后把该粉体用氧化物干法烧结制出了锰锌软磁铁氧体材料。通过透射电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、激光粒度分布仪以及振动样品磁强计等手段研究粉体和块体性能,探讨各工艺参数对材料性能和组织结构的影响,获得的主要结果有：1.机械合金化法制备Fe-Mn-Zn磁性纳米复合粉体的最佳工艺为：球磨速度为1000rad/min,球磨时间为48h,于磨。2.化学共沉淀法制备Fe-Mn-Zn磁性纳米复合粉体的最佳工艺为：反应温度为50℃,反应时间为40min,NH4HCO3的浓度为2.0 mol/L-1,常温陈化24h。3.两种方法所制得的Fe-Mn-Zn磁性复合粉体,在激光粒度分析仪上测得平均粒径不大于3μm,在透射电镜上测得颗粒的一次粒径在100nm以内。所制得的粉体成分均是Fe2O3、ZnO和MnO,没有其它产物出现。4.将所制得的Fe-Mn-Zn磁性复合粉体冷压成型并于1050℃固相烧结可以制备出显微组织与商用类似的锰锌软磁铁氧体材料,其组织致密,硬度较高,且具有立方晶体结构。5.用化学共沉淀法和机械合金化法制得的Fe-Mn-Zn磁性复合粉体均出现磁滞现象,产生闭合的磁滞回线,剩磁和矫顽力都不为零,都具有软磁性。采用超细粉体固相烧结制备的锰锌软磁铁氧体材料,相对密度为88%,维氏硬度达到HV 810,矫顽力为0.264Oe,饱和磁化强度为36.5emu/g。本研究为高性能纳米锰锌软磁铁氧体材料的产业化和工业应用提供了一定的实验基础和依据。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-23
  1.1 软磁材料及软磁铁氧体  9
  1.2 锰锌软磁铁氧体的晶体结构、性能与应用  9-14
    1.2.1 锰锌软磁铁氧体的晶体结构  9-10
    1.2.2 锰锌软磁铁氧体的主要性能参数  10-12
    1.2.3 锰锌软磁铁氧体的性能  12-13
    1.2.4 锰锌软磁铁氧体的应用  13-14
  1.3 软磁铁氧体材料的制备  14-17
    1.3.1 软磁铁氧体材料干法制备方法  14-16
    1.3.2 软磁铁氧体材料湿法制备方法  16-17
  1.4 锰锌软磁铁氧体材料的发展与研究现状  17-19
    1.4.1 材料向适应更高频率的工作环境发展  17-18
    1.4.2 材料性能向高磁导率发展  18
    1.4.3 材料性能向低损耗发展  18
    1.4.4 材料向纳米晶软磁锰锌铁氧体发展  18
    1.4.5 软磁铁氧体原材料的研究进展  18-19
  1.5 纳晶材料及纳米晶软磁铁氧体  19-22
    1.5.1 纳米材料概述  19-20
    1.5.2 纳晶材料的制备方法  20-21
    1.5.3 纳晶材料及纳米晶软磁铁氧体的研究进展  21-22
  1.6 本文的研究思路及主要内容  22-23
2 实验方案及实验方法  23-33
  2.1 Fe-Mn-Zn磁性复合粉体的制备  23-28
    2.1.1 机械合金化法  24-25
    2.1.2 化学共沉淀法  25-28
  2.2 锰锌软磁铁氧体材料的制备  28-29
    2.2.1 烧结温度与压制粉体粒度的选择  28-29
    2.2.2 Mn-Zn软磁铁氧体的制备  29
  2.3 Fe-Mn-Zn复合粉体性能测试  29-30
    2.3.1 热重分析  29
    2.3.2 激光粒度测试  29
    2.3.3 透射电镜观察  29-30
    2.3.4 X射线衍射分析  30
  2.4 锰锌软磁铁氧体材料性能测试  30-33
    2.4.1 密度测试  30
    2.4.2 硬度测试  30
    2.4.3 显微组织观察  30-31
    2.4.4 X射线衍射分析  31
    2.4.5 磁性能测试  31-33
3 Fe-Mn-Zn磁性复合粉体的表征  33-45
  3.1 化学共沉淀法制备的Mn-Zn复合粉体  33-41
    3.1.1 共沉粉的组成及其分解温度的确定  33-36
    3.1.2 化学共沉淀法制备工艺的优化  36-39
    3.1.3 采用化学共沉淀法制备的Mn-Zn复合粉体粒度分析  39-41
  3.2 机械合金化法制备的Mn-Zn复合粉体  41-45
    3.2.1 影响机械合金化法制备的Mn-Zn复合粉体的因素  41-43
    3.2.2 采用机械合金化法制备的Mn-Zn复合粉体粒度分析  43-45
4 锰锌软磁铁氧体材料的组织与性能分析  45-51
  4.1 不同工艺制备锰锌铁氧体材料的组织分析  45-47
    4.1.1 粉体烧结前后XRD测试结果及分析  45-46
    4.1.2 金相显微组织观察结果及分析  46-47
  4.2 Mn-Zn铁氧体材料密度、硬度测试结果及分析  47-48
  4.3 Mn-Zn铁氧体材料的磁学性能测试结果  48-49
  4.4 影响锰锌软磁铁氧体材料的因素探讨  49-51
5 显微组织结构与磁性材料磁特性相关性的讨论  51-57
  5.1 锰锌软磁铁氧体的磁性产生机理  51-52
    5.1.1 磁畴理论  51-52
    5.1.2 锰锌软磁铁氧体磁性产生的机理  52
  5.2 显微组织结构对锰锌软磁铁氧体磁性能的影响  52-57
    5.2.1 晶粒尺寸与磁性材料的关系  52-54
    5.2.2 组织结构对磁特性的影响  54
    5.2.3 制备工艺对显微组织结构的影响  54-57
6 结论  57-59
致谢  59-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表的论文、专利  65

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 铁氧体、氧化物磁性材料
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