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掺杂锶铁氧体的结构与磁性能研究

作　者: 容胜忠
导　师: 曾德长
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 锶铁氧体 La-Co掺杂 La-Zn掺杂 纳米添加剂 磁性能
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 222次
引　用: 4次
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内容摘要


由于原料价格便宜、优异的化学稳定性,高的磁晶各向异性等一系列优点,锶铁氧体在微波设备﹑磁光﹑高密度磁记录介质等方面得到广泛的应用。近年来,随着汽车、通讯、办公用品、消费品等产品的轻便化和节能化,高性能永磁铁氧体材料正逐渐成为人们研究的热点。本文在Y30H-2预烧料基础上,采用陶瓷法制备了La-Co、La-Zn掺杂的高性能M型锶铁氧体。采用X射线衍射仪（XRD）、配有EDS的扫描电镜（SEM）、MATEST-2010H永磁（稀土）磁性材料自动测量仪等测试方法,系统地研究了样品的结构和磁性能,同时研究了不同粒度CaCO3、SiO2、Al2O3添加对锶铁氧体结构和性能的影响。XRD及SEM分析结果表明,样品Sr1-xLaxFe12-xCoxO19 （x≤0.30）在1100℃1215℃烧结时,La3+和Co2+已经完全掺杂进入锶铁氧体相中。随着La-Co含量的增大,样品的Br和Hcj都是先增大后减小。在1170℃烧结时,剩磁Br在x=0.12取得极大值,与未掺杂La-Co的样品相比,剩磁Br增加了2.28%。在1170℃烧结时,Hcj的增幅最大,在x=0.15获得极大值,与未掺杂La-Co的样品相比,内禀矫顽力Hcj增大了24.29%。研究结果表明,La-Co联合掺杂能显著提高样品的Hcj。在x=0.15,1170℃烧结90分钟,实验获得最佳磁性能为:Br=411.9mT,Hcb=291.3kA/m,Hcj=332.9kA/m,（BH）max=31.9kJ/m3。采用正交试验,确定了小料添加剂（CaCO3,SiO2,H3BO3,SrCO3）的配比含量,在此基础上制备了La-Zn掺杂的M型锶铁氧体Sr1-xLaxFe12-xZnxO19（x≤0.27）。采用XRD及SEM分析表明,样品在1155℃1215℃烧结时,La3+和Zn2+已经完全掺杂进入锶铁氧体相中。随着La-Zn含量的增加,样品的Br先增大后减小,而Hcj先急剧降低,在x≥0.12后,Hcj缓慢降低。在1200℃烧结时,样品在x=0.09取得极大值,相对无掺杂样品Br增加了2.27%,La-Zn掺杂能有效的提高锶铁氧体的Br,却显著降低了锶铁氧体的Hcj。而在x=0.09,1200℃烧结时,La-Zn掺杂锶铁氧体取得最优磁性能:Br=427.3mT,Hcb=184.0kA/m,Hcj=189.0kA/m,（BH）max=33.8kJ/m3。不同粒度的CaCO3、SiO2、Al2O3添加剂对锶铁氧体磁性能的影响不同。研究表明,纳米添加剂比微米添加剂对锶铁氧体的磁性能的影响有更显著的效果。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
第一章 绪论  12-25
  1.1 引言  12
  1.2 永磁铁氧体的发展  12-13
  1.3 永磁铁氧体基本理论  13-21
    1.3.1 永磁铁氧体化学成分及物理特性  13-14
    1.3.2 永磁铁氧体的晶体结构  14
    1.3.3 M 型永磁铁氧体的磁特性  14-16
    1.3.4 永磁铁氧体的技术磁参量  16-18
    1.3.5 永磁铁氧体的磁畴  18-19
    1.3.6 永磁铁氧体的离子替换理论  19-21
  1.4 离子替代研究进展  21-24
    1.4.1 稀土La 离子取代研究进展  21
    1.4.2 La-Co 离子联合取代研究进展  21-23
    1.4.3 La-Zn 离子联合取代研究进展  23-24
  1.5 本课题研究意义及研究内容  24-25
    1.5.1 本课题研究意义  24
    1.5.2 本课题研究内容  24-25
第二章 样品制备方法及表征手段  25-32
  2.1 实验方法与过程  25-27
    2.1.1 几种常用锶铁氧体制备方法比较  25-26
    2.1.2 陶瓷法制备样品的工艺流程  26-27
  2.2 实验试剂及实验仪器  27-28
    2.2.1 实验原料  27-28
    2.2.2 实验仪器及设备  28
  2.3 工艺参数的确定  28-30
    2.3.1 球磨参数的选择  28
    2.3.2 成型参数的选择  28-29
    2.3.3 烧结参数的选择  29-30
  2.4 样品的表征及测试方法  30-32
    2.4.1 粒度测试分析  30
    2.4.2 X-射线衍射(XRD)分析  30
    2.4.3 扫描电镜(SEM)分析  30-31
    2.4.4 磁性能测试  31-32
第三章 镧钴掺杂对锶铁氧体结构和磁性能的影响  32-43
  3.1 样品的制备与表征  32-33
  3.2 结果与分析  33-42
    3.2.1 样品的XRD 分析  33-36
    3.2.2 样品的SEM 分析  36-37
    3.2.3 La-Co 替代SrM 的磁性能研究  37-42
  3.3 本章小结  42-43
第四章 镧锌掺杂锶铁氧体的结构和磁性能研究  43-57
  4.1 锶铁氧体添加剂的正交实验  43-47
    4.1.1 正交表的选择及添加剂配方的确定  43-44
    4.1.2 样品的制备与表征  44
    4.1.3 实验数据的处理  44-47
  4.2 La-Zn 复合掺杂实验  47-56
    4.2.1 样品的制备与表征  47
    4.2.2 样品的结构与形貌分析  47-51
    4.2.3 La-Zn 替代SrM 的磁性能研究  51-56
  4.3 本章小结  56-57
第五章 不同粒度添加剂对锶铁氧体结构与磁性能的影响  57-68
  5.1 样品的制备与表征  57
  5.2 实验结果与讨论  57-67
    5.2.1 不同粒度CaCO_3 对锶铁氧体结构与磁性能的影响  57-60
    5.2.2 不同粒度SiO_2 对锶铁氧体结构与磁性能的影响  60-64
    5.2.3 不同粒度Al_2O_3 对锶铁氧体结构与磁性能的影响  64-67
  5.3 本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-76
攻读硕士学位期间取得的研究成果  76-77
致谢  77

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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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