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宽温低损耗MnZn功率铁氧体研究

作　者: 刘治
导　师: 兰中文
学　校: 电子科技大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: MnZn铁氧体物相微结构添加剂磁性能
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 95次
引　用: 4次
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内容摘要

本文采用氧化物陶瓷工艺制备MnZn功率铁氧体,主要研究了主配方、添加剂和成型工艺对MnZn功率铁氧体微结构、物相和磁性能的影响。首先,通过主配方研究发现,宽温低损耗MnZn功率铁氧体的适宜配方为Fe2O3:MnO:ZnO=52.5:35.5:12(mol%)。其次,研究了CaCO3-SiO2、ZrO2、Co2O3、Li2CO3添加剂对功率铁氧体物相、微结构和磁性能的影响。结果表明: CaCO3-SiO2添加剂主要富集于晶界,生成的另相并非通常所认为的CaSiO3,而是Ca2ZnSi2O7;随着CaCO3-SiO2含量的增加,晶粒的均匀性得到改善,但是过量添加则造成不连续生长,气孔率增加,导致磁导率先升高后降低,磁芯损耗则呈现相反的变化趋势,其适宜添加量为9×10-3wt%CaCO3+5.4×10-3wt%SiO2。随着ZrO2添加量的增加,晶粒尺寸逐渐增大,磁导率先升高后降低,磁芯损耗则呈相反的变化趋势,其适宜添加量为0.015wt%。当Co2O3添加量为0.175wt%时,功率铁氧体的平均晶粒尺寸较小,晶粒均匀,此时磁导率最大,磁芯损耗最低,且对磁滞损耗的降低作用甚是显著。合适的Li2CO3添加剂可以提高铁氧体密度,使晶粒变得均匀,降低损耗,促使磁导率温度曲线二峰向高温移动,其适宜添加量为0.02wt%。然后以上述部分添加剂为基础添加剂进行正交实验,结果表明,最佳添加剂组合为V2O50.02wt%、ZrO20.018wt%、Ta2O50.04wt%。随着成型压力的增大,烧结样品的密度先增大后减小,磁导率呈增大趋势,损耗的变化较小,最佳成型压力为60MPa。最后,将制得的宽温低损耗MnZn功率铁氧体在宽温宽频范围内进行损耗分析得出,MnZn铁氧体磁滞损耗和涡流损耗随着温度的升高,先下降后上升;磁滞损耗和涡流损耗随着频率的升高而升高;当频率高于300kHz时,剩余损耗开始出现,且随温度和频率的升高,剩余损耗逐渐增大。各种损耗在总损耗中的比重随着温度和频率的变化,发生很大变化。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 MnZn 功率铁氧体研发现状  9-14
  1.3 课题研究的意义与目的  14
  1.4 论文的内容  14-15
第二章 MnZn 功率铁氧体的工艺原理分析  15-20
  2.1 引言  15
  2.2 原料的选取和配方  15-16
  2.3 球磨  16
  2.4 预烧  16
  2.5 掺杂  16-17
  2.6 成型  17
  2.7 烧结  17-19
  2.8 测试  19-20
第三章实验与分析  20-61
  3.1 引言  20
  3.2 宽温低损耗MnZn 功率铁氧体主配方研究  20-26
    3.2.1 Fe_2O_3含量研究  20-23
    3.2.2 ZnO 含量研究  23-26
  3.3 宽温低损耗MnZn 功率铁氧体掺杂研究  26-49
    3.3.1 CaCO_3-SiO_2 添加剂研究  27-33
    3.3.2 ZrO_2 添加剂研究  33-37
    3.3.3 Co_2O_3 添加剂研究  37-41
    3.3.4 Li_2CO_3 添加剂研究  41-46
    3.3.5 添加剂综合性能优化  46-49
  3.4 宽温低损耗 MnZn 功率铁氧体成型工艺研究  49-52
    3.4.1 成型压力对生坯密度的影响  50
    3.4.2 成型压力对微结构和磁性能的影响  50-52
  3.5 宽温低损耗MnZn 功率铁氧体损耗分析  52-61
    3.5.1 材料样品的性能  52-53
    3.5.2 物相分析及显微形貌观察  53
    3.5.3 损耗分析  53-58
    3.5.4 不同温度和频率下各种损耗所占比例  58-61
第四章结论  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻硕期间取得的研究成果  67-68

宽温低损耗MnZn功率铁氧体研究

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