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低温烧结制备复合石榴石铁氧体及其电磁性能研究

作　者: 郝利军
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: Bi-CVG铁氧体 磁性能 介电性能 低温烧结
分类号: TQ138.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着移动通讯和计算机技术的迅猛发展,叠层片式电感作为一类重要的电子元器件,得到了广泛应用和深入研究。铋钙钒系列石榴石铁氧体有着良好的磁性能和烧结特性,且成本更低,成为低温烧结石榴石铁氧体的最佳选择。本文围绕低温烧结Bi-CVG铁氧体的电磁特性以及掺杂对其的影响进行了较为系统的研究。本文以Y2O3、Fe2O3、Bi2O3、V2O5、CaCO3、In2O3和B2O3为原料,采用传统的陶瓷工艺制备了Bi-CVG系列铁氧体材料。首先探讨烧结工艺条件对改善主配方Bi-CVG铁氧体微观结构和磁性能的作用;其次研究了掺杂、烧结温度等因素对Bi-CVG系列铁氧体性能的影响规律和作用机制。通过X射线衍射仪分析（XRD）、扫描电子显微技术（SEM）、软磁材料自动测试系统（MATS）、射频阻抗/材料分析仪等方法考察了不同烧结温度、保温时间对产物体积密度、晶体结构、形貌、磁性能和介电性能的影响。结果表明:（1）选择适当的预烧温度（900℃）可以有效提高Bi-CVG铁氧体的密度;烧结温度对相稳定性和电磁性能影响显著,而保温时间对其影响相对较小。当烧结条件为1100℃×6h时,所制备的Bi-CVG样品性能良好,平均晶粒尺寸约2μm,密度为5.20g/cm3;主要性能为Br=24.57mT,Hc=764.4A/m,4πMs=343.2×10-4T,tanδε=4.34×10-4,ε=13.92。（2）In取代可以改善Bi-CVG铁氧体的磁性能和介电性能。适量的In取代使样品的相对密度、饱和磁化强度Ms、剩磁Br和电阻率ρ增大;而矫顽力Hc、介电损耗tanδε和介电常数ε均降低;同时In取代促进了Bi-CVG铁氧体的晶化,使烧结温度有所降低。本实验发现In的最佳取代量在x=0.4～0.6范围内。（3）掺B可以有效降低Bi-CVG铁氧体的烧成温度。随着B掺杂量的增多,Bi-CVG铁氧体的电阻率逐渐增大,介电损耗tanδε、剩磁Br、和饱和磁化强度4πMs和矫顽力Hc略有降低。在1060℃×6h条件下烧结B2样品,其电磁特性较佳:室温时D=5.11g/cm3,DR.T=97.2%,Bs=37.30mT,Br=25.54mT,Hc=0.87kA/m,ρ=3.67×1010Ω·cm,tanδε=3.94×10-4。本论文工作所研制的Bi-CVG系复合石榴石铁氧体材料,在维持电磁特性较佳的同时,烧结温度有了较大幅度的降低,完全满足同银钯（Ag-Pd:1145℃）电极共烧的要求,在低温烧结方面表现出独特的优势,因而具有良好的应用前景。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
1.绪论  10-30
  1.1 石榴石铁氧体概述  10-19
    1.1.1 石榴石铁氧体结构  10-15
    1.1.2 石榴石铁氧体的基本特性  15-17
    1.1.3 YIG的应用  17-19
  1.2 YIG铁氧体的研究概况  19-27
    1.2.1 高性能YIG铁氧体的开发  19-21
    1.2.2 制备工艺的进展  21-25
    1.2.3 低温烧结YIG铁氧体的研究  25-27
  1.3 论文选题的目的及意义  27-30
    1.3.1 研究目的及意义  27
    1.3.2 研究内容  27-30
2.实验方法  30-40
  2.1 样品的制备过程  30-35
    2.1.1 试验原材料  30-31
    2.1.2 试验设备  31
    2.1.3 工艺流程与工艺参数  31-35
  2.2 样品性能测试与分析  35-38
    2.2.1 体积密度  35-36
    2.2.2 X射线衍射分析(XRD)  36
    2.2.3 扫描电镜分析(SEM)  36-37
    2.2.4 磁性能测试  37
    2.2.5 微波介电性能测试  37-38
  2.3 本章小结  38-40
3.烧结工艺对Bi-CVG铁氧体显微组织及性能的影响  40-48
  3.1 引言  40
  3.2 低温液相烧结机制  40-41
  3.3 烧结工艺对Bi-CVG铁氧体的密度及显微组织的影响  41-44
    3.3.1 体积密度  41-42
    3.3.2 相结构和显微组织结构  42-44
  3.4 烧结工艺对Bi-CVG铁氧体磁性能的影响  44-46
    3.4.1 烧结温度对Bi-CVG铁氧体剩磁Br和矫顽力Hc的影响  44
    3.4.2 烧结温度对Bi-CVG铁氧体饱和磁化强度的影响  44-45
    3.4.3 保温时间对Bi-CVG铁氧体剩磁Br和矫顽力Hc的影响  45-46
    3.4.4 保温时间对Bi-CVG铁氧体饱和磁化强度的影响  46
  3.5 Bi-CVG铁氧体的介电性能  46-47
  3.6 小结  47-48
4.In_2O_3取代量对Bi-CVG铁氧体显微组织及性能的影响  48-56
  4.1 引言  48
  4.2 In_2O_3含量  48
  4.3 In_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体烧结行为与结构的影响  48-51
    4.3.1 In_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体相结构的影响  48-50
    4.3.2 In_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体密度的影响  50-51
    4.3.3 In_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体显微组织的影响  51
  4.4 In_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体电磁性能的影响  51-54
    4.4.1 In_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体矫顽力Hc与剩磁Br的影响  51-53
    4.4.2 In_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体饱和磁化强度的影响  53-54
    4.4.3 In_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体电阻率的影响  54
    4.4.4 In_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体介电性能的影响  54
  4.5 本章小结  54-56
5.低含量B_2O_3取代对Bi-CVG铁氧体显微组织及性能的影响  56-64
  5.1 引言  56
  5.2 配方设计  56-57
  5.3 B_x:Bi-CVG铁氧体配方组成与性能的关系  57-60
    5.3.1 B_x:Bi-CVG铁氧体的烧结特性  57-58
    5.3.2 B_x:Bi-CVG铁氧体的显微结构和相组成  58-59
    5.3.3 B_x:Bi-CVG铁氧体的磁性能和介电性能  59-60
  5.4 烧结温度对B_x:Bi-CVG铁氧体(B_2)的影响  60-63
    5.4.1 试样B_2的烧结特性  60-61
    5.4.2 试样B_2的显微结构和相组成  61-62
    5.4.3 试样B_2的磁性能  62-63
    5.4.4 试样B_2的电阻率  63
    5.4.5 试样B_2的介电性能  63
  5.5 小结  63-64
6.总结  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-73
攻读学位期间发表的学术论文  73-74
攻读学位期间参加的科研项目  74

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 金属元素的无机化合物化学工业 > 第Ⅷ族金属元素的无机化合物 > 铁系元素的无机化合物 > 铁的无机化合物
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