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《河北师范大学》 2004年
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(Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4)_(1-y)/(α-Fe_2O_3)_y复合体系磁性和电输运性能研究

白一鸣  
【摘要】:锰锌铁氧体巨大的应用价值和长期的基础研究使得该类软磁铁氧体材料被广泛应用于计算机、网络通讯、宇宙航行等许多高科技领域,同时也成为凝聚态物理学和固态化学的一个研究热点。 本文的工作主要是采用化学共沉淀法制备Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4和α-Fe_2O_3纳米粉体;详细地研究了Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4纳米微粉和纳米晶块体的磁学性质,特别是系统研究了(Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4)_(1-y)/(α-Fe_2O_3)_y纳米晶复合块体的磁学性质和电阻率温度关系。研究表明,把一定量的α-Fe_2O_3纳米微粉均匀掺入Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4纳米微粉中,制成纳米晶复合块体材料,既可改善样品的高频软磁特性,也可改善样品电阻率的温度灵敏度。从而为锰锌铁氧体性能的改善提供了新的线索。主要工作如下: 1.几种铁酸盐样品的晶体结构、磁学和导电性质 (1).采用化学共沉淀法制备了系列Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4纳米微粉,以及NiFe_2O_4、CoFe_2O_4纳米微粉。对Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4粉体样品的形貌和相结构测试结果表明,粉体样品的晶体结构与大块多晶样品相同,随反应温度、热处理温度的升高,颗粒粒径可从30nm增大到150nm,样品的晶化程度也得到改善。 (2).振动样品磁强计(VSM)测试结果表明,提高反应温度以及热处理温度均有利于Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4纳米微粉磁性能的改善;此外,在相同的制备条件下,Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4微粉样品的饱和磁化强度随着Mn含量x的增加(x=0.00,0.15,0.35,0.60,1.00)而逐渐的增加。 (3).在672Mpa的压强下把上述纳米微粉压成片状,利用陶瓷工艺在1673K下烧结成纳米晶块体材料,研究了这种块体材料的电阻率与温度的关系。得到Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4纳米晶块体的电阻率随温度的升高而下降,随Mn含量x的减少而下降;在所研究的Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4、NiFe_2O_4以及CoFe_2O_4纳米块体材料中,ZnFe_2O_4纳米晶块体样品的电阻率对温度最敏感,MnFe_2O_4纳米晶块体样品电阻率的温度稳定性最好。 2.(Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4)_(1-y)/(α-Fe_2O_3)_y纳米晶复合块体材料磁学和导电性质 (1).采用化学共沉淀法制备了α-Fe_2O_3纳米微粉,其晶粒粒径可控制在30nm左右。把一定量的α-Fe_2O_3纳米微粉均匀掺入上述Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4纳米微粉中,在672Mpa的压强下压成片状,利用陶瓷工艺制备了(Mn_xZn_(1-x)Fe_2O_4)_(1-y)/(α-Fe_2O_3)_y纳米晶复合块体材料。 河北师范大学硕士毕业论文 (2) .X射线衍射研究表明:复合块体材料中MnxZnl一e2氏、a一FeZO3以各自独立的 相存在,在制备过程中,没有新物质生成,没有发生新的反应;所制备的复合块体材料 属于纳米复合材料。将完全相同的a一FeZo3粉体(粒径为30rlln),掺入经不同温度(873K, 1073K,1273K)热处理的MnD40Zn060FeZo;粉体,采用相同的烧结条件,制备的块体材料 中Mn04oZno石。FeZo;的晶粒粒径仍有非常显著的差别( 68.3onxn,85.60nrn,114.6onm),并 导致a一Fe203的晶粒粒径出现显著的差别(34.30nm,36.20lun,47.80lun)。其物理机制有待 深入研究。 (3).对(MnxZnl一e2伍),夕(a一FeZO3万纳米复合块体样品性能随成分和制备条件的变化 规律进行了系统研究。得到了富有启发性的结果: ①在MnxZnl一e20;中掺入适量的a一FeZO3可提高块体样品的饱和磁化强度、起始 磁导率和居里温度,同时提高了样品的电阻率,从而可改善材料的高频软磁性能。复合 体系(Mno石0Zn040Fe204)众90(a一FeZ伪)0.,0的饱和磁化强度达49.55 Am城g,室温电阻率达 53700一em。 ②在MnxZn,一FeZ认中掺入适量的a一FeZO3,在提高块体样品电阻率的同时,可提高 电阻率的温度灵敏度。从而为改善材料的温度敏感性提供了新的线索。 (M nxznl一eZO4)1一a一FeZO3沁复合体系的电阻率随温度的升高而线性下降,在室温附近, 其变化率约为40一500一cm/K;相对变化率在0.70%服~1.10%服之间。如果再辅之以 常规的其它提高温度灵敏度的方法,完全有可能使这种材料达到热敏电阻的实用化水平。
【学位授予单位】:河北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O482

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