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《内蒙古科技大学》 2007年
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掺杂稀土氧化物Ni-Zn系铁氧体组织结构及磁性能的研究

范秀风  
【摘要】: 软磁铁氧体是电子信息和电子工业的基础性功能材料,广泛应用在通信、电源、计算机和各种电子产品等领域。随着信息技术和电子产品数字化的发展,对软磁铁氧体材料和元件提出了新的要求,如器件的小型化、片式化、高频化和低损耗等,为了正确认识和有效的利用Ni-Zn铁氧体材料,掺杂是提高铁氧体性能成为研究方向的一个有效手段。 本文通过掺杂Nd~(3+)、Sm~(3+)和Y~(3+)稀土离子制备Ni-Zn铁氧体,并借助扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射技术(XRD),Agilent 4294A阻抗测试仪(1MHz~100MHz)分别对掺杂稀土离子铁氧体的组织结构、微观形貌和各种磁性能进行测试,讨论了掺杂不同含量与烧结温度对Ni-Zn铁氧体结构、组织以及磁性能的影响,在此基础上确定合适的烧结工艺,为今后研究其它稀土元素在Ni-Zn铁氧体中的应用和开发奠定了基础,并且初步探讨了稀土离子在铁氧体中形成第二相的析出过程以及对磁性能的影响机理,得出如下一些主要结论: 1、综合研究了掺杂Nd~(3+)的Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(2-x)Nd_xO_4(x = 0~0.07)铁氧体的微观结构及磁性能研究结果表明:掺杂稀土Nd~(3+)离子导致点阵常数ɑ的增加,烧结密度从5.14g/cm~3增加到5.29g/cm~3。随着Nd~(3+)含量的增加导致实部磁导率(μ′)和磁损耗角(tgδ)降低,截止频率(fr)升高。Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(1.97)Nd_(0.03)O_4样品在1150℃、1200℃、1250℃和1300℃烧结,1250℃烧结的样品有最高的磁导率和较高的烧结密度,初始磁导率达到最大365。 2、对掺杂Sm~(3+)的Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(2-x)Sm_xO_4(x = 0~0.07)铁氧体的微观结构及磁性能研究结果表明:少量稀土Sm~(3+)离子明显进入铁氧体点阵晶格中,从而导致点阵常数ɑ的增加,同时样品的烧结密度显著增加,从5.14g/cm~3增加到5.25g/cm~3。当x=0.01时,样品的初始磁导率达到峰值496,而后随着x的增加,磁导率不断降低。对不同烧结温度下Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(1.97)Sm_(0.03)O_4样品研究表明,在1250℃烧结的样品有最高的磁导率和较高的烧结密度,有较好的综合性能,而且损耗较小。 3、在Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(2-x)Y_xO_4(x = 0~0.07)体系中, 0号和Y1号样品为单相的立方尖晶石型结构,掺入Y~(3+)含量为x = 0.03~0.07的样品都不同程度的出现第二相。当掺杂Y~(3+)含量为x = 0~0.07时,试样的烧结密度从5.14g/cm~3增加到5.22g/cm~3。当x = 0.01时,实部磁导率出现峰值495,然后随着Y~(3+)含量由x=0.03增加到x=0.07时,实部磁导率又依次减少。 4、比较掺杂Nd~(3+)、Sm~(3+)和Y~(3+)的Ni-Zn系的烧结密度曲线,随着三种稀土离子含量的增加都呈增加的趋势。相同的稀土含量对应的烧结密度按照Y~(3+)、Sm~(3+)和Nd~(3+)的顺序增大。Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(2-x)Nd_xO_4、Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(2-x)Sm_xO_4和Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(2-x)Y_xO_4三个体系的初始磁导率变化规律和原因各不相同。
【学位授予单位】:内蒙古科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM277

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【参考文献】
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