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宽温低功耗锰锌铁氧体的研究

王勇  
【摘要】:随着电子信息技术的发展,电子设备的体积更小,更轻,可靠性更高的趋势越来越明显,相应地对以铁氧体为材料的电子元器件提出了更高的要求。本文采用氧化物陶瓷工艺来制备宽温低功耗MnZn铁氧体。其中重点研究了主配方、添加剂、二次球磨时间、预烧以及烧结等因素对宽温低功耗MnZn铁氧体磁性能的影响。 本文第一章首先概述了锰锌铁氧体的基本概念,以及目前国内外研究的概况,介绍了本文研究的背景;第二章介绍了锰锌铁氧体的结构、磁性来源以及技术磁化理论;第三章介绍了氧化物陶瓷工艺中的各个流程;第四章根据实验结果分析了主配方、添加剂、二次球磨时间、预烧以及烧结等因素对宽温低功耗MnZ n铁氧体磁性能的影响;第五章为本文的总结部分,给出了最后的结论和不足。 本文采用氧化物法成功制备了宽温低功耗MnZn铁氧体材料,并得到以下结论: 1、由初始磁导率与MnZn铁氧体组分间的关系图以及MnZn铁氧体的K1和λs与组分的关系图,选取主配方为Fe_2O_3-52.5mol%、MnO-35.5mol%、ZnO-12mol%; 2、掺杂是优化MnZn铁氧体性能的重要手段。添加TiO_2、Co_2O_3和Nb_2O_5能改善MnZn铁氧体的微观结构,提高MnZn铁氧体磁性能。 3、球磨工艺会直接影响粉末粒径。粉末粒径随着球磨时间的延长而逐渐减小,粉末越细、比表面积就越大,粉体在烧结过程中的活性就越高、就会加快晶粒的生长速度,这样使得晶粒的二次生长更容易发生,在微观结构中会出现一些异常大晶粒,就会造成晶粒尺寸不均匀。所以要严格控制球磨时间,实验中获得的最佳二次球磨时间为2小时; 4、预烧温度对锰锌铁氧体的磁性能有显著的影响。当预烧温度过低时,烧结体晶粒尺寸过大,且很不均匀,会出现二次晶粒生长现象,从而使得初始磁导率较低;当预烧温度过高时,由于粉末活性的下降,烧结体晶粒尺寸变小,晶界增多,使得畴壁位移的阻碍增加,初始磁导率也不高。所以必须选择适当的预烧温度,根据设计的配方和工艺条件,理想的预烧温度为930℃; 5、烧结是决定锰锌铁氧体材料性能的重要工序。设计恰当的烧结工艺并对其进行精确控制是获得具有优良性能铁氧体材料的关键。为此本文对烧结工艺中的烧结温度、保温时间、烧结气氛进行了研究和探讨。在烧结过程中,既要适当提高烧结温度使铁氧体固相反应完全、铁氧体晶粒均匀长大,还要使其不能太高以避免晶粒的不连续生长,降低铁氧体材料的磁性能。由于烧结设备的限制,实验中采用真空电阻炉,其对烧结气氛的控制是通过抽取电阻炉内空气来实现的,即通过调节电阻炉内的压强。研究得出适宜的烧结温度、保温时间、起始压强分别为:1320℃、3小时、0.05MPa。


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