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六角晶系铁氧体由于其丰富的原材料和优异的磁性能,被广泛应用于永磁体、磁记录介质、微波器件和微波吸收等领域。最近,人们在这类体系中发现了诸如多铁性等新的物性,因此,深入研究六角晶系铁氧体材料原有的结构、磁性与应用以及探究新的物性已成为研究者关注的热点。本论文以M型六角铁氧体(BaFe12O19)、Y型六角铁氧体(Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22)为研究对象,较系统深入地研究了母体以及掺杂化合物的制备与磁性相关的性能和内在物理机制,取得的主要研究结果如下: (1)M型六角铁氧体BaFe12O19以及Fe位掺杂体系的低温的合成方法及其磁性研究。结果表明,采用溶剂热法在较低晶化温度下合成了单相的M型铁氧体;Ni-Ti共掺Fe位能够明显降低体系的矫顽力,同时又不会恶化饱和磁化强度;La-Co共掺Fe位,在低掺时,矫顽力出现了最大值,但饱和磁化强度是单调减少的。这一结果对M型铁氧体在高密度磁存储应用方面具有实际意义。 (2)Y型铁氧体Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22以及掺杂体系的磁及磁热效应研究。结果表明,Zn位Mg/Cu掺杂能够有效调控化合物的磁结构转变温度和出现最大磁热效应的温区(300~375K),并且最大的磁热效应几乎保持不变。Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22样品在磁场变化值4.4T时表现出最大的磁熵变值1.27J/kg K,相对磁制冷能力RCP值达124J/kg,表明这类六角铁氧体可能成为室温磁制冷潜在的候选材料。 (3)详细研究了Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22和Ba0.5Sr1.5Zn2Fe11AlO22及其掺杂体系的磁性和磁介电效应。研究结果表明,Zn位掺杂Mg能够有效调节Ba0.5Sr1.5Zn2-xMgxFe12O22的磁结构转变温度,掺杂体系在50K低温下出现了明显的纵向圆锥型向平面螺旋型的磁结构转变。在对Ba0.5Sr1.5Zn2-xMgxFe11AlO22体系研究中,x=0、0.4、0.8样品均在温度为200K时出现了最大的磁介电系数,其大小分别为-8%、-6%、-5%,而且,x=0.4的样品在更高的温度下存在大的磁介电效应。这一结果为寻找和研究这类体系中多铁性奠定了良好的基础。 (4)强磁场下六角铁氧体材料的合成与磁性能初探。为了探索六角铁氧体材料的磁性能改善和低温合成方法,研制了具有特色的强磁场下的水热(溶剂热)合成装置,并利用此装置首先进行了M型BaFe12O19纳米晶的制备与研究。结果表明,在5T强磁场下,合成的BaFe12O19纳米晶磁性最强,其饱和磁化强度是65.8emu/g,远大于无磁场下合成样品的饱和磁化强度。还开展了Y型六角铁氧体Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22的强磁场退火效应研究,结果表明材料晶化过程中引入强磁场能显著影响体系的磁性能。