Fe2W型六角晶系铁氧体的制备及磁性能的研究

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现代社会,随着科技和人们生活需要的不断提高,电子产品以及自动化设备都在发生着日新月异的变化,而磁性材料也是各种设备、器件中所不可或缺的,而且占据着举足轻重的地位。在电子、通信、汽车等领域中,永磁材料在电能向动能转化的过程中提供了所需的磁场,这是磁性材料作为一种功能性材料的的重要组成部分。六角晶系铁氧体的矫顽力和饱和磁化强度都比较高,并且化学性能稳定、耐磨以及抗腐蚀性能都较好。而M型铁氧体已占据六角晶系铁氧体的主导地位,但是M型铁氧体的性能已经接近了自身的上限,其磁性能也很难飞速的提高。将W型铁氧体与M型铁氧体作对比,饱和磁化强度(Ms)高约10%,而且两者的磁晶各向异性场基本相似,因此W型铁氧体磁能积则有可能会比M型铁氧体高约20%,而且W型铁氧体具有2价阳离子晶位,可进行多种2价或3价阳离子替换,能够比M型铁氧体更广泛的改变磁性。在Fe2W型铁氧体中由于Fe2+的存在,致使其导电性能远优于BaM铁氧体,但是Fe2+很容易被氧化生成Fe3+,导致制备的难度较大,因此关于Fe2W铁氧体的报道也相对较少。  本课题采用传统的固相反应法制备Fe2W型铁氧体,以氧化铁、碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙、二氧化硅及三氧化二铝为原料,研究温度、取代以及添加剂对Fe2W型铁氧体的影响,而且预烧及烧结的整个过程中必须在氮气的保护下进行。本课题实验的基本流程为:称量配料—球磨混料—烘干—(抽真空、通氮气)预烧—粗破碎—二次球磨—沉淀过滤—湿压成型—(抽真空、通氮气)烧结—磨削—性能检测。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计以及B-H永磁测量分析仪,对各组样品的结构、微观形貌及磁性能进行了的研究。通过研究得出,在1270℃≤T≤1290℃时均生成了单一的W型铁氧体纯相,在1260℃及1300℃时,出现了M型铁氧体(1260℃)以及赤铁矿(α-Fe2O3)(1260℃、1300℃)的杂相,而且当温度持续升高时,样品的晶粒尺寸及磁性能都得到了提高,可是当温度过高时(T>1290℃),样品的磁性能开始减弱;在1290℃的预烧温度下讨论了Sr与Ba共存时对Fe2W型铁氧体(Ba1-xSrxFe2+2Fe3+16O27)的影响,样品均生成了单一的W相,而随着Sr含量的增加,晶格常数均出现了先增加然后减小(x=0.2,amax=5.90(A),cmax=32.836(A))的特征,矫顽力也出现了减小的趋势,而饱和磁化强度则是先减小后增大并在x=0.2时达到最小值;在对添加剂的研究中发现,随着SiO2的增加,剩余磁化强度Br逐渐减小,内禀矫顽力Hcj先增大后小幅减小,且在SiO2wt%=0.5%时达到最大;随着CaCO3的增加,剩余磁化强度Br和内禀矫顽力Hcj均出现先增大后减小的趋势,在CaCO3wt%=1.0%时Hcj达到最大(Hcjmax=303.04kA/m),在CaCO3wt%=1.2%时Br达到最大(Brmax=416.83mT);随着Al2O3含量的增加,剩余磁化强度Br表现出递减的趋势(Al2O3wt%=0,Brmax=459.3mT),内禀矫顽力先增大后减小(Al2O3wt%=3.0%,Hcjmax=358.5kA/m)。
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