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锰锌铁氧体是一种性能优良的软磁材料,具有较高的起始磁导率和电阻率,应用在电子信息技术、远程通讯以及办公自动化的电感元件中。而自蔓延高温合成技术(SHS)具有高效、节能、工艺设备简单等优点,是制备材料的新型方法之一。
本论文即采用自蔓延高温合成技术制备了Mn0.5Zn0.5Fe2O4软磁铁氧体。分别以KClO3和NH4NO3为内氧化剂,以Fe2O3、ZnO、MnO2和铁粉为反应原料,实现了在常压空气中自蔓延高温合成Zn0.5Mn0.5Fe2O4粉料,并采用近似平衡氧分压烧结制备了锰锌铁氧体磁环。
通过采用X射线衍射仪(XRD)(Dmax-RB),扫描电子显微镜(SEMS-250MK2),激光粒度散射分析仪(LM2-30),强磁场振动样品磁强计(VSM),直流冲击仪,综合表征了SHS合成粉料的物相、微观形貌、粒径以及磁性能,研究了内氧化剂含量和铁粉含量对自蔓延高温合成反应的影响,确定了最佳的工艺参数。通过热力学和简单动力学分析,初步探讨了自蔓延高温合成锰锌铁氧体的机理。与传统预烧锰锌铁氧体粉料对比,本文也初步研究了自蔓延高温合成工艺合成Mn0.5Zn0.5Fe2O4粉料的烧结性能。
实验结果表明,当KClO3供氧率w为125﹪,铁粉含量k为0.6时,可制备铁氧体化100﹪,平均粒径为1.42μm的锰锌铁氧体粉料,其比饱和磁化强度为64.4A·m2·kg-1,比剩磁强度为1.349A·m2·kg-1,矫顽力为0.24kA·m-1。当NH4NO3供氧率w为100﹪,铁粉含量k为0.6时,可获得铁氧体化程度最高至91﹪,平均粒径约1.47μm的锰锌铁氧体料粉,其比饱和磁化强度为51.22A·m2·kg-1,比剩磁强度为4.143A·m2·kg-1,矫顽力为2.24kA·m-1。
以KClO3或NH4NO3为内氧化剂SHS反应合成锰锌铁氧体以溶解-析出为主要机制,反应激活能分别为65.15kJ/mol和3.67kJ/mol。
以KClO3为内氧化剂SHS合成粉末烧结铁氧体的密度低,烧结活性不高;以NH4NO3为内氧化剂SHS合成粉料的烧结活性高,其烧结磁环密度大于传统预烧粉料的烧结磁环密度。