M型锶铁氧体(SrFe₁₂O₁₉)是一种具有良好磁性能的重要永磁材料，因为其制备原材料丰富，制造成本低廉，物理和化学性能稳定和抗氧化等优点，在最近几年得到了广泛的研究，并且被大量应用于无线通讯，磁记录材料，磁光材料和微波器件中。但是，与Nd₂Fe₁₇B材料相比，SrFe₁₂O₁₉材料的磁性能相对较低（饱和磁化强度为51emu/g，矫顽力为4733Oe），这严重制约了它的应用。因此，改善SrFe₁₂O₁₉材料的磁性能就成为这种材料能否被广泛应用的重要前提。M型SrFe₁₂O₁₉属于六角晶系，具有典型的磁铅石结构，作为一种永磁材料，其磁性来源于具有磁性行为的Fe³⁺离子和具有单一易磁化轴的磁晶各向异性。长期以来，研究工作主要是利用各种方法和技术进行元素掺杂，通过提高SrFe₁₂O₁₉的內禀磁矩和磁晶各向异性，实现其饱和磁化强度和矫顽力的增加。例如：通过溶胶-凝胶法合成的Zn-Sn共掺的SrFe₁₂O₁₉，其饱和磁化强度可以达到81emu/g；通过自蔓延法合成的Nd-Cd共掺的SrFe₁₂O₁₉，饱和磁化强度为76emu/g；通过化学共沉淀技术合成的Zr-Cd共掺的SrFe₁₂O₁₉，其饱和磁化强度可以达到80emu/g，而矫顽力却只有1256Oe；以及溶胶-凝胶法合成的Nd-Co共掺的锶铁氧体，其矫顽力可以达到7120Oe；利用化学共沉淀技术合成Zn-Zr共掺的锶铁氧体，其矫顽力为1720Oe；La掺杂的锶铁氧体的饱和磁化强度和矫顽力也能达到66emu/g和7000Oe等等。这些阳离子替代虽然实现了饱和磁化强度的增强，但矫顽力改善幅度很小，远不及Nd₂Fe₁₇B材料的矫顽力。因此，选择合适的制备方法和掺杂元素提高M型SrFe₁₂O₁₉材料的矫顽力已成为备受关注的热点问题。除了元素掺杂方法外，改变SrFe₁₂O₁₉形成的热力学过程，如：利用某种方法和技术调整其形成过程中的中间相，或提高SrFe₁₂O₁₉的内应力等，也可能成为提高SrFe₁₂O₁₉矫顽力的有效途径。但关于这方面的研究目前尚未见相关报道。本论文围绕着锶铁氧体材料矫顽力普遍较低这一关键科学问题，通过采取合适的制备方法和技术，调控SrFe₁₂O₁₉形成的热力学过程，选取合适的掺杂元素和掺杂方法对SrFe₁₂O₁₉掺杂，开展了提高SrFe₁₂O₁₉矫顽力的研究工作，并取得了如下的结果：利用常规烧结和机械合金化结合高温热处理开展了M型SrFe₁₂O₁₉材料的制备、表征和磁性能的研究工作，研究结果表明：在机械合金化结合高温热处理法中，首先α-Fe₂O₃和SrCO₃按摩尔比为3：1的混合物球磨120h形成尖晶石结构的Fe₃O₄，而Sr处于Fe₃O₄的晶界处，结合球磨120h样品的TG曲线的变化情况，发现球磨120h样品在500-800℃温度区间形成SrFe₁₂O₁₉。以同样比例的α-Fe₂O₃和SrCO₃为原料，利用常规烧结制备SrFe₁₂O₁₉的过程中，首先是α-Fe₂O₃和SrCO₃反应生成具有立方结构的SrFeO2.97中间相，然后SrFeO2.97与α-Fe₂O₃在1000℃反应形成SrFe₁₂O₁₉，其形成温度比机械合金化法高出很多。并且，以机械合金法制备的SrFe₁₂O₁₉的饱和磁化强度和矫顽力分别是60.65emu/g和5481.1Oe，其矫顽力比常规烧结方法制备的SrFe₁₂O₁₉的矫顽力大（3932.4Oe）。在两种制备方法中，由于所经历的中间相不同，使SrFe₁₂O₁₉的形成温度、磁性能和样品的相组成不同。球磨有利于SrFe₁₂O₁₉形成温度的减低、矫顽力的提高和单一相样品的获得。以Sr（OOCCH₃）₂·0.5H₂O，C₁₅H₂₁FeO₆和Polyvinylphrrolidone，M.W.13000000为初始原料，通过溶胶-凝胶法配制出胶体溶液，并利用旋涂法在蓝宝石衬底上生长出择优的SrFe₁₂O₁₉薄膜材料，室温VSM测试结果表明，按着Sr：Fe=1：12和Sr：Fe=1：10不同条件配比，在900℃退火条件下制备出的SrFe₁₂O₁₉薄膜材料，其矫顽力分别达到6486.3Oe和6279.9Oe，远大于SrFe₁₂O₁₉块体材料的矫顽力，对锶铁氧体薄膜的研究具有重要的意义。利用甘氨酸-硝酸盐法制备出不同Al掺杂量的M型SrFe₁₂O₁₉的前驱体粉末，然后通过热处理的方法在700℃到1250℃条件下制备出Al掺杂M型SrFe₁₂O₁₉(SrAl_xFe_12-xO₁₉（0≤x≤4）)。研究发现：随着热处理温度的升高和Al名义掺杂量的增大，在SrAl_xFe_12-xO₁₉化合物中Al的含量也在不断增大。因为非磁性的Al³⁺离子只替代在2a和12k晶格位上自旋向上的Fe³⁺离子，并且Al³⁺离子的离子半径小于Fe³⁺离子，必然会导致SrFe₁₂O₁₉晶格常数的变小，进而使2a和12k晶格位处的磁晶各向异性增强。因此，随着SrAl_xFe_12-xO₁₉中Al含量的增加，其饱和磁化强度不断降低而矫顽力逐渐增大。但是，当4个Fe³⁺离子全部被Al³⁺离子替代时，晶胞的净磁矩就会减小到零，这使得磁性Fe³⁺离子之间的相互作用减弱，从而导致SrAl_xFe_12-xO₁₉矫顽力降低，样品也由原来的亚铁磁性向反铁磁性转变。当Al的名义掺杂量为x=4时，在1000℃条件下热处理后的样品的矫顽力达到了17570Oe，其远远高于SrFe₁₂O₁₉矫顽力的大小（5356Oe），并且已经超过了Nb₂Fe₁₇B矫顽力的大小（15072Oe）。对经1100℃烧结形成的SrAl_xFe_12-xO₁₉化合物在5-300K的温度范围内进行了磁化强度随温度变化（M-T）的测量，结果表明:未掺杂SrFe₁₂O₁₉的M-T曲线表现出明显的P型亚铁磁性特征，即，磁化强度随温度的升高先增大，到达44K时，其磁化强度达到最大值，这个温度称为转变温度，当温度高于转变温度后，磁化强度随温度升高而降低；当Al掺杂到SrFe₁₂O₁₉中时，转变温度随Al掺杂量增加而降低，当名义Al掺杂量高于3时，在测量温度范围没有观察到转变温度，即，P型亚铁磁特征消失。根据Neel理论，未掺杂SrFe₁₂O₁₉的P型亚铁磁性可归因于其Fe³⁺离子分布在五种不同晶格位上，并且，自旋向上的Fe³⁺离子数目多于自旋向下的。由于自旋向上的Fe³⁺离子晶格的磁化强度随温度的变化与自旋向下的不同，导致SrFe₁₂O₁₉表现出P型亚铁磁特征的M-T曲线。当Al掺杂到SrFe₁₂O₁₉中时，非磁性的Al³⁺离子替代自旋向上的Fe³⁺离子，导致自旋向上和自旋向下的Fe³⁺离子数趋于相同，进而使得Al掺杂的样品随着Al掺杂量的增大，磁化强度逐渐减小，转变温度逐渐降低。当Al的掺杂量达到x=3时，转变温度完全消失。当Al掺杂量为x=4时，其自旋向上和自旋向下的Fe³⁺离子数相等，样品逐渐由亚铁磁性向反铁磁性转变。利用甘氨酸-硝酸盐法进行了稀土元素La和Dy以及过渡族元素Co掺杂的M型SrFe₁₂O₁₉材料的制备和表征。研究结果表明：对于稀土元素La掺杂的M型SrFe₁₂O₁₉材料来说，由于La³⁺的离子半径小于Sr²⁺离子，使得替代后SrFe₁₂O₁₉晶体结构中2b晶格位置处的对称性发生了变化，所以导致Sr_1-xLa_xFe₁₂O₁₉样品的矫顽力随着La掺杂量的增加而增大，但三价La3+的离子替代二价Sr2+离子，使得部分Fe³⁺离子转变为Fe2+离子，导致了饱和磁化强度的减小。对于Dy掺杂M型SrFe₁₂O₁₉来说，Dy同样是替代Sr位，但是其效果要比La差很多，其矫顽力和饱和磁化强度都比未掺杂的SrFe₁₂O₁₉小。而过渡族元素Co掺杂的M型SrFe₁₂O₁₉材料，当Co掺杂量达到x=0.5时，在1100℃热处理后我们得到了单一的SrCo_0.5Fe_11.5O₁₉相，其饱和磁化强度为71.23emu/g，很接近SrFe₁₂O₁₉的理论值，但矫顽力却只有2520.7Oe。由此可见，Co掺杂对SrFe₁₂O₁₉的饱和磁化强度的提高有很大帮助。