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本论文采用传统高温固相法,对高性能永磁锶铁氧体的配方及工艺进行了系统的研究。实验研究思路是通过以下几个方面来进行的:一是通过La-Co, La-Zn, Sm-Co的联合掺杂替代来提高晶体磁定向度和磁性能;二是通过一次添加Cr2O3、Al2O3来提高矫顽力;三是通过控制预烧温度等工艺来进行工艺优化的研究;四是通过二次球磨工艺使得晶粒尺寸接近单畴临界值的方法来研究制备高性能锶铁氧体的规律和方法。以α-Fe2O3、SrCO3, La2O3, CoO等为原料,采用传统固相陶瓷制备工艺,经混料,烘干,预烧,破碎,细磨,压制成型和烧结等工艺程序来制备锶铁氧体制品。采用B-H对剩磁Br、磁通密度矫顽力Hcb、内禀矫顽力Hcj和矩形比Hk/Hcj等对所制备样品磁性能参数进行测定,采用SEM和XRD分别对样品形貌和微观结构进行表征。1. La-Co掺杂与替代通过对La/Co掺杂锶铁氧体的磁性能影响因素的研究发现:La-Co的掺杂添加未改变锶铁氧体的六角锶铁氧体主晶相结构;磁性能测试显示当La/Co摩尔比为0.5-1.75时,随着二者摩尔比的增加,剩磁变化较小而磁通密度矫顽力Hcb和内禀矫顽力Hcj却大幅上升,这说明La、Co的可以在不明显降低剩磁的前提下提高矫顽力。但La、 Co任一离子存在偏多时会增加非磁相组分,从而降低磁性能。2. La-Zn掺杂与替代通过SEM和XRD对La、Zn复合取代的锶铁氧体Sr1-xLaxZnxFe12-xO19(x=0.00,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)的测试发现:La-Zn取代没有改变锶铁氧体的六角晶系结构,随着替代量的增加晶粒呈现减小趋势;样品的Br和(BH)max随La-Zn取代量的增加先增大后减小,在x=0.15时,达到最大值,相比为取代时的Br值增加了2%,x>0.15时Hcb和Hcj随着La-Zn取代量增加而迅速减小。3. Sm/Co掺杂与替代在Co量不变的情况下,改变Sm的量,改变Sm、Co摩尔比。XRD测试显示Sm、 Co加入有大量的杂峰出现,并且Sm/Co比例的增加,杂峰越来越多,剩磁明显下降,掺杂效果很不理想,可能与未掺入材料结构内部有关。4.一次A1203掺杂添加随着不同重量比的A1203一次添加量的增加,晶粒尺寸呈减小趋势;XRD测试结果为单一的磁铅石相结构,说明了A13+掺杂进入了锶铁氧体中;剩磁单调下降,Hcb有微量上升后下降,H∞单调上升。本实验中Al2O3一次添加仅对H∞提升有利,对剩磁Bi,有很不利的负面影响。5.一次Cr2O3掺杂添加随着Cr2O3添加量的增加,预烧料的XRD图谱潜显示为单一的磁铅石结构,这说明Cr2O3作为添加剂加入,却掺入到锶铁氧体的晶格结构当中;当一次添加的Cr203由0%增加到0.6wt%的过程中,晶粒的结晶性变好,变细小。随着Cr2O3的至1.5wt%的过程中,细小晶粒熔融长成一片;锶铁氧体的剩磁和磁通密度矫顽力随着添加量的增加而有微量上升,从上图可知,随着Cr2O3添加量的增加,矫顽力‘直单调增加。当添加量为0.15%时,剩磁Br和磁通密度矫顽力Hcb下降;当添加量增加到0.3wt%时,剩磁Br和磁通密度矫顽力Hcb上升。当添加量大于0.3wt%时,内禀矫顽力增加,剩磁Br和磁通密度矫顽力Hcb下降。这是由于添加量过多,非磁性物质过多,使得物质的相结构发生改变所致。从获得的实验结果可以看出,当一次添加Cr2O3为0.3%时,此时的磁性能达到最佳,为B1=415.45mT,H?=300.8kA/m,H?,=374.2kA/m。6.球磨时间与粒度通过二次细磨球磨时间对锶铁氧体磁性能的实验研究得知:样品的磁性能随着球磨时间的延长,磁性颗粒粒径变小,在小范围内分布的颗粒数目增多,取向性变好,磁性能的各向磁性能指标均有所上升。当球磨时间超过9h时,磁性能的改变不大,而且增加球磨成本。同时,磁性颗粒的直径太小,会导致样品的成型压制现困难,样品也易于开裂。7.不同预烧温度通过对不同预烧温度下锶铁氧体Sr0.7Lao3Fe11.75CO0.15O19的微结构的变化以及对磁性影响的研究,可以得出如下结论:实验所选用的Sr0.7La0.3Fe11.75CO0.15O19一次配方较合适的预烧温度是1290℃,得到的最佳磁性能为Br为422.85mT,(BH)max为34.99kJ/m3,Hcj为343.85kA/m,Hcj为343.85kA/m;XRD测试表明,预烧温度的改变没有改变磁体的内部结构和晶粒形貌;在合适的预烧温度附近进行预烧时,铁氧体主晶相为磁铅石结构。在较低温度(低于1270℃)预烧时,预烧料中有未反应完的α-Fe2O3存在,随着反应的进行,由于氧气不足等原因,出现了γ-Fe2O3。12070℃以上预烧时,预烧料的晶体结构为单一磁铅石结构;SEM测试表明随着预烧温度的上升,晶粒长大,并逐渐出现熔融现象,但并未改变锶铁氧体的六角锶铁氧体片状结构:磁性能测试表明,制品的Br、(BH)max和Hcb随着预烧温度的上升而增加,到1290℃时,达到最大值,随后下降。Hcj随着预烧温度的上升先下降后上升;可见预烧温度较低和过高时出现的杂质相均不利于磁性能的提高。