高性能永磁锶铁氧体(SrM)的制备与性能研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanCL19861125
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SrM永磁铁氧体是以Sr O及Fe2O3为基础原料,通过预烧、成型、球磨、以及烧结等一系列相关陶瓷工艺制造的磁性材料,具有高矫顽力、高剩磁、高磁能积、高磁通密度、高的居里温度以及耐腐蚀性等良好性能。近年来,随着电子信息技术以及新能源行业的迅猛发展,在诸多控制器、电器仪表、汽车、电机等方面应用尤其广泛。然而,我国锶铁氧体产品众多但高性能产品缺乏的发展现状,在面临波谲云诡的复杂国际局势和新能源行业的迅速发展时,显得力不从心。因此,高性能永磁锶铁氧体(SrM)的制备与性能研究已经刻不容缓。本文通过离子取代、工艺以及添加剂的控制制备了烧结铁氧体磁体,对其形貌、结构以及磁性进行了探究,主要分为以下几个方面:1.研究不同取代元素Ca、La、Co以及不同取代量、缺铁配方对磁性能的影响。通过微结构表征、磁性能测量的结果表明:(1)La3+取代可以增加晶胞总磁矩、磁晶各向异性,提高晶粒均匀度,使晶粒呈片状分布,烧结磁体具有良好的方形度;(2)Ca2+取代可以提高烧结体密度、磁晶各向异性,并引起Fe3+-O2-之间超交换作用的变化,适当的添加可以提高剩磁和矫顽力;(3)Co2+取代会提升饱和磁化强度,但过量的添加会降低矫顽力;(4)缺铁配方是提升矫顽力的重要手段之一,Fe含量的减少产生Fe3+空位和O2-空位,提高磁晶各向异性。最终,考虑到剩磁、矫顽力、最大磁能积以及方形度的综合性能,选取主配方为Sr0.36Ca0.25La0.39Co0.3Fe10.8O19。2.通过不同离子取代明确主配方的基础上,研究SrM工艺条件,结果表明:(1)在1250℃预烧,预烧粉具有较高的活性和比饱和磁化强度,对剩磁和矫顽力有利;(2)二次球磨16h,具有较窄的颗粒分布以及较小的晶粒尺寸;(3)1200℃烧结,磁体具有较高的密度且未出现异常长大晶粒,采用梯次温度烧结,可以提高烧结效率,样品无开裂。得到良好的样品性能:Br=4418 Gs,Hcj=4555 Oe,(BH)max=4.67 MGOe。3.通过对添加剂和分散剂的研究,结果表明:(1)添加Ca CO3促进固相反应,增加烧结磁体的致密度,但过量的添加导致晶粒异常生长,对矫顽力不利;(2)Si O2可以有效抑制晶粒生长,但添加过量会生成非磁性相,降低饱和磁化强度;(3)H3BO3的添加对晶界修饰作用明显,提升方形度,但过量添加会造成晶粒长大,矫顽力下降。通过实验,选择组合添加剂0.5 wt%Ca CO3+0.3 wt%Si O2+0.3 wt%山梨糖醇。4.通过二次球磨时添加相应配方的原料以及二次球磨添加部分La(OH)3,结果表明:(1)二次球磨时根据配方添加相应原料可以提高晶粒均匀度,无尖角、呈片状,并且平均径/厚约在1.5~2.4范围内时,Hk/Hcj≥90%。得到良好的样品性能:Br=4418 Gs,(BH)max=4.52 MGOe,Hk/Hcj=0.90。(2)二次球磨过程添加一定质量分数的La(OH)3,烧结磁体性能:Br=4518 Gs,Hcj=3061 Oe,(BH)max=4.98 MGOe,Hk/Hcj=0.88。
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