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目前,伴随着工业及电子科学发展突飞猛进,永磁铁氧体材料作为一种极其重要的电子元器件需求量越来越大。由于其具有高的饱和磁化强度、高的矫顽力、大的磁能积、高机械硬度和较好的化学稳定性等特性,因此永磁铁氧体材料被广泛地应用在电信、电声、电表、电机、计算机产品、电源设备、滤波器、能源探测、生物及空间新技术等领域。近些年来,电子器件不断地被要求向高密度、小型化、片式化、薄型化、高品质和集成化的方向发展,要求永磁铁氧体材料的磁性能和稳定性等技术指标越来越高。但是现在常用的M型永磁铁氧体材料的磁性能已经接近或者达到理论极限,而钕铁硼永磁材料无论是在成本上还是工作环境上都有所限制,所以目前迫切需要找到高性能且稳定的永磁材料,W型铁氧体就是其中一个重要的方向,根据理论推算W型铁氧体的磁性能要明显优于M型铁氧体,与M型铁氧体相比,饱和磁化强度(Ms)约高出10%,而又由于两者的各向异性场相似,因此W型铁氧体磁能积有可能要比M型铁氧体高出约20%。 本文首先简要的介绍了六角晶系铁氧体的分类,分析了不同六角晶系铁氧体的差异。然后介绍了六角晶系W型铁氧体的主要的磁性能参数和制备工艺技术以及各工艺技术存在的优缺点。最后采用固相反应法及溶胶-凝胶自蔓延燃烧法通过不同离子取代制备了掺杂W型铁氧体样品,以期获得高性能的永磁材料。并且利用XRD和SEM表征了其微观结构,利用永磁材料自动测量装置和VSM测量其磁性能,还研究了热处理温度对W型铁氧体微观结构和磁性能的影响。首次对W型铁氧体块材的永磁特性开展了研究并进行了报道。具体的实验结果如下: 1、采用固相反应法制备了Cu取代Mg的W型钡铁氧体样品,系统性地研究了Cu含量对BaMg2-xCuxFe16O27(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4)W型铁氧体的微观结构和磁性能的影响,结果表明:当x≤0.6时样品呈现出W型铁氧体纯相,但是当x≥0.8时出现杂相(α-Fe2O3)。在Cu含量不同的铁氧体磁体内部已经形成了六角形片状结构,颗粒的分布比较均匀。BaMg2-xCuxFe16O27磁体的剩磁(Br)随Cu取代量的增加而增大,在x=0.6时达到最大值为402.4mT,然后随取代量的增加反而减小;最大磁能积((BH)max)、内禀矫顽力(Hcj)和磁感应矫顽力(Hcb)均随着Cu取代量的增加而减小。 2、系统研究了陶瓷法的预烧结温度对BaMg2Fe16O27W型铁氧体样品的结构和磁性能的影响,预烧温度分别为1200℃、1220℃、1240℃、1260℃、1280℃、1300℃、1320℃、1340℃烧结温度均为1200℃以求找到最佳的预烧结温度,结果表明:温度从1260℃到1340℃样品呈现出W型铁氧体单相,当温度低于1260℃时α-Fe2O3相开始出现,而且温度越低杂质相的峰值越强。磁体的剩磁、最大磁能积、内禀矫顽力和磁感应矫顽力预烧温度均呈现出先增大后减小的规律,预烧温度为1280℃时各项磁性能均达到最大值。通过研究得出,为了制备高磁性能的W型铁氧体,最佳的预烧温度是1280℃。 3、在1的结论基础上以BaMg2Fe16O27为基体,采用固相反应法制备并研究了Sr2+取代Ba2+离子的Ba1-xSrxMg2Fe16O27(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7)W型铁氧体的微观结构和磁性能,结果表明:所有样品均呈现出W型铁氧体的纯相,不同Sr含量的磁体内部都已经形成了六角片状结构,颗粒分布均匀。Ba1-xSrxMg2Fe16O27磁体的剩磁(Br)随Sr取代量的增加变化不大,始终保持较大数值,且在x=0.6时达到最大值为370.8mT。内禀矫顽力(Hcj)和磁感应矫顽力(Hcb)均随着Sr取代量的增加而增大,且在x=0.7时达到最大值(Hcj=202.6kA/m,Hcb=196.8kA/m),均突破第三章BaMg2-xCuxFe16O27磁体的最大矫顽力,说明掺杂锶能明显提高W型铁氧体的矫顽力。当x从0增加到0.7时,(BH) max呈现出与Hcj一致的变化规律,当x≥0.5时磁体的(BH)max开始超越BaMg2Fe16O27的最大磁能积,并在x=0.7时达到最大值(32.0kJ/m3),说明锶的掺杂量越大磁体的磁性能越好。 4、以SrCo2Fe16O27W型铁氧体为基体,采用固相法制备不同量的La3+替代Sr2+离子的Sr1-xLaxCo2Fe16O27(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.35)W型铁氧体,并研究不同取代量对样品结构和磁性能的影响,结果表明:在La含量不同的铁氧体磁体内部已经形成了六角形片状结构,颗粒的分布比较均匀。Sr1-xLaxCo2Fe16O27的饱和磁化强度(Ms)随La3+离子取代量的增加呈现先增大后减小的变化规律,在x=0.15时达到最大值(73.08emu/g);矫顽力(Hc)随La取代量的增加而增大。这表明稀土La能进入W型铁氧体的A位,并且显著提高样品的磁性能。 5、在4的结论基础上以Sr0.8La0.2Co2Fe16O27为基体,采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备并研究Zn2+取代Co2+离子的Sr0.80La0.20Co2-xZnxFe16O27(x=0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4)W型铁氧体的微观结构和磁性能,结果表明:当x从0.0变化到1.4时样品始终呈现出W型铁氧体的纯相,而且在Zn含量不同的铁氧体磁体内部已经形成了六角形片状结构,颗粒的分布比较均匀,晶体的尺寸比采用固相法制作的样品要小。Sr0.80La0.20Co2-xZnxFe16O27的饱和磁化强度(Ms)随Zn取代量的增加而增加,矫顽力(Hc)随Zn取代量的增加而减小。这说明Zn2+离子能够进入W型铁氧体的B位,并且明显改变其磁性能。