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独石化结构的片式电感是现代电子元器件的发展方向,获得可与Ag实现共低温共烧、性能良好的软磁铁氧体材料是至关重要的。本论文利用微波水热法温度场均匀、加热迅速的特点,制备了一系列Ni-Cu-Zn铁氧体粉末。通过XRD、SEM、VSM等测试方法,研究了不同配比的Ni-Cu-Zn铁氧体的显微组织结构及磁性能,并探讨了单掺MgO、MnO、Bi<,2>O<,3>及复掺MgO、MnO、Bi<,2>O<,3>对Ni-Cu-Zn铁氧体结构及性能的影响,以期在900℃以下的烧结温度获得性能良好的Ni-Cu-Zn铁氧体。通过研究,得到如下主要结论:
(1)采用微波水热法制备Ni<,1-x-y>Cu<,y>Zn<,x>Fe<,2>O<,4>(x=0.45,0.50,0.55,0.60;y=0.05,0.10,0.15,0.20)铁氧体粉末,呈现典型的尖晶石结构。
(2)配比为Ni<,0.5-y>Cu<,y> Zn<,0.50>Fe<,2>O<,4>(y=0.05,0.10,0.15,0.20)的系列铁氧体粉末, 900℃下烧结成了结晶完好且具有典型的尖晶石结构的致密陶瓷体。配比为Ni<,0.30>Cu<,0.20> Zn<,0.50>Fe<,2>O<,4>的铁氧体具有良好的微观结构和电磁性能,在1KHz下样品的初始磁导率(μi)为82,电阻率(p)为1.2×10<7>Ω·cm,1MHz下品质因子(Q值)为94。
(3)掺入一定量MgO可以提高(Ni<,0.30>Cu<,0.20>Zn<,0.50>)Fe<,2>O<,4>·xMgO(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)烧结体的密度,改善其微观结构。随着MgO掺量的增加,μi、p和Q值都有增大的趋势。x=0.04时,900℃烧结后的样品晶粒尺寸大且均匀,样品在1KHz下的μi为13 1.51,p为3.0×10<8>Ω·cm,1MHz下Q值为112。
(4)随着MnO掺量的增加,(Ni<,0.30>Cu<,0.20>Zn<,0.50>)Fe<,2>O<,4>·xMnO(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)的μi增加,而烧结密度、p和Q值先增加后降低。当x=0.02时,900℃烧结的样品在1KHz下的μi值为90,p为2.0×10<7>Ω·cm,1MHz下Q值为72。
(5)Bi<,2>O<,3>掺量在很小范围(x:0.01~0.02)内可以改善(Ni<,0.30>Cu<,0.20>Zn<,0.50>)Fe<,2>O<,4>·x Bi<,2>O<,3>(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)的微观结构,促进晶粒增长并且晶粒尺寸较为均匀,气孔也相对较少。但随着Bi<,2>O<,3>掺量的进一步增加,晶粒尺寸分布不均匀,并且有晶粒异常长大的情况。烧结密度、p和Q值随着Bi<,2>O<,3>含量的增加先增加后降低。Bi<,2>O<,3>可较大幅度地提高Ni-Zn-Cu铁氧体的μi。当x=0.03时,900℃烧结的样品在1KHz下的μi值为130.39,p为2.0×10<8>Ω·cm,1MHz下Q值为90。
(6)复合掺杂MgO、MnO、Bi<,2>O<,3>的最佳配比为(Ni<,0.30>Cu<,0.20>Zn<,0.50>)Fe<,2>O<,4>·(0.01MgO,0.01MnO,0.02 Bi<,2>O<,3>)。