Zn取代Ni2Y型六角铁氧体的微波吸收特性

报道了通过bi2o3的掺杂而获得的在较低温度(870℃左右)下烧成的y型平面六角结构软磁铁氧体的烧结工艺、结构特征及其磁导率和介电常数的频率特性。研究发现cu、zn掺杂的co2y型软磁铁氧体材料(ba2co1.2-xznxcu0.8fe12o22)在甚高频段具有良好的磁性能和介电性能,且此种材料烧结温度低,易于实现低温烧结,是一种可以用于甚高频段的理想的软磁材料。

多铁性是指材料同时具有铁电性和铁磁性,研究表明铁电性能由复杂的磁序列来诱导产生,但常常在较低的温度下和较高的磁场下发生(>0.1t),最近发现的六角铁氧体在室温弱场下(<0.01t)表现出了磁电耦合现象,在新型器件的应用方面具有潜在价值。

采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法制备y型平面六角铁氧体ba2co2fe12o22.x射线衍射分析(xrd)结合透射电镜(tem)分析,对粉体的成分及晶粒形态进行了表征.并结合热重与差热扫描分析(tg-dsc)和红外光谱(ir)分析对铁氧体的晶化过程进行了研究.表征了高频下y型铁氧体ba2co2fe12o22电磁参数随着频率的变化,反映了其高频吸收特性.

采用固相反应法制备z型六角铁氧体(ba1-xsrx)3co2fe24o41材料。研究了sr2+取代对z型六角铁氧体显微结构和电磁性能的影响。结果表明,sr2+取代量x≤0.5时,随着取代量的增加,平均晶粒尺寸和烧结密度增加,1200℃烧结时,材料的起始磁导率从x=0的4.8增加到x=0.5的16.5,同时矫顽力减小;进一步增加取代量时,材料的起始磁导率下降,并且其矫顽力增大。x=0.5时,材料具备高的磁导率(1250℃烧结时为17)、较高的截止频率fr和磁品质因数q,以及较低的矫顽力hc。

采用普通陶瓷工艺制备了ba（znti）xfe12-2xo19多晶六角铁氧体。随着x值增大，比饱和磁化强度σs值减小，居里温度下降，磁晶各向异性场ha减小，介电常数ε'增加。

采用固相反应方法制备了ba2zn1.6-xcoxcu0.4fe12o22(x=0,0.2,0.4,0.6)铁氧体粉末,将粉末在1050℃下退火4小时。利用x射线衍射(xrd)、振动样品磁强计(vsm)以及矢量网络分析仪研究了退火样品的晶体结构及其在8.2～12.5ghz波段的微波吸收特性。xrd分析表明样品为y型六角铁氧体。vsm及微波矢量网络测量表明,掺co样品的介电常数实部ε′的平均值由不掺时的6.5降为5.0。随着co替代量的增加,样品的饱和磁化强度和剩磁不断增大;矫顽力先维持在62～70oe之间,至co含量x=0.6时迅速增为315.5oe。在磁导率虚部μ″谱中观察到样品的自然共振吸收峰,其共振频率和峰值与样品中的co含量有关,co含量x=0.2的样品的μ″峰值达6.579,相应的反射功率损耗达41.796db,吸波性能良好,基本达到在共振频率附近提高μ′、μ″和ε″值,同时降低ε′值的目的。

通过气-固相反应法制备α-fe与w型六角铁氧体复合材料。通过xrd分析,结果发现随着还原反应温度和时间的增加,六角结构铁氧体相逐渐转换为feco、bafe2o4相,形成了金属合金相和铁氧体相双相材料。对样品的微波磁特性的研究发现其磁谱从铁氧体的铁磁共振型磁谱逐渐转变为金属的弛豫型磁谱,材料的损耗机制发生了明显变化。

单相多铁性材料一般指铁电性和铁磁性共存的一类特殊功能材料。铁电性和铁磁性间的相互耦合导致外加磁场能影响其铁电序或者外加电场能影响其磁有序。这种磁电耦合效应使得诸多新型功能器件的实用成为可能,例如超敏传感器、电写磁读技术、高密度四态存储,低能耗逻辑器件等。按铁电性起源可以将单相多铁性材料划分为第一类和第二类多铁性材料:第一类多铁性材料中,铁电序和磁有序的物理起源相互独立;而第二类多铁性材料的铁电序来源于其特殊的磁有序结构。六角铁氧体作为第二类多铁性材料中的典型代表,近十年来得到广泛而深入的研究。归纳了近期六角铁氧体多铁性研究的主要进展,介绍了其多铁性起源、磁电耦合机制以及功能器件应用方面的科研成果,并对六角铁氧体多铁性的研究进行了展望。

以2ghz频率下材料磁导率的实部、虚部均大于10为研究目标,对co2z型平面六角铁氧体材料,以磁导率理论计算表示式为基础,分析了饱和磁化强度ms、面内各向异性场hφ、面外各向异性场hθ以及阻尼系数α对材料磁谱的影响。根据理论分析的结果,对co2z型平面六角铁氧体材料,从配方、掺杂及工艺参数优化等方面进行实验研究,得到了一组满足2ghz频率下μ′、μ″>10的配方、掺杂及工艺条件。理论分析和实验结果表明,我们可以在一定范围内调整材料磁导率、共振频率及共振峰值的宽度,从而使研制的材料适用于更宽的频率范围。

首先用柠檬酸溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了baco_2fe_(16)o_(27)型六角铁氧体,经不同温度焙烧后,分析产物的结构和形貌,确定出较优的焙烧温度,然后以此工艺制备w型ba(zn_(1-x)co_x)_2fe_(16)o_(27)(x=0,0.2,0.6,0.8,1.0)六角铁氧体,分析其吸波性能。研究表明,x=0.8时,样品的有效吸波带宽可拓宽到12~18ghz整个波段,吸收峰值可提高到-20db。

磁铅石型六角铁氧体（ｍｏ·６ｆｅ２ｏ３，ｍ＝ｂａ、ｓｒ）是重要的永磁材料和具有潜在应用价值的磁记录材料。本文综述了近年来在磁铅石型铁氧体纳米磁粉的合成与制备领域的一些最新研究进展，包括化学共沉淀法、溶胶－凝胶法、水热法、机械球磨法、玻璃晶化法、有机树脂法、液体混合技术等，并对各种合成方法进行了简要评价。

用普通陶瓷工艺制备了baalxfe12-xo19六角铁氧体多晶材料。随着x的增加,饱和磁化强度减小,居里温度下降,磁晶各向异性场增加。其结果可以通过假设al3+取代了2a位和12k次点阵位上的fe3+来解释。

　用共沉淀方法制备了zn2w型铁氧体,通过xrd、sem研究了热工制度对zn2w型铁氧体晶体形成和结构的影响。利用快速升温、慢速冷的方法获得了晶型完整的平面六角zn2w型铁氧体。

采用传统的陶瓷工艺制备了co2z(ba3co2fe24o41)六角晶系铁氧体材料。对烧成过程(预烧温度,烧结温度及烧结气氛)及微观结构和相成分进行了研究。结果表明,改变烧结气氛能有效地提高材料的高频磁性能:预烧温度1260℃、氧气氛中1220℃烧结材料在1ghz下的μ′=8.2,q=15.05,其中起始磁导率μi=5.99,截止频率fc>1.8ghz,共振频率fr>1.8ghz。

用固相反应法制备了(ba3co2fe24o41)z型六角铁氧体材料。对烧成过程(预烧温度、烧结温度及保温时间、降温方式)及预处理工艺进行了研究。提出了制备该类材料的理想工艺条件,即适当延缓预烧升温速度、降低烧结温度、缩短保温时间、控制合理的降温方式可使材料性能明显改善。

摘　要:　采用陶瓷工艺制备co2z(ba3(co0.4zn0.6)2fe23.4o41)和bam(bafi1.4co1.4fe9.2o19)六角铁氧体,二次球磨时掺杂少量bst(basrtio3)铁电材料,对比研究了bst掺杂对z型和m型铁氧体在1mhz~1ghz频率范围内相对复磁导率(μr=μr′iμr″)的影响。bst的掺杂使z型铁氧体μr增大,共振频率点移向低频;使m型铁氧体的μr减小,共振频率点移向高频。通过对其微观结构和磁参数的测试分析,讨论了bst掺杂对z型和m型铁氧体复磁导率不同影响的作用机理。

综述了近年来超高频用z型六角铁氧体材料的研究现状,着重讨论了z型六角铁氧体的低温烧结及其应用。采用固相反应法制备的低温烧结z型六角铁氧材料的磁导率较低(2~4),而溶胶-凝胶法制备的材料的磁导率一般在5~8,但存在成本高、污染环境等问题。并从应用的角度对z型六角铁氧体电磁性能的改善途径进行了总结。

　采用陶瓷工艺制备co2z(ba3(co0.4zn0.6)2fe23.4o41)六角铁氧体,通过二次球磨掺杂少量bst(basrtio3)铁电材料。研究bst掺杂对z型铁氧体的烧结温度、相结构、晶粒生长及其在频率1mhz～1ghz的动态相对复介电常数(εr=ε′r-iε″r)和相对复磁导率(μr=μ′r-iμ″r)的影响。结果表明:在bst掺杂量为co2z一次预烧料重量比的0～1.5%内,随bst含量增加,形成在z型六角结构相生长同时,伴生m相六角结构和钙钛矿结构的多相结构;六角结构晶粒明显长大,材料密度增加;μr和εr增大;铁磁共振和铁电共振频率点移向低频。当bst掺杂量为1.5%、频率1mhz时,μ′r=28,ε′r=100,相对于纯相co2z材料μ′r和ε′r明显提高。

以fe2o3、baco3为原料,采用熔盐法合成了bafe12o19(bam)六角铁氧体,研究了煅烧温度、反应时间、熔盐添加量r及fe3+/ba2+摩尔比对产物物相、显微结构及磁性能的影响.结果表明,熔盐合成bam的反应温度低于750℃,中间产物为bafe2o4及bafe4o7.fe3+/ba2+摩尔比在10～11.5可得bam单相.熔盐添加量r为1～3时,所制bam颗粒为规则六角片状.fe3+/ba2+摩尔比为11.5,煅烧温度为1000℃时制得的bam的比饱和磁化强度为71.9a.m2/kg,接近其理论值72a.m2/kg.

采用熔盐法制备单相baco2fe16o27(co2w)六角铁氧体,探讨烧结温度、保温时间及熔盐与反应物质量比(r)对产物物相的影响,研究了co2w铁氧体的静磁性能及微波吸收性能。结果表明,单相co2w合成条件的温度为1250℃,保温时间为4h,熔盐与反应物质量比r=3。co2w铁氧体比饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力分别为60.76(a·m2)/kg、3.78(a·m2)/kg和70.7×79.6a/m。与溶胶-凝胶法相比,熔盐法制备的co2w铁氧体具有更好的吸波性能。利用熔盐法制备铁氧体是提高以铁氧体为吸收剂的复合材料吸波性能的潜在途径。

采用喷射-沉淀法制备了纳米晶ni-zn铁氧体粉料。在10~110mhz通过agilent阻抗仪测量纳米晶ni-zn铁氧体/环氧树脂复合材料磁导率。结果表明:600℃下煅烧1.5h,喷射-共沉淀法制备nizn铁氧体晶粒尺寸约为30nm;随着环氧树脂含量减少和成型压力增大,纳米晶ni-zn铁氧体/环氧树脂复合材料磁导率实部μ'逐渐增大、虚部μ″逐渐减小;相同工艺条件下,ni-zn铁氧体晶粒尺寸增大,磁导率实部μ'逐渐增大而虚部μ″减小,纳米ni0.4zn0.6fe2o4具有最佳磁导率。

采用固相反应法制备nb2o5掺杂co2z六角铁氧体[ba3(co0.4zn0.6)2fe24o41,z-型]。通过显微结构观察和电磁性能的测试分析,研究了不同nb2o5掺量对z-型铁氧体烧结特性和电磁特性的影响。结果表明:由于nb5+固溶于铁氧体中,增加了空穴浓度,使体扩散加剧,进而促进材料的烧结。适当添加nb2o5可提高样品的致密化程度,改善z-型六角铁氧体的显微结构和电磁特性。在nb2o5掺量为co2z一次预烧料质量(下同)的0～0.8%内,随nb2o5掺量增加,在z-型六角结构相生长的同时,伴生m-相六角结构。六角结构致密度增加,磁导率增大,铁磁共振频率点移向低频。掺量为0.8%nb2o5的样品在1260℃烧结6h,得到材料的相对密度为95%左右,起始磁导率为33,高μq积,低损耗角tgδ和矫顽力hcb。