六角铁氧体的多铁性

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。

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。

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。

根据最近(2008.10.10)举行的第十届国际磁铁氧体会议(icf10)和第十三届全国磁学会议(2008.10.31)资料,以及近两年有关专业会议文献等,综合报导了ghz用六角铁氧体和铁氧体复合材料研究国内外近期动态。

　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。

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。

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。

综述了离子取代与六角铁氧体结构、静磁特性、微波吸收性能的关系。表明离子取代可以有效地控制六角铁氧体的ms,ha等静磁性能,改善其微波电磁性能,使其在亚毫米及毫米波段具有较好的微波吸收特性。对铁氧体在ram材料中的发展进行展望。

采用固相反应法制备了添加bi2o3的bi(co)、zn取代z型六角铁氧体材料。样品通过xrd、sem进行表征,并用阻抗分析仪研究了材料的电磁性能。实验表明,少量的bi取代不会影响z相形成,但可以明显降低成相温度;另外zn取代可以提高起始磁导率。最佳实验组分为ba3-xbixco2+x-yznyfe24-xo41(x=0.15,y=0.8),该组份加入2wt%的bi2o3作助烧剂、900℃烧结,可获得起始磁导率为4.2的低温烧结材料。

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。

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.

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。

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。

以柠檬酸和金属盐为原料,采用有机凝胶先驱体转化法制备了直径在0.5-3μmm型钡锶铁氧体(ba0.5sr0.5fe12o19)中空纤维。通过tg/dsc、ftir、xrd、sem和vsm等技术对所得纤维进行了表征。结果表明,凝胶的可纺性与ph值有关,当ph值在4.5左右时,凝胶的可纺性最好。经700℃焙烧后,制备的m型钡锶铁氧体纤维具有较大的长径比和明显的中空结构,组成纤维的晶粒形貌为六角片状。随着温度的升高,晶粒片状结构越来越明显。经800℃焙烧后制备的m型钡锶铁氧体纤维在室温下的饱和磁化强度为59.5a.m2.kg-1,矫顽力为330.1ka.m-1。

　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。

采用基于第一性原理的gga+u方法研究了bafe18o27的晶体结构和基态电子结构.以实验数据为初始结构的离子弛豫显示,由于稳定结构中离子半径的差异和2d位fe的存在,位于bao层中6h位的o离子脱离了实验结构中原胞的"表面"位置,产生畸变.计算得到晶体磁矩为28μb/f.u.,与实验相符.电子态密度及能带计算表明该材料具有微弱的半金属特性,而且与c轴平行方向和垂直方向的能带色散关系有着很大不同,6g位fe在该材料的输运特性中起着关键作用,它们形成一种"导电层",导致垂直电导率和平行电导率出现非常大的差异.

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。

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。

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。

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。

从磁参数（饱和磁化强度，磁晶各向异性场）温度稳定性出发，对六角铁氧体ｒａｍ的温度稳定性进行了讨论；通过对ｍ、ｗ型六角铁氧体在温度ｔ＝１８～１００℃，频率ｆ＝８～１２ｇｈｚ时吸收率ｒ（ｒ～ｆ）的温度稳定性和材料起始磁导率μ1随温度的变化曲线（μ1～ｔ）的测试，得到单轴六角铁氧体材料ｒ～ｆ的温度稳定性优于平面六角铁氧体材料，并且和材料的μ1～ｔ变化规律吻合较好的结果。