M型鋇鐵氧體基永磁復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著信息產(chǎn)業(yè)和無線通信技術(shù)的高速發(fā)展，電子設備變得更加高度集成化、多功能化和小型化。Kneller在1990年提出交換耦合機制后，永磁復合材料的研究主要集中在金屬永磁復合材料，例如Nd-Fe-B和Sm-Co等，盡管其磁能積 BH(max)相對于單相永磁材料有了大幅提高，但是由于成本高且不耐腐蝕，限制了金屬永磁復合材料在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。相比金屬永磁復合材料，利用交換耦合原理制備的鐵氧體永磁復合材料，不僅具有較高的剩磁（Br）、矯頑力（H

2、c）和磁能積BH(max)而且成本低、合成制備方法簡單耐腐蝕性好。
　　本論文選擇M型鋇鐵氧體（BaFe12O19）為硬磁相，鐵酸鈷（CoFe2O4）和釔鐵石榴石（Y3Fe5O12）分別為軟磁相，采用溶膠-凝膠法制備永磁復合粉體，并通過微波燒結(jié)法獲得永磁復合陶瓷。運用X射線衍射儀（XRD）、顯微共焦激光拉曼光譜儀（Raman Spectra）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）對試樣的物相及化學組成和微觀形貌進行分

3、析；用精密阻抗分析儀和振動樣品磁強計（VSM）對其介電和磁性能進行分析研究；用矢量網(wǎng)絡分析儀對磁性復合粉體吸波性能進行測試研究，并對復合材料制備工藝和形成機理進行研究。
　　該實驗包括以下部分：
　?。?）首先，采用溶膠-凝膠法制備 BaFe12O19/CoFe2O4永磁復合粉體，研究煅燒溫度、螯合劑、pH值以及不同CoFe2O4含量對永磁復合粉體物相組成的綜合影響。其次，采用微波燒結(jié)法，成功制備出 BaFe12O19/Co

4、Fe2O4永磁復合陶瓷。實驗結(jié)果表明，復合陶瓷物相組成清晰，晶粒分布均勻、燒結(jié)致密。
　　通過研究 BaFe12O19/CoFe2O4永磁復合粉體磁滯回線，可以發(fā)現(xiàn)永磁復合粉體兩相之間具有優(yōu)異的交換耦合性。相比于純相粉體材料，永磁復合粉體的飽和磁化強度和剩余磁化強度均有所提高，當 CoFe2O4含量達到10％時，永磁復合粉體的磁能積相比于純相BaFe12O19提高了10%。通過對該材料吸波性能的研究發(fā)現(xiàn)，CoFe2O4含量達到10

5、%時，復合材料體系在17.66 GHz出現(xiàn)了最大吸收峰-15.69 dB。此外，在13.2～18.17 GHz范圍內(nèi)，永磁復合粉體材料的吸收峰，始終大于純相BaFe12O19的吸收峰。實驗還對相應的燒結(jié)陶瓷材料的磁學性能及介電性能進行研究。研究表明，隨著CoFe2O4含量的增加，永磁復合陶瓷的飽和磁化強度以及剩余磁化強度均明顯增大，而其介電常數(shù)有所下降，介電損耗角正切值（tan?）先增大后減小。
　?。?）通過采用溶膠-凝膠法制備

6、 BaFe12O19/Y3Fe5O12永磁復合粉體，研究煅燒溫度、螯合劑和pH值以及不同Y3Fe5O12含量對永磁復合粉體物相的影響。隨后，應用微波燒結(jié)法將上述實驗所得永磁復合粉體進行燒結(jié)，制備出BaFe12O19/Y3Fe5O12永磁復合陶瓷。實驗結(jié)果表明，復合陶瓷兩相之間分布均勻，化學相容性好。
　　通過研究BaFe12O19/Y3Fe5O12永磁復合粉體磁滯回線，發(fā)現(xiàn)永磁復合粉體的兩相之間具有優(yōu)異的交換耦合性。相比于純相粉體

7、，永磁復合粉體的矯頑場和剩余磁化強度均有所提高，當 Y3Fe5O12含量達到10%時，永磁復合粉體的磁能積為純相BaFe12O19的2倍。通過對該材料吸波曲線的研究，當Y3Fe5O12含量達到10%時，在19.66 GHz出現(xiàn)了最大吸收峰-17.51 dB，吸收大于-8.47 GHz（Y3Fe5O12）的峰寬達到4.3 GHz，表明該組分粉體具有優(yōu)異的吸波性能。在對燒結(jié)陶瓷材料的磁學性能及介電性能研究過程中，測試結(jié)果表明，隨著 Y3Fe