纳米晶钡铁氧体/软磁双相复合材料制备和磁性能研究

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M型钡铁氧体(BaFe<,12>O<,19>)是一种性能优良的永磁性材料。既具有较强的单轴磁晶各向异性、高的矫顽力、高的磁能积和较高的居里点,又具有良好的化学稳定性、抗腐蚀性等优点。为了进一步提高其永磁性能,将其与软磁相镍锌铜铁氧体进行复合,制备了复相永磁铁氧体。 本文采用溶胶一凝胶自蔓延燃烧合成法合成单相纯钡铁氧体、铝掺杂钡铁氧体、钴锆掺杂钡铁氧体和镍锌铜铁氧体。通过改变铝离子掺杂量和退火温度,探索了制备铝掺杂M型钡铁氧体的最佳条件,制备了高性能的铝掺杂钡铁氧体粉体;通过Al,Co,Zr离子替代钡铁氧体中的Fe离子来改善其磁性能。实验表明:随着铝量增加,样品的饱和磁化强度和剩余磁化强度均随之下降,但矫顽力增加;随着钴、锆掺杂量的增加,样品的饱和磁化强度和剩余磁化强度均随之增加,但矫顽力下降较快。 利用制备出的复相钡铁氧体粉体成功制备了性能优异的复相钡铁氧体薄膜。并对薄膜的相结构、磁性能、法拉第旋转角等进行了研究。 样品用综合热分析仪(DSC/TG,德国STA409PC/4/Hluxx)进行热分析;采用X射线衍射仪(XRD,日本理学侏式会社Max2000,X射线源采用Cu-Ka(波长0.154056nm),管压40kV,功率18kw,2θ扫描步长0.02°,扫描速度8.00°/min)分析样品结构和物相,磁性能采用振动样品磁强计(VSM,美国PARCl55)和PPMS-9(美国,Quantum Design)进行测试。另外还利用拉曼光谱分析对薄膜样品进行了表征。 以纳米晶钡铁氧体为硬磁相,镍锌铜铁氧体为软磁相对纳米晶双相复合的制备进行了较为成功的探索,通过改变软硬磁相质量比、软硬磁相及复相样品的退火温度和对复相样品的压力,初步探索出了钡铁氧体和镍锌铜铁氧体双相复合的最佳条件为:软硬磁相质量比为1:20;硬磁相、软磁相和复相的退火温度分别为1000℃,700℃和950℃:压力为3000个大气压。并成功制备出了性能优良的纳米晶双相复合永磁铁氧体:Ms=55.84emu/g,Mr/Ms=0.54,Hc=60000e。
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