NiCuZn铁氧体的掺杂与ZnCo铁氧体的烧结性能研究

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进入21世纪以来,随着电子技术突飞猛进,电子原件向多功能、小型化、高效率和多领域发展。作为软磁材料,Ni-Cu-Zn铁氧体和Zn-Co铁氧由于其独特的电磁学性能而被广泛应用于通讯、测量、军事对抗等领域的相关电子器件制造。本文研究了稀土钇(Y)和镧(La)元素的掺杂对Ni-Cu-Zn铁氧体结构和磁性能的影响,以及不同烧结温度对Zn-Co铁氧体结构和磁性能的影响。研究表明,合成的Ni-Cu-Zn铁氧体和Zn-Co铁氧体均具有纳米级别的立方尖晶石结构,且都具有较好的磁性能。具体研究内容和结论包括以下三部分:(1)采用溶胶凝胶法在950℃下烧结得到了Y3+取代部分Fe3+的Ni0.3Cu0.2Zn0.5YxFe2-xO4铁氧体(x=0、0.025、0.05、0.075和0.1)。对样品的XRD图谱分析发现,样品结晶度较好且均为尖晶石立方体结构,Y3+掺杂并不会破坏Ni-Cu-Zn铁氧体的晶体结构,但是当掺杂量大于0.025时会有少量YFeO3杂相生成。晶格常数随掺杂量的增加,呈先减小后增大的趋势,而晶粒尺寸与饱和磁化强度随掺杂量的增加呈先增大后减小的趋势。与纯的Ni0.3Cu0.2Zn0.5Fe2O4铁氧体相比,掺杂后的样品矫顽力、剩磁、矩形比和居里温度都增加,但均表现为顺磁性。当掺杂量为0.025时,饱和磁化强度达到了68.98emu/g,居里温度提高到215℃。(2)采用溶胶凝胶法在950℃下制备了不同比例的La3+和Y3+掺杂的Ni-Cu-Zn铁氧体,X射线衍射光谱和傅里叶变换红外光谱证明合成物均具有尖晶石立方体结构,并且发现掺杂一定比例的Y3+有效地抑制了LaFe2O3杂相的生成,但是当掺杂量较多时会产生Fe2O3杂相。与纯的Ni-Cu-Zn铁氧体相比,共掺杂后样品具有较大的晶格常数、矫顽力、和剩磁。饱和磁化强度与Y3+和La3+掺杂的掺杂比例有一定关系,发现Y3+和La3+的掺杂量相同时,合成的铁氧体均具有相似且较小的饱和磁化强度,但是当La3+的掺杂量比Y3+高0.025时合成的两种铁氧体其饱和磁化强度几乎相等。(3)利用溶胶凝胶法分别在600℃、700℃、800℃、900℃和1000℃的烧结温度下,制备得到了具有尖晶石结构的Zn0.5Co0.5Fe2O4铁氧体粉末。利用样品的X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和磁滞回线图(VSM)来分别研究所制备样品的结构性能和磁性能,并对实验中出现的一些现象试图应用理论知识做了进一步解释。发现烧结温度对Zn-Co铁氧体的结构和磁性能有很大影响,随着烧结温度从600℃增加到1000℃时,样品的结晶度和晶粒尺寸明显增大;饱和磁化强度先增大后减小;矫顽力、剩磁和矩形比则呈现一直减小的趋势。与其他几个样品相比,在900℃下合成的样品其饱和磁化强度最高,达到了68.17 emu/g。
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