MgCuZn铁氧体材料制备与高频磁性能研究

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软磁铁氧体具有较高的电阻率和初始磁导率,用作高频磁损耗材料,其优点在于易于阻抗匹配、损耗频段宽、制备工艺简单等。MgCuZn铁氧体,相较于传统的NiCuZn铁氧体,由于Mg代替了贵重的战备材料Ni,使得MgCuZn制造成本更加低廉,使得其具备了广阔的应用空间。本论文讨论了在1MHz~1GHz频段MgCuZn铁氧体材料磁性能和烧结特性,立足于获得高的磁导率和较大的磁损耗,比较系统地讨论了配方和烧结工艺对MgCuZn铁氧体材料性能的影响,得到了以下主要结论:首先研究了不同预烧温度对主配方为Mg0.45Cu0.10Zn0.45Fe2O4铁氧体的影响,主要讨论了预烧温度对磁导率、损耗角正切、收缩率等方面的影响,得出结论在900~1000℃预烧可以获得较高的初始磁导率,并兼顾收缩率、磁损耗等因素。其次研究了不同二次球磨时间对主配方为Mg0.6Cu0.10Zn0.3Fe2O4铁氧体性能的影响,通过实验得出结论,适当增长二次球磨时间,可以使粉体的粒径减小,从而获得更好的烧结样品,但是时间过长反而会因为铁的补偿作用造成初始磁导率下降,二次球磨时间以不超过12h为宜。然后研究了V2O5掺杂对主配方为Mg0.5Cu0.2Zn0.3Fe2O4铁氧体的影响,实验发现添加V2O5作为助烧剂,可以促进烧结,获得更高的磁导率,并且提高了其高频损耗,在掺杂量为0.4wt%可以获得最大的磁性能的提升。同时,在掺杂量为0.6wt%下,成功将烧结温度降至950℃,可以认为实现了低温烧结。使用Cu2+离子取代Mg2+,讨论了主配方为Mg0.7-xCuxZn0.3Fe2O4铁氧体的磁性能和烧结特性的变化。实验证实随着铜含量的上升,饱和磁化强度上升,在x=0.2处达到最大43emu/g,烧结密度和收缩率均上升,烧结致密化提高,磁导率上升,但截止频率向低频移动,可能会降低高频损耗。讨论了Zn2+对主配方为Mg0.9-xCu0.1ZnxFe2O4铁氧体的影响,实验发现增加ZnO含量可以促进晶粒均匀生长,并极大地提高初始磁导率和磁损耗,提高ZnO含量以优化MgCuZn铁氧体磁性能的方法效果极其明显。最后系统研究了Fe3+对主配方为Mg0.6Cu0.1Zn0.3Fe2+xO4+3/2x铁氧体的影响。得出结论,与符合化学计量比的正铁配方相比较,在微量缺铁的情况下,生成的结晶相更加致密,相应的饱和磁化强度Ms上升,使得初始磁导率i?有所上升;在过铁情况下,初始磁导率i?下降,伴随其下降的是截止频率fr向高频移动,可以认为适量的过铁能过使MgCuZn铁氧体适用于更高频的杂波吸收。
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