αFe/W型六角鐵氧體復(fù)合材料微波特性

用普通陶瓷工藝制備了baalxfe12-xo19六角鐵氧體多晶材料。隨著x的增加,飽和磁化強(qiáng)度減小,居里溫度下降,磁晶各向異性場(chǎng)增加。其結(jié)果可以通過假設(shè)al3+取代了2a位和12k次點(diǎn)陣位上的fe3+來解釋。

多鐵性是指材料同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性,研究表明鐵電性能由復(fù)雜的磁序列來誘導(dǎo)產(chǎn)生,但常常在較低的溫度下和較高的磁場(chǎng)下發(fā)生(>0.1t),最近發(fā)現(xiàn)的六角鐵氧體在室溫弱場(chǎng)下(<0.01t)表現(xiàn)出了磁電耦合現(xiàn)象,在新型器件的應(yīng)用方面具有潛在價(jià)值。

首先用檸檬酸溶膠-凝膠(sol-gel)法制備了baco_2fe_(16)o_(27)型六角鐵氧體,經(jīng)不同溫度焙燒后,分析產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌,確定出較優(yōu)的焙燒溫度,然后以此工藝制備w型ba(zn_(1-x)co_x)_2fe_(16)o_(27)(x=0,0.2,0.6,0.8,1.0)六角鐵氧體,分析其吸波性能。研究表明,x=0.8時(shí),樣品的有效吸波帶寬可拓寬到12~18ghz整個(gè)波段,吸收峰值可提高到-20db。

采用傳統(tǒng)的陶瓷工藝制備了co2z(ba3co2fe24o41)六角晶系鐵氧體材料。對(duì)燒成過程(預(yù)燒溫度,燒結(jié)溫度及燒結(jié)氣氛)及微觀結(jié)構(gòu)和相成分進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,改變燒結(jié)氣氛能有效地提高材料的高頻磁性能:預(yù)燒溫度1260℃、氧氣氛中1220℃燒結(jié)材料在1ghz下的μ′=8.2,q=15.05,其中起始磁導(dǎo)率μi=5.99,截止頻率fc>1.8ghz,共振頻率fr>1.8ghz。

采用固相反應(yīng)方法制備了ba2zn1.6-xcoxcu0.4fe12o22(x=0,0.2,0.4,0.6)鐵氧體粉末,將粉末在1050℃下退火4小時(shí)。利用x射線衍射(xrd)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(vsm)以及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀研究了退火樣品的晶體結(jié)構(gòu)及其在8.2～12.5ghz波段的微波吸收特性。xrd分析表明樣品為y型六角鐵氧體。vsm及微波矢量網(wǎng)絡(luò)測(cè)量表明,摻co樣品的介電常數(shù)實(shí)部ε′的平均值由不摻時(shí)的6.5降為5.0。隨著co替代量的增加,樣品的飽和磁化強(qiáng)度和剩磁不斷增大;矯頑力先維持在62～70oe之間,至co含量x=0.6時(shí)迅速增為315.5oe。在磁導(dǎo)率虛部μ″譜中觀察到樣品的自然共振吸收峰,其共振頻率和峰值與樣品中的co含量有關(guān),co含量x=0.2的樣品的μ″峰值達(dá)6.579,相應(yīng)的反射功率損耗達(dá)41.796db,吸波性能良好,基本達(dá)到在共振頻率附近提高μ′、μ″和ε″值,同時(shí)降低ε′值的目的。

以2ghz頻率下材料磁導(dǎo)率的實(shí)部、虛部均大于10為研究目標(biāo),對(duì)co2z型平面六角鐵氧體材料,以磁導(dǎo)率理論計(jì)算表示式為基礎(chǔ),分析了飽和磁化強(qiáng)度ms、面內(nèi)各向異性場(chǎng)hφ、面外各向異性場(chǎng)hθ以及阻尼系數(shù)α對(duì)材料磁譜的影響。根據(jù)理論分析的結(jié)果,對(duì)co2z型平面六角鐵氧體材料,從配方、摻雜及工藝參數(shù)優(yōu)化等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,得到了一組滿足2ghz頻率下μ′、μ″>10的配方、摻雜及工藝條件。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,我們可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整材料磁導(dǎo)率、共振頻率及共振峰值的寬度,從而使研制的材料適用于更寬的頻率范圍。

單相多鐵性材料一般指鐵電性和鐵磁性共存的一類特殊功能材料。鐵電性和鐵磁性間的相互耦合導(dǎo)致外加磁場(chǎng)能影響其鐵電序或者外加電場(chǎng)能影響其磁有序。這種磁電耦合效應(yīng)使得諸多新型功能器件的實(shí)用成為可能,例如超敏傳感器、電寫磁讀技術(shù)、高密度四態(tài)存儲(chǔ),低能耗邏輯器件等。按鐵電性起源可以將單相多鐵性材料劃分為第一類和第二類多鐵性材料:第一類多鐵性材料中,鐵電序和磁有序的物理起源相互獨(dú)立;而第二類多鐵性材料的鐵電序來源于其特殊的磁有序結(jié)構(gòu)。六角鐵氧體作為第二類多鐵性材料中的典型代表,近十年來得到廣泛而深入的研究。歸納了近期六角鐵氧體多鐵性研究的主要進(jìn)展,介紹了其多鐵性起源、磁電耦合機(jī)制以及功能器件應(yīng)用方面的科研成果,并對(duì)六角鐵氧體多鐵性的研究進(jìn)行了展望。

采用檸檬酸鹽溶膠-凝膠法制備y型平面六角鐵氧體ba2co2fe12o22.x射線衍射分析(xrd)結(jié)合透射電鏡(tem)分析,對(duì)粉體的成分及晶粒形態(tài)進(jìn)行了表征.并結(jié)合熱重與差熱掃描分析(tg-dsc)和紅外光譜(ir)分析對(duì)鐵氧體的晶化過程進(jìn)行了研究.表征了高頻下y型鐵氧體ba2co2fe12o22電磁參數(shù)隨著頻率的變化,反映了其高頻吸收特性.

磁鉛石型六角鐵氧體（ｍｏ·６ｆｅ２ｏ３，ｍ＝ｂａ、ｓｒ）是重要的永磁材料和具有潛在應(yīng)用價(jià)值的磁記錄材料。本文綜述了近年來在磁鉛石型鐵氧體納米磁粉的合成與制備領(lǐng)域的一些最新研究進(jìn)展，包括化學(xué)共沉淀法、溶膠－凝膠法、水熱法、機(jī)械球磨法、玻璃晶化法、有機(jī)樹脂法、液體混合技術(shù)等，并對(duì)各種合成方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要評(píng)價(jià)。

綜述了離子取代與六角鐵氧體結(jié)構(gòu)、靜磁特性、微波吸收性能的關(guān)系。表明離子取代可以有效地控制六角鐵氧體的ms,ha等靜磁性能,改善其微波電磁性能,使其在亞毫米及毫米波段具有較好的微波吸收特性。對(duì)鐵氧體在ram材料中的發(fā)展進(jìn)行展望。

以fe2o3、baco3為原料,采用熔鹽法合成了bafe12o19(bam)六角鐵氧體,研究了煅燒溫度、反應(yīng)時(shí)間、熔鹽添加量r及fe3+/ba2+摩爾比對(duì)產(chǎn)物物相、顯微結(jié)構(gòu)及磁性能的影響.結(jié)果表明,熔鹽合成bam的反應(yīng)溫度低于750℃,中間產(chǎn)物為bafe2o4及bafe4o7.fe3+/ba2+摩爾比在10～11.5可得bam單相.熔鹽添加量r為1～3時(shí),所制bam顆粒為規(guī)則六角片狀.fe3+/ba2+摩爾比為11.5,煅燒溫度為1000℃時(shí)制得的bam的比飽和磁化強(qiáng)度為71.9a.m2/kg,接近其理論值72a.m2/kg.

摘　要:　采用陶瓷工藝制備co2z(ba3(co0.4zn0.6)2fe23.4o41)和bam(bafi1.4co1.4fe9.2o19)六角鐵氧體,二次球磨時(shí)摻雜少量bst(basrtio3)鐵電材料,對(duì)比研究了bst摻雜對(duì)z型和m型鐵氧體在1mhz~1ghz頻率范圍內(nèi)相對(duì)復(fù)磁導(dǎo)率(μr=μr′iμr″)的影響。bst的摻雜使z型鐵氧體μr增大,共振頻率點(diǎn)移向低頻;使m型鐵氧體的μr減小,共振頻率點(diǎn)移向高頻。通過對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)和磁參數(shù)的測(cè)試分析,討論了bst摻雜對(duì)z型和m型鐵氧體復(fù)磁導(dǎo)率不同影響的作用機(jī)理。

采用普通陶瓷工藝制備了ba（znti）xfe12-2xo19多晶六角鐵氧體。隨著x值增大，比飽和磁化強(qiáng)度σs值減小，居里溫度下降，磁晶各向異性場(chǎng)ha減小，介電常數(shù)ε'增加。

采用固相反應(yīng)法制備z型六角鐵氧體(ba1-xsrx)3co2fe24o41材料。研究了sr2+取代對(duì)z型六角鐵氧體顯微結(jié)構(gòu)和電磁性能的影響。結(jié)果表明,sr2+取代量x≤0.5時(shí),隨著取代量的增加,平均晶粒尺寸和燒結(jié)密度增加,1200℃燒結(jié)時(shí),材料的起始磁導(dǎo)率從x=0的4.8增加到x=0.5的16.5,同時(shí)矯頑力減小;進(jìn)一步增加取代量時(shí),材料的起始磁導(dǎo)率下降,并且其矯頑力增大。x=0.5時(shí),材料具備高的磁導(dǎo)率(1250℃燒結(jié)時(shí)為17)、較高的截止頻率fr和磁品質(zhì)因數(shù)q,以及較低的矯頑力hc。

　用共沉淀方法制備了zn2w型鐵氧體,通過xrd、sem研究了熱工制度對(duì)zn2w型鐵氧體晶體形成和結(jié)構(gòu)的影響。利用快速升溫、慢速冷的方法獲得了晶型完整的平面六角zn2w型鐵氧體。

報(bào)道了通過bi2o3的摻雜而獲得的在較低溫度(870℃左右)下燒成的y型平面六角結(jié)構(gòu)軟磁鐵氧體的燒結(jié)工藝、結(jié)構(gòu)特征及其磁導(dǎo)率和介電常數(shù)的頻率特性。研究發(fā)現(xiàn)cu、zn摻雜的co2y型軟磁鐵氧體材料(ba2co1.2-xznxcu0.8fe12o22)在甚高頻段具有良好的磁性能和介電性能,且此種材料燒結(jié)溫度低,易于實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié),是一種可以用于甚高頻段的理想的軟磁材料。

用固相反應(yīng)法制備了(ba3co2fe24o41)z型六角鐵氧體材料。對(duì)燒成過程(預(yù)燒溫度、燒結(jié)溫度及保溫時(shí)間、降溫方式)及預(yù)處理工藝進(jìn)行了研究。提出了制備該類材料的理想工藝條件,即適當(dāng)延緩預(yù)燒升溫速度、降低燒結(jié)溫度、縮短保溫時(shí)間、控制合理的降溫方式可使材料性能明顯改善。

綜述了近年來超高頻用z型六角鐵氧體材料的研究現(xiàn)狀,著重討論了z型六角鐵氧體的低溫?zé)Y(jié)及其應(yīng)用。采用固相反應(yīng)法制備的低溫?zé)Y(jié)z型六角鐵氧材料的磁導(dǎo)率較低(2~4),而溶膠-凝膠法制備的材料的磁導(dǎo)率一般在5~8,但存在成本高、污染環(huán)境等問題。并從應(yīng)用的角度對(duì)z型六角鐵氧體電磁性能的改善途徑進(jìn)行了總結(jié)。

　采用陶瓷工藝制備co2z(ba3(co0.4zn0.6)2fe23.4o41)六角鐵氧體,通過二次球磨摻雜少量bst(basrtio3)鐵電材料。研究bst摻雜對(duì)z型鐵氧體的燒結(jié)溫度、相結(jié)構(gòu)、晶粒生長(zhǎng)及其在頻率1mhz～1ghz的動(dòng)態(tài)相對(duì)復(fù)介電常數(shù)(εr=ε′r-iε″r)和相對(duì)復(fù)磁導(dǎo)率(μr=μ′r-iμ″r)的影響。結(jié)果表明:在bst摻雜量為co2z一次預(yù)燒料重量比的0～1.5%內(nèi),隨bst含量增加,形成在z型六角結(jié)構(gòu)相生長(zhǎng)同時(shí),伴生m相六角結(jié)構(gòu)和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的多相結(jié)構(gòu);六角結(jié)構(gòu)晶粒明顯長(zhǎng)大,材料密度增加;μr和εr增大;鐵磁共振和鐵電共振頻率點(diǎn)移向低頻。當(dāng)bst摻雜量為1.5%、頻率1mhz時(shí),μ′r=28,ε′r=100,相對(duì)于純相co2z材料μ′r和ε′r明顯提高。

采用噴射-沉淀法制備了納米晶ni-zn鐵氧體粉料。在10~110mhz通過agilent阻抗儀測(cè)量納米晶ni-zn鐵氧體/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料磁導(dǎo)率。結(jié)果表明:600℃下煅燒1.5h,噴射-共沉淀法制備nizn鐵氧體晶粒尺寸約為30nm;隨著環(huán)氧樹脂含量減少和成型壓力增大,納米晶ni-zn鐵氧體/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料磁導(dǎo)率實(shí)部μ'逐漸增大、虛部μ″逐漸減小;相同工藝條件下,ni-zn鐵氧體晶粒尺寸增大,磁導(dǎo)率實(shí)部μ'逐漸增大而虛部μ″減小,納米ni0.4zn0.6fe2o4具有最佳磁導(dǎo)率。

文章通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)(sparkplasmasintering,簡(jiǎn)稱sps),燒結(jié)由化學(xué)沉淀法制備的zn0.5ni0.5fe2o4包覆的純fe微米級(jí)顆粒,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:經(jīng)化學(xué)包覆后燒結(jié)的塊體復(fù)合材料較純鐵矯頑力明顯降低具有優(yōu)異軟磁性能。

采用熔鹽法制備單相baco2fe16o27(co2w)六角鐵氧體,探討燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間及熔鹽與反應(yīng)物質(zhì)量比(r)對(duì)產(chǎn)物物相的影響,研究了co2w鐵氧體的靜磁性能及微波吸收性能。結(jié)果表明,單相co2w合成條件的溫度為1250℃,保溫時(shí)間為4h,熔鹽與反應(yīng)物質(zhì)量比r=3。co2w鐵氧體比飽和磁化強(qiáng)度、剩余磁化強(qiáng)度和矯頑力分別為60.76(a·m2)/kg、3.78(a·m2)/kg和70.7×79.6a/m。與溶膠-凝膠法相比,熔鹽法制備的co2w鐵氧體具有更好的吸波性能。利用熔鹽法制備鐵氧體是提高以鐵氧體為吸收劑的復(fù)合材料吸波性能的潛在途徑。