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MnZn铁氧体作为一种重要的软磁材料,具有宽温、高磁导率、高饱和磁感应强度和低功耗等特点,已被广泛应用到功率变压器、轭流线圈、滤波器、记录磁头和传感器等。随着科学技术的迅速发展,电子设备趋向于小型化、轻量化和薄型化,这对MnZn铁氧体的性能要求也就越来越高。因此,如何制备出高性能的MnZn铁氧体也成为了国内外软磁材料的研究重点。为了改进传统固相反应法固有的成分不均和晶粒粗化等缺点,本论文采用溶胶凝胶自燃法制备了纳米晶MnZn铁氧体粉体,然后直接造粒进行烧结,研究烧结工艺和液相掺杂对MnZn铁氧体性能的影响。
第一章综述了铁氧体材料的研究现状和纳米技术在磁性材料中应用;介绍了当前铁氧体的粉体制备方法和烧结方式;介绍了掺杂剂的类型和作用机理。在此基础上,针对传统铁氧体制备工艺的缺陷,提出了溶胶-凝胶自燃法制备纳米晶MnZn铁氧体粉体和对其进行烧结的新工艺。
第二章介绍了MnZn铁氧体的磁性理论基础,并说明了MnZn铁氧体粉体的制备流程与烧结工艺。
第三章研究了不同的升温速率和烧结温度对MnZn功率铁氧体性能的影响。研究表明采用直接烧结的方法能显著降低烧结温度,在烧结温度高于900℃后,采用升温速率为1.5℃/min的慢升温烧结,能提高样品的磁性能。
第四章研究了液相掺杂不同助熔剂对MnZn功率铁氧体性能的影响。研究表明Bi2O3和V2O5都有促进晶粒生长的作用,并且能够提高样品的密度、初始磁导率,降低功耗。但是添加V2O5的效果都要好于Bi2O3。
第五章研究了液相掺杂高电阻率物质对MnZn功率铁氧体性能的影响。研究表明加入0.04wt%的CaO能降低样品的功耗,但是样品的密度和初始磁导率也有所下降。在CaO的加入量为0.04wt%时,即使添加微量的SiO2(即0.0025wt%),也会导致样品的密度和初始磁导率降低,同时功耗增加;在CaO的加入量为0.04wt%时,再加入0.05wt%的Ta2O5,能提高样品的密度和初始磁导率,降低样品的功耗。以上研究表明SiO2不适合液相掺杂,而Ta2O5在液相掺杂下,可以取得很好的效果。
第六章对本论文的工作给予了总结,并对未来研究进行了展望。