Co_(2)Z型六角铁氧体的制备及表征开放性实验设计

开放性实验设计是培养学生的综合能力和创新意识的重要手段。本文以Co_(2)Z型六角铁氧体制备及表征的开放实验为例,从文献调研、实验方案的拟定、实验室动手操作、实验现象观察、结果分析及思考等方面,培养学生的基本实验操作能力,提升综合运用所学知识及技能,解决问题的能力,为今后从事与材料相关科学研究、技术开发和工艺设计等方面的工作奠定坚实基础。

多铁性Z型六角铁氧体的制备及微波电磁特性

多铁性六角铁氧体材料中共存的铁电有序和磁有序以及电、磁损耗协同机制为新型电磁波吸收材料的设计提供思路。采用溶胶凝胶法成功制备Co位Zn元素掺杂的Z型六角铁氧体Sr_(3)Co_(2-x)Zn_(x)Fe_(24)O_(41)(x=0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0)材料体系。结果表明,所制备的样品呈不规则片状结构,平均颗粒尺寸为几微米左右。x=0.8样品在频率为11.04 GHz,厚度为7.5 mm时最小反射损耗达到-42.4 dB。样品x=1.6在频率为7.84 GHz,厚度为4.0 mm时,其最小反射损耗和有效吸收带宽分别为-23.2 dB和2.32 GHz(6.00~8.32 GHz),且该样品在12.4 GHz,厚度为6.5 mm时,最小反射损耗值为-38.0 dB,其吸波特性主要源于磁损耗和介电损耗的协同损耗作用。单相的Zn掺杂Z型六角铁氧体材料在强吸收高性能吸波剂领域具有潜在的研究价值。

Ba_(0.4)Sr_(1.6)Mg_(2)Fe_(12)O_(22)Y-type六角铁氧体的制备及磁性能

针对Y型六角铁氧体Ba_(0.4)Sr_(1.6)Mg_(2)Fe_(12)O_(22)单相多晶样品的固相法制备工艺及磁性能进行研究。通过粉末X射线衍射表征Y型六角铁氧体Ba_(0.4)Sr_(1.6)Mg_(2)Fe_(12)O_(22)单相多晶样品的物相及晶体结构,实验结果表明,当烧结温度为1120~1160℃,有M相产生,随着温度升高,M相的衍射峰逐渐减小;当烧结温度达到约1170℃时,得到Y型六角铁氧体Ba_(0.4)Sr_(1.6)Mg_(2)Fe_(12)O_(22)的单相。通过扫描电子显微镜及能谱研究样品的微观结构、形貌及成分,统计结果表明,Ba_(0.4)Sr_(1.6)Mg_(2)Fe_(12)O_(22)铁氧体呈现拉长的六角形形貌,平均晶粒尺寸约3μm,同时还存在小的颗粒,且2种形貌的成分相同。利用综合物性测量系统对样品的磁特性进行表征,发现在330 K和90 K温度附近存在2种磁性异常,分析表明,330 K附近的磁性异常对应锥形磁结构相变,90 K附近的磁性异常对应自旋玻璃相变。Y型六角铁氧体Ba_(0.4)Sr_(1.6)Mg_(2)Fe_(12)O_(22)锥形磁相变的磁有序温度高于室温,为室温下磁电耦合提供可能。

La、Co掺杂调控Sr-M六角铁氧体磁性能及高频铁磁共振线宽

本研究基于磁场成型技术制备了高矫顽力、高剩磁比的Sr-M六角铁氧体;研究了La、Co掺杂对Sr-M六角铁氧体饱和磁化强度、剩磁比、矫顽力等的影响;采用共面波导系统通过扫频方式测试不同La、Co掺杂Sr-M六角铁氧体的高频铁磁共振线宽,研究了样品的共振频率、各向异性场和铁磁共振线宽。研究表明,样品具有明显的各向异性且大于19 KOe,2 T下易磁化轴剩磁比都在0.88以上,饱和磁化强度和矫顽力随掺杂量的增加而增大;铁磁共振测试显示样品的共振频率、各向异性场随La、Co掺杂量的增加先升高后减小;样品的共振频率在62~66 GHz之间,当测试频率大于60 GHz,扫频的数据才会出现明显的铁磁共振线宽吸收峰,且高频铁磁共振线宽在1000 Oe以上。

M相六角铁氧体的固相法与溶胶凝胶法制备及磁电性能

为探究BaFe_(10.2)Sc_(1.8)O_(19)样品在室温下的磁电耦合性能,使用固相法和溶胶-凝胶法制备BaFe_(10.2)Sc_(1.8)O_(19)样品。使用X射线衍射仪确定物相结构,样品均为单相多晶体,其空间群是P63/mmc。使用场发射扫描电镜观察表面形貌,固相法制备的样品成分分布不均匀,存在“富钪相”;溶胶凝胶法制备的样品的成分分布均匀,晶粒呈六角形貌,晶粒尺寸约3~5μm。分别对溶胶凝胶法和固相法制备的样品的磁性进行研究,结果表明,固相法在250 K左右发生相转变,室温下的磁滞迴线并未表现出磁电耦合的行为;而溶胶凝胶法制备的样品在330 K附近发生磁相变,结合此相变点上下温度的磁滞迴线的研究,表明该相变对应亚铁磁到锥形磁结构的变化。磁电容和磁化强度随磁场类似的变化关系表明,该锥形磁结构能够诱导铁电极化,这可以根据反DM相互作用来理解。

毫米波环行器平面化进展及自偏置六角铁氧体研究述评

综合报道了最近国内外毫米波环行器的小型化、平面化进展,比较了自偏置及外场偏置微带环行器的性能,讨论了自偏置环行器插入损耗大的问题。回顾了近年来M型与W型六角铁氧体毫米波材料性能与离子代换的关系等研究动态;分析了微波频率下自偏置六角铁氧体的电磁损耗--铁磁共振线宽△H和介电损耗角正切tanδe的研究现状,讨论了BaM铁氧体△H的来源及进一步降低△H的途径--减小固相反应不完全致宽;阐明了减小器件插入损耗的关键在于降低非共振有效线宽△Heff,分析了BaM单晶较高△Heff产生的原因,提出了减小BaM多晶/单晶有效线宽的途径。最后讨论了有应用潜力的几种厚膜六角铁氧体制备工艺,包括液相外延、丝网印刷、低温共烧等。

BST掺杂对M/Z型六角铁氧体复磁导率(1MHz^1GHz)的影响

摘 要: 采用陶瓷工艺制备 Co2Z ( Ba3 ( Co0.4Zn0.6)2Fe23.4O41)和BaM(BaFi1.4Co1.4Fe9.2O19)六角铁氧体,二次球磨时掺杂少量 BST(BaSrTiO3 )铁电材料,对比研究了 BST 掺杂对 Z 型和 M 型铁氧体在1MHz~ 1GHz 频率范围内相对复磁导率(μr =μr′ iμr″)的影响。BST的掺杂使Z型铁氧体μr 增大,共振频率点移向低频;使M型铁氧体的μr 减小,共振频率点移向高频。通过对其微观结构和磁参数的测试分析,讨论了 BST掺杂对 Z型和 M型铁氧体复磁导率不同影响的作用机理。

离子取代与六角铁氧体RAM的结构及微波吸收性能

综述了离子取代与六角铁氧体结构、静磁特性、微波吸收性能的关系。表明离子取代可以有效地控制六角铁氧体的MS,HA等静磁性能,改善其微波电磁性能,使其在亚毫米及毫米波段具有较好的微波吸收特性。对铁氧体在RAM材料中的发展进行展望。

Nb_2O_5掺杂Co_2Z六角铁氧体的烧结行为和电磁特性(英文)

采用固相反应法制备Nb2O5掺杂Co2Z六角铁氧体[Ba3(Co0.4Zn0.6)2Fe24O41,Z-型]。通过显微结构观察和电磁性能的测试分析,研究了不同Nb2O5掺量对Z-型铁氧体烧结特性和电磁特性的影响。结果表明:由于Nb5+固溶于铁氧体中,增加了空穴浓度,使体扩散加剧,进而促进材料的烧结。适当添加Nb2O5可提高样品的致密化程度,改善Z-型六角铁氧体的显微结构和电磁特性。在Nb2O5掺量为Co2Z一次预烧料质量(下同)的0～0.8%内,随Nb2O5掺量增加,在Z-型六角结构相生长的同时,伴生M-相六角结构。六角结构致密度增加,磁导率增大,铁磁共振频率点移向低频。掺量为0.8%Nb2O5的样品在1260℃烧结6h,得到材料的相对密度为95%左右,起始磁导率为33,高μQ积,低损耗角tgδ和矫顽力Hcb。

低温烧结Cu、Zn掺杂Co_2-Y平面六角铁氧体及其频率特性

报道了通过Bi2 O3的掺杂而获得的在较低温度(870℃左右 )下烧成的Y型平面六角结构软磁铁氧体的烧结工艺、结构特征及其磁导率和介电常数的频率特性。研究发现Cu、Zn掺杂的Co2 Y型软磁铁氧体材料 (Ba2 Co1 .2 -xZnxCu0 .8Fe1 2O2 2 )在甚高频段具有良好的磁性能和介电性能 ,且此种材料烧结温度低 ,易于实现低温烧结 ,是一种可以用于甚高频段的理想的软磁材料。

熔盐法制备单相Co2W六角铁氧体及电磁性能研究

采用熔盐法制备单相BaCo2Fe16O27(Co2W)六角铁氧体,探讨烧结温度、保温时间及熔盐与反应物质量比(R)对产物物相的影响,研究了Co2W铁氧体的静磁性能及微波吸收性能。结果表明,单相Co2W合成条件的温度为1250℃,保温时间为4h,熔盐与反应物质量比R=3。Co2W铁氧体比饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力分别为60.76(A·m2)/kg、3.78(A·m2)/kg和70.7×79.6A/m。与溶胶-凝胶法相比,熔盐法制备的Co2W铁氧体具有更好的吸波性能。利用熔盐法制备铁氧体是提高以铁氧体为吸收剂的复合材料吸波性能的潜在途径。

Zn_2-W型六角铁氧体制备工艺对晶体结构的影响

用共沉淀方法制备了Zn2 W型铁氧体,通过XRD、SEM研究了热工制度对Zn2 W型铁氧体晶体形成和结构的影响。利用快速升温、慢速冷的方法获得了晶型完整的平面六角Zn2 W型铁氧体。

熔盐合成BaFe_(12)O_(19)六角铁氧体及磁性能研究

以Fe2O3、BaCO3为原料,采用熔盐法合成了BaFe12O19(BaM)六角铁氧体,研究了煅烧温度、反应时间、熔盐添加量R及Fe3+/Ba2+摩尔比对产物物相、显微结构及磁性能的影响.结果表明,熔盐合成BaM的反应温度低于750℃,中间产物为BaFe2O4及BaFe4O7.Fe3+/Ba2+摩尔比在10～11.5可得BaM单相.熔盐添加量R为1～3时,所制BaM颗粒为规则六角片状.Fe3+/Ba2+摩尔比为11.5,煅烧温度为1000℃时制得的BaM的比饱和磁化强度为71.9A.m2/kg,接近其理论值72A.m2/kg.

共沉淀法合成Zn掺杂Co_2-Y平面六角铁氧体粉的热力学分析

通过对Me(Ba2+,Zn2+,Co2+,Fe3+)-CO32--NH3-H2O体系进行热力学分析,得到不同的总碳浓度(cC)和总氮浓度(cN)时各金属离子总浓度(cMe)与pH值关系,由此确定4种金属离子共沉淀完全的pH值范围。热力学分析表明:以Na2CO3和NH3·H2O作沉淀剂,用共沉淀法合成Zn掺杂Co2-Y平面六角铁氧体粉时,体系pH值由Ba2+和Zn2+沉淀完全的酸度条件决定,而两者取决于cC和cN的相对关系;当cC>1.000mol·L-1、cN<0.100mol·L-1时,控制pH值在8～12范围内,即可确保共沉淀完全。

准微波频段应用的Co_2Z型平面六角铁氧体材料

以2GHz频率下材料磁导率的实部、虚部均大于10为研究目标,对Co2Z型平面六角铁氧体材料,以磁导率理论计算表示式为基础,分析了饱和磁化强度Ms、面内各向异性场Hφ、面外各向异性场Hθ以及阻尼系数α对材料磁谱的影响。根据理论分析的结果,对Co2Z型平面六角铁氧体材料,从配方、掺杂及工艺参数优化等方面进行实验研究,得到了一组满足2GHz频率下μ′、μ″>10的配方、掺杂及工艺条件。理论分析和实验结果表明,我们可以在一定范围内调整材料磁导率、共振频率及共振峰值的宽度,从而使研制的材料适用于更宽的频率范围。

低温烧结Ba_2Co_(1.2-x)Zn_xCu_(0.8)Fe_(12)O_(22)Y型六角铁氧体研究

采用固相反应法制备了Ba2Co1.2-xZnxCu0.8Fe12O22Y型六角铁氧体,研究了材料配方、制备工艺(球磨时间、缺铁量、升温速度、保温时间等)等对六角铁氧体显微结构和磁性能的影响。结果表明,球磨时间、保温时间以及配方的Zn含量对Y型铁氧体的起始磁导率有显著影响,同时氧化铁的用量和烧结过程的升温速度也对材料的起始磁导率和品质因数影响显著。通过工艺参数的优化,获得了在甚高频段应用的具有较高磁导率的低烧Y型铁氧体材料。

Y型六角铁氧体Ba2Co2-xZnxFe12O22的软化学合成与表征

以金属硝酸盐为原料,乙二胺四乙酸(ED-TA)为络合剂,采用络合法制备了一系列Zn2+取代Co2Y型铁氧体。探讨了焙烧温度和取代离子Zn2+浓度对产物的结构和磁学性质的影响。采用XRD、FT∑IR、VSM和阻抗分析对样品的结晶行为、结构和磁学性质进行了表征。结果表明在1000℃相对较低的温度下可以获得单相的Y型六角铁氧体,Zn2+对Co2+取代使得晶胞参数增加,磁化强度和矫顽力发生变化。磁晶各向异性的降低导致了共振峰向低频方向的移动和磁导率实部的增加。

Co替代Y型六角铁氧体粉末在X波段的吸波特性

采用固相反应方法制备了Ba2Zn1.6-xCoxCu0.4Fe12O22(x=0,0.2,0.4,0.6)铁氧体粉末,将粉末在1050℃下退火4小时。利用X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)以及矢量网络分析仪研究了退火样品的晶体结构及其在8.2～12.5GHz波段的微波吸收特性。XRD分析表明样品为Y型六角铁氧体。VSM及微波矢量网络测量表明,掺Co样品的介电常数实部ε′的平均值由不掺时的6.5降为5.0。随着Co替代量的增加,样品的饱和磁化强度和剩磁不断增大;矫顽力先维持在62～70Oe之间,至Co含量x=0.6时迅速增为315.5Oe。在磁导率虚部μ″谱中观察到样品的自然共振吸收峰,其共振频率和峰值与样品中的Co含量有关,Co含量x=0.2的样品的μ″峰值达6.579,相应的反射功率损耗达41.796dB,吸波性能良好,基本达到在共振频率附近提高μ′、μ″和ε″值,同时降低ε′值的目的。

Sr^(2+)取代对Z型六角铁氧体性能的影响

采用固相反应法制备Z型六角铁氧体(Ba1-xSrx)3Co2Fe24O41材料。研究了Sr2+取代对Z型六角铁氧体显微结构和电磁性能的影响。结果表明,Sr2+取代量x≤0.5时,随着取代量的增加,平均晶粒尺寸和烧结密度增加,1200℃烧结时,材料的起始磁导率从x=0的4.8增加到x=0.5的16.5,同时矫顽力减小;进一步增加取代量时,材料的起始磁导率下降,并且其矫顽力增大。x=0.5时,材料具备高的磁导率(1250℃烧结时为17)、较高的截止频率fr和磁品质因数Q,以及较低的矫顽力Hc。

Y型六角铁氧体的晶化过程研究及性能表征

采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法制备Y型平面六角铁氧体Ba2Co2Fe12O22.X射线衍射分析(XRD)结合透射电镜 (TEM)分析,对粉体的成分及晶粒形态进行了表征.并结合热重与差热扫描分析(TG-DSC)和红外光谱(IR)分析对 铁氧体的晶化过程进行了研究.表征了高频下Y型铁氧体Ba2Co2Fe12O22电磁参数随着频率的变化,反映了其高频吸 收特性.