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。

低温烧结Z型平面六角结构铁氧体研究

采用两种氧化物低温烧结工艺合成Ｚ 型平面六角结构铁氧体材料，研究了不同预烧工艺对低温合成Ｚ 型平面六角结构铁氧体材料的影响；通过ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＨＰ４１９１Ａ 研究了材料的结构、晶粒形态及有关磁性能（ μ、Ｑ） ；探讨了影响低温烧结铁氧体材料磁性能的可能因素。

掺杂对平面六角Z型铁氧体晶相组成及磁性能的影响

着重探讨不同种类及含量的烧结助剂在烧结过程中对Ba1.5Sr1.5Co2Fe24O41相结构的影响,当Bi2O3的添加量(质量分数)为0.5%时,它具有促进烧结和提高磁导率的作用,且主晶相为Z相。随着添加量的增加,Z相逐渐减少,M和Y相成为主晶相。若添加LiF,则使Z相更难于形成。而磁导率的变化则取决于主晶相结构。

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。

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。

平面六角晶系铁氧体混合材料涂层的优良吸波特性

对W型和Y型复合组分平面六角晶系铁氧体的制备及两者混合材料涂层的吸波特性进行了研究 ,并对其复相对介电系数和复相对磁导率以及吸收衰减量随微波信号频率、掺杂Co2 + 、Ti4 + 含量、涂层厚度的变化进行了测试和分析 ,发现当表示含杂量的x =0 .75 ,y =0 .4时 ,铁氧体的吸波性能最佳 ,其匹配厚度为 1.64mm ,吸收衰减量最大可达 3 7.5dB。

六角型铁氧体吸波材料的研究

研究六角型多晶铁氧体吸波材料的设计和工艺，采用离子联合取代的方法，制得的吸波材料为Ｂａ（Ｃｏ２ＴｉＺｎ）ｘＦｅ１２－４ｘＯ１９系列．该种材料具有很好的性能和电磁参数，能在２—３ｃｍ（８—１８ＧＨｚ）波段范围内具有１０ｄＢ带宽为４．２４—５．５ＧＨｚ的吸波性能．采用Ｘ射线分析与扫描电镜形貌分析，两者完全符合预计的结果．

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。

W型六角晶系铁氧体和钛酸钡共混制备吸波材料

为拓宽材料在微波频段下的吸波频带,制备了W型六角晶系铁氧体和BaTiO3粉体,通过XRD、SEM对产物的晶体结构和微观形貌进行分析;采用矢量网络分析仪测试了W型六角晶系铁氧体、BaTiO3及其复合物在2～14GHz的电磁参数,在2.8 mm下计算分析材料的吸波性能并对吸波原理进行分析。结果表明:W型六角晶系铁氧体在8～11 GHz频段内有较好的吸波性能(最小反射率为-48 dB);BaTiO3比例为25%的W型六角晶系铁氧体/BaTiO3复合物在保持较好的吸收性能(最小反射率为-31 dB)的同时,具有较宽的吸波频宽(小于-10 dB),为7GHz(7～14 GHz)。

六角晶系BaZnCoTi-W型铁氧体的吸波性能研究

用化学共沉淀法制备了六角晶系BaZnCoTi-W型铁氧体吸波材料，对其微结构和微波吸收性能进行了测试分析．实验发现这种材料在6—30GHz全频段内吸收衰减小于一8dB，同时出现了3个吸收峰，而且相关性能参量都满足实用要求．初步认为3个吸收峰分别由畴壁共振、自然共振以及电极化共振吸收效应引起的．

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。

甚高频片式电感用低温烧结平面六角软磁铁氧体的电磁性能

采用BPb玻璃为助烧剂,870℃烧结Y型平面六角结构软磁铁氧体,分析其烧结工艺、显微结构及起始磁导率和介电常数的频率特性。研究发现,含Co、Zn、Cu的Y型铁氧体材料(Ba_2Me_2Fe_(12)O_(22),Me=Co、Zn、Cu)在甚高频段具有良好的磁性能,采用BPb玻璃为助烧剂可有效地实现此种材料的低温烧结,并大大改善其介电性能。

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。

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。

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。

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。

W型六角铁氧体的研制

采用化学共沉与高温助熔相结合的工艺制备了 W 型六角晶系铁氧体—Ba(Zn_(1-x)CO_x)_2Fe_(16)O_(27)。对不同烧结温度,其物相组成的变化,比饱和磁化强度σ、磁晶各向异性场 H_A~θ随 Co^(2+)取代值 x 的变化以及晶粒形貌进行了测试和分析。结果表明:在烧结温度1250℃,保温0.5h 的条件下,测得纯相 W 型材料;当 x=0.45左右时,Ba(Zn_(1-x)Co_x)_2Fe_(16)O_(27)的磁矩从优方向由单轴过渡到平面。

FeSiAlCr合金/W型六角晶系Ba铁氧体复合粉体的制备及微波特性

以雾化Fe85Si2Al6Cr7粉和溶胶凝胶法制备的W型六角晶系Ba1Co0.9Zn1.1Fe16O27铁氧体粉末为原料,通过高能球磨复合改性得到FeSiAlCr合金/W型六角晶系Ba铁氧体复合粉体。采用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对该粉体的微结构和形貌进行分析和观察,利用微波矢量网络分析仪系统测定粉体试样在2~18 GHz频段内的复介电常数和复磁导率以及吸波涂层试样板的吸波性能,研究该复合粉体的微波电磁特性和电磁损耗性能。结果表明,FeSiAlCr合金/W型六角晶系Ba铁氧体复合粉体颗粒保持W型铁氧体的六角片状晶粒形貌和微结构;其ε′、ε″、μ′和μ″均高于W型铁氧体而低于Fe合金的对应值;FeSiAlCr合金含量与复合材料的磁损耗和介电损耗的相对强弱密切相关,Fe合金含量适中的复合材料,其吸波涂层厚度为2 mm时,在2~18 GHz全频段的吸波性能高于20 dB,峰值点达50 dB。

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。

纳米六角晶型吸波铁氧体的制备与性能研究

电磁辐射污染是当代社会中一个日渐增长的环境问题。它主要集中在微波波段。通常克服电磁污染的方法有屏蔽和吸收。铁氧体是一种较为常用的微波吸收材料。为了获得高性能的微波吸收材料,釆用柠檬酸盐溶胶-凝胶法来制备掺杂有金属离子的纳米六角晶型铁氧体。铁氧体的晶型通过X衍射得到证实,晶粒尺寸則通过原于力显微镜验证。最后测试了该铁氧体的吸波能力。微波场中强度的分贝损耗在10～25dB。它能够有效地吸收环境中的电磁波。