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。

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。

掺杂SiO_2的低温烧结Ba_3(Co_(0.4)Zn_(0.6))_2Fe_(24)O_(41) Z型六角铁氧体材料

为了改善低温烧结Z型六角铁氧体Ba3(Co0.4Zn0.6)2Fe24O41材料的电磁性能,向体系中引入了SiO2,研究了掺杂SiO2对此材料在低温烧结时的显微结构和高频电磁性能的影响。发现SiO2的加入减小了晶粒的尺寸,使得其起始磁导率降低,但与此同时,SiO2的引入能够降低该体系在高频时的介电常数并提高其品质因数。

水热法合成的Z型六角铁氧体Sr_3Co_2Fe_(24)O_(41)

Z型六角铁氧体(Sr_3Co_2Fe_(24)O_(41))因其在室温低场下表现出较为明显的磁电效应以及优异的高频软磁性能,具有相当大的应用潜力。以硝酸铁、硝酸锶、硝酸钴以及氢氧化钠为原料,采用水热合成法合成了纯净的Z型六角铁氧体。探究了水热反应温度(Th)、水热反应时间(th)、氢氧根与硝酸根摩尔比R(OH^-/NO_3^-)=3y∶1)、锶离子铁离子摩尔比(R(Sr^(2+)/Fe^(3+))=x∶8)、烧结温度Ts及烧结保温时间ts等因素对产物的影响。经过参数优化后,成功制得了纯净的Z型六角铁氧体,并且所制得的Z型六角铁氧体具有自体取向的趋势,其在(00l)方向的取向度从原来的9.6%变为66.2%。

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。

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。

Ir^(4+)掺杂Co_2Z平面六角软磁铁氧体的磁性能

采用普通陶瓷工艺制备了Ir4+掺杂的Co2Z型平面六角铁氧体,研究了少量Ir4+掺杂对Co2Z型铁氧体材料结构和磁性能的影响。结果表明,少量掺杂Ir4+的Co2Z型铁氧体仍具有单相的Z型平面六角结构,其磁导率实部μ′明显提高。随着烧结温度的提高,材料的磁导率实部μ′增大,但截止频率下降。在1275℃烧结的掺杂Ir4+铁氧体样品,其μ′达到16.5,截止频率仍>1GHz,具有较好的高频性能。

添加Bi_2O_3的Bi(Co)、Zn取代Z型六角铁氧体低温烧结研究

采用固相反应法制备了添加Bi2O3的Bi(Co)、Zn取代Z型六角铁氧体材料。样品通过XRD、SEM进行表征,并用阻抗分析仪研究了材料的电磁性能。实验表明,少量的Bi取代不会影响Z相形成,但可以明显降低成相温度;另外Zn取代可以提高起始磁导率。最佳实验组分为Ba3-xBixCo2+x-y Zny Fe24-xO41(x=0.15,y=0.8),该组份加入2wt%的Bi2O3作助烧剂、900℃烧结,可获得起始磁导率为4.2的低温烧结材料。

BBSZ玻璃掺杂对Co_2Y六角铁氧体低温烧结及电磁性能的影响

采用固相反应法制备Ba2Co0.2Zn0.9Cu0.9Fe12O22(Co2Y)铁氧体粉末,通过添加不同量的Bi2O3-H3BO3-SiO2-ZnO(BBSZ)玻璃在不同温度下进行烧结,研究掺杂BBSZ玻璃对Co2Y六角铁氧体材料的烧结行为、显微结构和电磁性能的影响。结果表明,适量的BBSZ玻璃掺杂能得到晶粒均匀、结构致密的Co2Y铁氧体材料,起到良好的低温助烧作用。BBSZ玻璃掺杂为0.8wt%的Co2Y型铁氧体在900℃获得较好的电磁性能及致密性:ρ=5.33g/cm3,μi=9.19,ε=18.13,tanδμ(200MHz)=0.0235,tanδε(200MHz)=0.0018。

BST掺杂对Co_2Z六角铁氧体相结构及动态电磁参数的影响

采用陶瓷工艺制备Co2Z(Ba3(Co0.4Zn0.6)2Fe23.4O41)六角铁氧体,通过二次球磨掺杂少量BST(BaSrTiO3)铁电材料。研究BST掺杂对Z型铁氧体的烧结温度、相结构、晶粒生长及其在频率1MHz～1GHz的动态相对复介电常数(εr=ε′r-iε″r)和相对复磁导率(μr=μ′r-iμ″r)的影响。结果表明:在BST掺杂量为Co2Z一次预烧料重量比的0～1.5%内,随BST含量增加,形成在Z型六角结构相生长同时,伴生M相六角结构和钙钛矿结构的多相结构;六角结构晶粒明显长大,材料密度增加;μr和εr增大;铁磁共振和铁电共振频率点移向低频。当BST掺杂量为1.5%、频率1MHz时,μ′r=28,ε′r=100,相对于纯相Co2Z材料μ′r和ε′r明显提高。

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。

超高频用Z型六角铁氧体的应用及研究现状

综述了近年来超高频用Z型六角铁氧体材料的研究现状,着重讨论了Z型六角铁氧体的低温烧结及其应用。采用固相反应法制备的低温烧结Z型六角铁氧材料的磁导率较低（2~4）,而溶胶-凝胶法制备的材料的磁导率一般在5~8,但存在成本高、污染环境等问题。并从应用的角度对Z型六角铁氧体电磁性能的改善途径进行了总结。

甚高频段应用的Co_2-Z型铁氧体材料研究

采用普通陶瓷工艺,制备了适用于甚高频段(UHF)的Co_2-Z型六角晶系铁氧体材料。通过测量这种材料的复数磁导率μ的频散特性,发现其共振频率可达3GHz以上。测试不同烧结温度下的样品的磁谱表明,随着烧结温度的上升,复数磁导率μ的实部μ′上升,但共振频率f_r和截止频率f_c均下降。SEM照片显示,这是由于晶粒随烧结温度升高而长大所致。

Bi_2O_3-MgO掺杂对Z型六方铁氧体电磁性能的影响

采用固相反应法,制备了Ba3(Co0.4Zn0.6)2Fe24O4Z型六方铁氧体。研究了Bi2O3-MgO复合掺杂对低温烧结Ba3(Co0.4Zn0.6)2Fe24O4Z型六方铁氧体的显微结构和电磁性能的影响。结果表明:在固定w(Bi2O3)为3.0%的基础上,当掺入的w(MgO)为0.6%时,此Z型六方铁氧体可在900℃下低温烧结,高频电磁性能得到了显著的提高,材料在300MHz时的磁品质因数Q值从7.1提高到14.5,εr和tanδ分别从16.0和0.04100降低到10.8和0.00355,有望成为高频片式电感用材料。

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。

高频高Q值Z型六角铁氧体材料研究

采用传统的陶瓷工艺制备了Co2Z(Ba3Co2Fe24O41)六角晶系铁氧体材料。对烧成过程(预烧温度,烧结温度及烧结气氛)及微观结构和相成分进行了研究。结果表明,改变烧结气氛能有效地提高材料的高频磁性能:预烧温度1260℃、氧气氛中1220℃烧结材料在1GHz下的μ′=8.2,Q=15.05,其中起始磁导率μi=5.99,截止频率fc>1.8GHz,共振频率fr>1.8GHz。

Zn2+掺杂Sr3Co2Fe24O41六角铁氧体的磁性质研究

本文采用固相反应法制备了Z型六角铁氧体Sr3Co2-xZnxFe24O41(x = 0~1.6)材料,研究了不同Zn2+含量和不同温度下Sr3Co2-xZnxFe24O41的磁学性能。结果表明,不同Zn2+掺杂量的粉末样品颗粒都是层状生长,样品颗粒为类六角形状。不同Zn2+掺杂量的样品在不同温度时,都具有明显的软磁特征。随着Zn2+掺杂量x值的增加,样品的饱和磁化强度总体有先增大再减小的趋势,x = 1.2时,饱和磁化强度达到最大。在不同温度下,饱和磁化强度随组分变化有相似的变化规律。样品的矫顽力随组分变化而变化,但是没有明显的变化规律。当x = 0和1.2时,样品具有相对较低的矫顽力。当x 时,升高温度导致矫顽力降低。当x >1.2时,温度对样品的矫顽力的影响变的很小。综上所述,当x值为1.2时,Sr3Co2-xZnxFe24O41的饱和磁化强度最大,矫顽力相对最小,软磁性能最好。

(NiZnCo)_2-W型复合钡铁氧体吸波特性研究

用化学共沉法制备了(NiZnCo)2-W型平面六角晶系复合钡铁氧体,对其吸收特性进行了分析研究,发现在8-12GHz频率范围内有两个吸收峰,最大吸收量达31dB,10dB带宽1.9GHz,匹配厚度3.82mm。同时比较了在相同工艺条件下,碳纤维的掺入对吸收特性的影响。