M型钡铁氧体的制备及其在微波器件中的应用

M型钡铁氧体(BaFe_(12)O_(19),BaM)是一种优越的六角晶系永磁材料,具有高饱和磁化强度、高磁各向异性、高剩磁比等优点。这不仅对自偏置环行器的开发和制造具有重要的促进作用,而且使得未来微波天线的微型化进程以及新波段雷达的开发更容易实现。另外,M型钡铁氧体还是一种典型的双复介质磁性材料,具有良好的电磁损耗与共振吸收特性,利用这一点可以制作出性能优异的吸波材料,并应用于生活中的有害电磁波屏蔽和军用战机的隐身技术。因此,M型钡铁氧体材料的开发和利用无论是对未来的民生生活还是军用技术都有着深远的影响意义。文中主要针对近年来M型钡铁氧体的常用制备方法进行了讨论和综述,尤其是M型钡铁氧体单晶材料的制备。另外也系统介绍了M型钡铁氧体的晶体结构和其作为磁性元件在微波器件中的应用。

不同稀土元素掺杂M型钡铁氧体超微粉末的磁性研究

利用溶胶 凝胶自蔓延高温合成法制备了 4种稀土元素 (La、Nd、Sm、Gd)掺杂钡铁氧体超微粉末。就稀土元素的种类、稀土掺杂量、合成工艺条件对钡铁氧体磁学性能的影响进行了较系统的研究。

M型钡铁氧体的工艺优化与磁性能

利用溶胶-凝胶法和自蔓延法制备了M型钡铁氧体,并对实验过程中影响产物组成的因素进行了分析,包括煅烧温度和分散剂浓度.实验结果表明,煅烧温度对产物组成有较大影响,分散剂浓度对产物组成影响不大,但对粉末的晶粒尺寸和分布有很大影响.通过对M型钡铁氧体进行磁性能分析,得到制备M型钡铁氧体的最佳工艺条件:加入质量浓度为20,g/L的聚乙二醇,同时在850,℃下煅烧3,h,不再进行450,℃预烧.

M型钡铁氧体制备及吸波特性研究

为进一步研究M型铁氧体的吸波性能,以硝酸铁、硝酸钡为原料,采用溶胶凝胶自蔓延法,制备了M型钡铁氧体纳米粉.借助XRD、TG-DTA、SEM、矢量网络分析仪对铁氧体材料的晶体结构、凝胶热分解过程、表面形貌及微波吸收特性进行了研究,同时根据传输线原理,通过理论计算预测了材料的最佳匹配厚度.研究表明:所制得的铁氧体为晶相单一的M型钡铁氧体,频率在6～18GHz,预测最佳匹配厚度为0.35cm,最小反射损耗达-13.5dB,反射损耗小于-10dB的带宽为0.7GHz,说明M型钡铁氧体具有电磁波吸收效应.

并加共沉淀法合成钴钛取代M型钡铁氧体中的协同共沉淀效应和配位效应

采用金属腐蚀状态图(E pH图)、热力学计算和并加共沉淀实验研究了化学共沉淀过程中pH值对合成钴钛取代M型钡铁氧体BaCoTiFe10O19共沉淀反应的影响。结果发现,E pH图法和热力学计算方法得到的Fe3+、Ti4+、Co2+和Ba2+离子理想完全共沉淀的最小pH值分别为9和7.9,而并加共沉淀实验表明在900℃煅烧共沉淀物2h的条件下形成单相BaCoTiFe10O19需要的实际最小pH值为8.5。这3种不同结果的产生原因可用并加共沉淀法合成钴钛取代M型钡铁氧体的共沉淀反应中同时存在阳离子的协同共沉淀效应和阴离子的配位效应解释。

M型钡铁氧体纳米粉体的溶胶?凝胶制备与结晶特性

以化学计量比的硝酸钡、硝酸铁和柠檬酸为原料采用溶胶-凝胶工艺制备M型钡铁氧体纳米粉体,通过XRD、TEM等测试手段表征粉体的结晶特性及微观结构,并研究反应机理以及烧结温度、保温时间对晶粒尺寸的影响,结果表明:粉体的平均晶粒尺寸为40-70 nm,烧结温度显著影响结晶过程、晶粒尺寸及其分布;烧结温度为800℃,保温时间为0.5 h的条件下形成的粉体颗粒呈棒状,棒的长度约为150-200 nm,直径约为30-50 nm。

化学共沉淀法制备M型钡铁氧体研究

将均匀设计方法应用于化学共沉淀法制备M型钡铁氧体.经XRD、SEM等技术并结合均匀实验结果,研究合成因素Fe/Ba摩尔比、滴定时间、滴定温度、溶液pH值、晶化时间、晶化温度、预烧温度、预烧时间、煅烧温度、煅烧时间对所合成的M型钡铁氧体的影响.利用多元线性回归分析对均匀实验数据进行处理,分别得到了各影响因素与合成物相对结晶度、杂质相含量及颗粒径厚比间的函数关系,由此揭示了对各实验指标产生影响的因素及其影响主次顺序,确定了各实验指标的因素最优水平取值,为制备优良性能BaFe12O19提供了基础.

M型钡铁氧体/氧化石墨烯复合吸波材料的磁性能与吸波性能（英文）

为了提高M型钡铁氧体吸波材料的吸波性能,通过溶胶-凝胶和自蔓延高温合成法制备了不同氧化石墨烯含量的M型钡铁氧体/氧化石墨烯复合吸波材料.借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、物理性能测试仪和矢量网络分析仪对M型钡铁氧体/氧化石墨烯复合吸波材料的晶体结构、表面形貌、磁性能和吸波性能分别进行了研究.研究表明：M型钡铁氧体/氧化石墨烯复合吸波材料的吸收频段不仅比M型钡铁氧体材料宽,而且吸收强度比M型钡铁氧体大,其中掺杂氧化石墨烯含量为3%的样品,在10~18 GHz的频率上,反射率最小.因此,加入氧化石墨烯有效地改善了M型钡铁氧体的吸波性能.

M型钡铁氧体陶瓷微珠核壳腔结构吸波材料

利用自反应淬熄法制备了一种M 型钡铁氧体空心陶瓷微珠材料,在此基础上,对其表面进行超声波化学镀Ni-Co复合层,从而形成了具有核/壳/腔结构的材料;通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪分析表明,该材料具有中空结构,主要物相BaFe12O19为M 型钡铁氧体,经过化学镀后,在其表面形成了-层Ni-Co复合层;经过吸波性能测试,化学镀Ni-Co复合层后,在2~18GHz范围内,当厚度为2.10mm 时,最低反射率达到了-28.62dB,反射率小于-10dB的带宽为3.33GHz.

稀土及过渡金属替代M型钡铁氧体的磁性能

为系统研究稀土离子替代钡离子对M型钡铁氧体结构及磁性能的影响,用溶胶-凝胶法合成了稀土离子替代的Ba1-xRexFe12O19(x=0.05,Re=La3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Gd3+、Dy3+、Yb3+)。结果发现,样品的饱和磁化强度Ms基本上随离子半径减小而减小,而矫顽力Hc则与稀土离子轨道量子数变化趋势相同。在此基础上,为进一步改善样品磁性能,采用相同制备方法合成了Re3+Zn2+及Re3+Zn2+Mn2+复合替代M型钡铁氧体Ba1-xRexFe12-xZnxO19和Ba1-xRexFe12-xMn0.5xZn0.5xO19,研究了过渡金属离子锌离子Zn2+及Mn2+替代Fe3+对磁性能的影响,同时根据磁性能的比较,讨论了替代离子Zn2+及Mn2+的优先占位情况。

M型钡铁氧体的制备及其吸波性能表征

采用溶胶凝胶自蔓延合成工艺制备了六角晶系M型钡铁氧体微粉BaFe12O19.用X射线衍射仪,振动样品磁强计和矢量网络分析仪对粉末的结构、磁性能以及电磁波吸收性能进行了表征.结果表明,BaFe12O19既能产生磁损耗,又能产生介电损耗,是一种宽频微波吸收材料.

M型钡铁氧体-聚吡咯纳米复合材料的制备及其微波吸收性能的研究

从实验和理论两方面研究了M型钡铁氧体-聚吡咯复合材料的微波吸收性能。实验上采用溶胶-凝胶法制备M型钡铁氧体,然后在钡铁氧体存在的条件下原位聚合得到M型钡铁氧体-聚吡咯复合材料。理论上假设试样厚度d=2mm,计算出不同聚吡咯复合材料的理论反射率。结果显示M型钡铁氧体-聚吡咯复合材料具有较好的吸波效果。

M型钡铁氧体制备的工艺优选

M型钡铁氧体(BaFe12O19)具有原料便宜、化学稳定性优异、矫顽力和磁能积较高、单轴磁晶各向异性以及化学稳定性优异等优点,因而被广泛用作微波毫米波段材料、微波吸收材料和高密度垂直磁记录介质等。研究了溶胶-凝胶法和自蔓延法相结合制备M型钡铁氧体(BaFe12O19)粉末过程中,起始溶液的组成、前驱体溶液pH值、烧结温度和表面活性剂等因素对产物性能的影响。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对粉末的结构、形貌以及磁性能进行了表征。结果表明:前躯体溶液pH值为7.0,柠檬酸与金属离子摩尔比为2∶1,自蔓延燃烧后的粉体在烧结温度1180℃煅烧,能够形成单一、均匀的M型钡铁氧体。所制备的M型钡铁氧体的最佳磁性:饱和磁化强度(Ms)64.53emu/g,剩余磁化强度(Mr)28.21emu/g,矫顽力(Hc)2.696kOe。

钴钛取代M型钡铁氧体纳米粒子的晶体结构变化

采用优化溶胶-凝胶工艺制备了BaCoTiFe10O19柠檬酸盐前驱体。XRD和TEM对BaCoTiFe10O19纳米粒子的结晶过程研究表明:采用共沉淀预处理方法消除溶胶中的Cl-离子,不仅可以显著提高柠檬酸盐溶胶的稳定性,而且阻止BaCoTiFe10O19纳米粒子结晶过程中α-Fe2O3和BaFe2O4中间相的形成;700￣900℃下保温2h和900℃下保温0￣2h形成的BaCoTiFe10O19纳米粒子实际是亚稳原子团簇,其晶胞参数和晶胞体积随温度升高缩小;900℃下保温2h是合成结构稳定单相BaCoTiFe10O19纳米粒子的最优热处理条件,其粒径约50-65nm。

掺杂M型钡铁氧体纳米粉体的制备与软磁化研究

采用溶胶-凝胶自蔓延法制备Co-Zr离子共掺BaFe12O19,并研究不同掺杂量和煅烧温度对样品微结构和磁性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜测试了样品的相结构和微观形貌,其宏观静态磁性用振动样品磁强计进行表征。研究发现热处理温度对掺杂前后的M型钡铁氧体宏观磁性有决定性影响,其中BaFe10Co1.0Zr1.0O19在1100℃保温4 h,矫顽力Hc为136 Oe,但是饱和磁化强度Ms仅32 emu/g;BaFe10.4Co0.8Zr0.8O19在1100℃保温4 h,矫顽力为606 Oe,Ms增加到48 emu/g。这说明M型钡铁氧体的磁性能可以实现从传统的永磁到近软磁这样大范围的调控,使其拥有更广泛地应用空间。

Cu^(2+)掺杂对M型钡铁氧体烧结行为和磁性能的影响

采用共沉淀-熔盐法制备了化学式为BaCuxFe12-xO19-δ(x=0.0、0.2、0.4、0.6)的M型钡铁氧体(BaM),研究了Cu2+含量对BaM烧结行为、微观结构和磁性能的影响。研究发现,Cu2+在有效地促进样品烧结的同时还能明显降低其矫顽力(Hc),掺入Cu2+之后,样品矫顽力从2694 Oe(x=0)逐渐降到405 Oe(x=0.6)。当x=0.4时,经950℃煅烧3 h后样品的磁导率为2.0,相对烧结密度达90%以上。分析结果表明,Cu2+的掺入,使样品在烧结过程中形成熔点低于950℃的共晶相,加快传质扩散从而促进烧结。

二价铁过量M型钡铁氧体的放电等离子体烧结合成

在氩气保护下用化学共沉淀工艺制备了名义组成为BaFe131+.8Fe02.+3O19的Fe2+过量M型钡铁氧体(BaM)前驱体,采用XRD、SEM和Archimedes法研究了前驱体在放电等离子体烧结(SPS)条件下的物相组成、显微结构和致密度.结果表明,合成高致密度的单相Fe2+过量BaM材料的优化SPS工艺为850℃、保温30min和压力10MPa,其结晶机制为低温下前驱体分解形成α-Fe2O3和Fe3O4或γ-Fe2O3,高温下Fe2+过量BaM结晶,整个结晶过程中没有BaFe2O4中间相形成.单相Fe2+过量BaM材料的饱和磁化强度为58.2A.m2.kg-1,矫顽力为255kA.m-1,说明Fe2+占据自旋向上的2a磁晶位.

厚度对M型钡铁氧体薄膜结构及磁性能的影响

采用射频（RF）磁控溅射法在蓝宝石基片上制备M型钡铁氧体（BaM）薄膜,研究了薄膜厚度对BaM铁氧体薄膜的结构及磁性能影响.结果显示,样品的衍射峰全部为BaM薄膜的（00l）衍射峰,表明样品都具有良好的c轴取向性.显微结构分析结果表明,在膜厚为40~90nm范围内,薄膜样品表面主要为c轴取向的片状晶粒,未出现c轴随机取向的针状晶粒;当样品厚度增加至140nm时,出现了较明显的针状晶粒;随着薄膜厚度进一步增加到190nm时,样品表面出现了大量c轴随机取向的针状晶粒,且部分针状晶粒长度达到了μm级.磁性能测试结果显示,随着薄膜厚度的增加,薄膜样品饱和磁化强度降低,垂直膜面方向矫顽力和剩磁比减小,膜厚40~90nm范围的薄膜在垂直膜面方向获得了最大剩磁比和矫顽力,表现出较好的磁晶各向异性.

溶胶/凝胶-自蔓延法制备微米级片状Zn/Ti掺杂M型钡铁氧体

综合考虑颗粒形貌及金属离子掺杂对M型铁氧体磁性能的影响,通过调变掺杂量及前驱体焙烧温度,采用溶胶/凝胶-自蔓延法制备得到微米级片状Zn/Ti掺杂M型钡铁氧体。所制备的Zn/Ti掺杂M型钡铁氧体颗粒呈明显近六角片状,径向尺寸约为0.5~2.5μm,径厚比约为3.5~8.5,经合成条件优化后其饱和磁化强度Ms可达65.5emu·g^(-1)。

LaCo取代M型钡铁氧体致密化及磁性能研究

用固相法制备M型钡铁氧体Ba1-xLaxFe12-xCoxO19（x=0~0.45）,研究了取代量和烧结温度对材料致密化及磁性能的影响。结果表明,烧结样品的密度随烧结温度的升高而逐渐增大,并趋于稳定;在相同的烧结温度下,烧结样品的密度随取代量的增加而减小。在1050℃烧结时,饱和磁化强度MS随取代量的增加而减小,磁晶各向异性场Ha随取代量的增加先增加后减小,Ha在取代量x=0.3时取得极大值630 k A/m。