課程設(shè)計(jì)-鎳鋅鐵氧體軟磁材料的制備與性能檢測(cè)-文庫(kù)吧
2025-05-15 16:53 本頁(yè)面
【正文】 ...................................................................................... 12 致謝 ............................................................................................................................ 13 第 1 頁(yè) 共 13 頁(yè) 1 引言 隨 著磁學(xué)理論的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，磁性材料已經(jīng)成為人類社會(huì)和國(guó) 民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)材料。作為一種重要的新型功能材料，磁性材料廣泛的應(yīng)用 在通信、電信、自動(dòng)控制、家用電器等電子產(chǎn)品之中。磁性材料按矯頑力大小可以分為軟磁材料和永磁材料。 軟磁材料則是其中應(yīng)用最廣泛、種類最多的材料之一。 軟磁材料指由較低的外部磁場(chǎng)強(qiáng)度即可獲得大的磁化強(qiáng)度的材料。 軟磁材料主要有金屬軟磁材料 （ 以硅鋼片 、 坡莫合 金、 仙臺(tái)合金等為代表包括 Fe系 、 FeSi 系 、 FeAl 系 、 FeNi 系 、 FeSiAl 系 、 FeCo 系 、 FeCr 系等 ）和 鐵氧體 軟磁材料 （ 如 MnZn 系和 NiZn 系和 MgZn 系等 ）為代表的晶體材料、 非晶態(tài)軟磁材料 （ 主要分為 Fe 基和 Co 基兩種 ） 、納米晶軟磁材料、磁粉芯軟磁材料[1]。 軟磁材料中鐵氧體應(yīng)用廣泛，目前國(guó)際上軟磁鐵氧體大約有五十個(gè)品種，其中最主要的是 NiZn 鐵氧體、 MnZn 鐵氧體和 LiZn 鐵氧體 [2]。 鎳鋅鐵氧體為一種非金屬軟磁性材料，具有高電阻率、低溫度系數(shù)、高居里溫度、高頻性能和制備價(jià)格低廉、易于合成等優(yōu)點(diǎn)，在變壓器、高頻電感磁芯、磁記錄材料、微波吸收材料等磁性材料的研究領(lǐng)域和發(fā)展前景中有著重要的地位 [3]。 NiZn 鐵氧體在國(guó)外發(fā)展歷程 :20 世紀(jì)三十年代，日本、德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)等國(guó)家相繼對(duì) Ni． Zn 鐵氧體進(jìn)行了研究；八十年代，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，使用頻率高于 2MHz 的高頻 Ni—Zn 開(kāi)發(fā)成功；九十年代，為了電子器件向小型化、片式化、高頻化方向發(fā)展，一批高性能的 Ni． Zn 鐵氧體開(kāi)發(fā)成功；目前成功研制出了可用于頻率為 1～ 3MHz 開(kāi)關(guān)電源的高頻 NiZn 鐵氧體 [4,5]。目前生產(chǎn)和研制質(zhì)量比較高的 NiZn 鐵氧體軟磁材料的國(guó)家和地區(qū)是日本、美國(guó)、韓國(guó)、德國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣。日本的 FDK 和 TDK、美國(guó)的 Sstealword 和 德國(guó)的西門(mén)子等公司生產(chǎn)的軟磁 Ni—Zn 鐵氧體材料的性能被認(rèn)為是世界上最高的。在這中間TDK 公司生產(chǎn)的射頻寬帶 Ni． Zn 軟磁鐵氧體材料的性能是國(guó)際上領(lǐng)先的 [6]。 第 2 頁(yè) 共 13 頁(yè) 國(guó)內(nèi) NiZn 鐵氧軟磁材料的開(kāi)發(fā)起步比較晚，隨著一些關(guān)鍵設(shè)備的研制和制備工藝的完善，國(guó)內(nèi)軟磁 NiZn鐵氧體材料的產(chǎn)量也與日俱增。 1980 年的 3500噸到， 1985 年的 7500 噸， 1990 年達(dá)到了 15000 噸， 2021 年 30000 噸，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年的軟磁鐵氧體產(chǎn)量將達(dá)到 60000 噸。我國(guó)現(xiàn)有生產(chǎn)軟磁鐵氧體的企業(yè)也有很多，大多數(shù)企業(yè)都有砂磨機(jī)、自動(dòng)推 進(jìn)式氮?dú)馑淼栏G、噴霧干燥造粒等一些基本的設(shè)備，生產(chǎn)的軟磁鐵氧體的質(zhì)量與外國(guó)的質(zhì)量差距正在逐步減小 [7]。 鎳鋅鐵氧體的制備方法有很多，包括傳統(tǒng)的固相法、水熱合成法、溶膠凝膠法、化學(xué)共沉淀法、自蔓延燃燒法、噴霧法以及微乳液法等。許多研究者借助超聲等儀器，采用噴霧法、溶膠凝膠一自蔓延法等混合方法制備粒徑達(dá) 7 nm的鎳鋅鐵氧體晶體?；瘜W(xué)共沉淀法、自蔓延燃燒法和溶膠凝膠法采用醇鹽，原料較貴，副產(chǎn)物易污染環(huán)境，但由于其操作步驟簡(jiǎn)便、易于控制、能耗小等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)固相法和 “一步法 ”使用的原料價(jià)廉易得，但存在 粒徑難以控制、易摻入雜質(zhì)等缺點(diǎn)而限制了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。雖然噴霧法制備鎳鋅鐵氧體操作較為復(fù)雜，且對(duì)儀器設(shè)備要求較高，但通過(guò)摻雜稀有金屬可使鎳鋅鐵氧體獲得特殊的性能，因此成為大家研究的熱點(diǎn) [8]。 進(jìn)入 21 世紀(jì)信息技術(shù)和數(shù)字化的發(fā)展，現(xiàn)在的電子產(chǎn)品取向于高頻化、小 型化、低損耗、高性能等，使得軟磁 NiZn 鐵氧體材料的發(fā)展將面臨更大的挑戰(zhàn)。 NiZn 鐵氧體由于具有高電阻率、低損耗、截止頻率高等良好的高頻性能， 可以應(yīng)用在電感器、濾波器、電源變壓器以及射頻通訊、廣播電視、抗電磁干 擾等領(lǐng)域。 NiZn 鐵氧體具有較低 的傳輸損耗和較寬的頻率帶寬，因此我們可以用它來(lái)制作器件來(lái)完成能量傳輸和阻抗變換等功能。最近幾年開(kāi)發(fā)出來(lái)的射頻變壓器、混頻器、射頻放大器、電調(diào)衰減器以及阻抗變壓器和相位檢波器等以傳輸理論為基礎(chǔ)的軟磁 NiZn 鐵氧體器件，它們的使用頻率可達(dá)幾千 MHz，并且其使用頻率寬、重量輕、體積小，而廣泛應(yīng)用在在電視、通信、雷達(dá)及電子對(duì)抗等領(lǐng)域。目前軟磁 NiZn 鐵氧體總的研究趨勢(shì)是向高頻化、低損耗、小型化的方向發(fā)展 [9]。 第 3 頁(yè) 共 13 頁(yè) 2 實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)方法 本實(shí)驗(yàn)采用傳統(tǒng)的陶瓷制備工藝氧化物法來(lái)制備鎳鋅鐵氧體，以分析純NiO、 ZnO、 Fe203為原料。其工藝流程為：配料、一次混合球磨 (濕磨 )、濕料烘干、粉碎、預(yù)燒即得到鎳鋅鐵氧體粉料，然后對(duì)
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