課程設計-鎳鋅鐵氧體軟磁材料的制備與性能檢測-文庫吧
2025-05-15 16:53 本頁面
【正文】 ...................................................................................... 12 致謝 ............................................................................................................................ 13 第 1 頁 共 13 頁 1 引言 隨 著磁學理論的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的進步，磁性材料已經(jīng)成為人類社會和國 民經(jīng)濟重要的基礎材料。作為一種重要的新型功能材料，磁性材料廣泛的應用 在通信、電信、自動控制、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強度即可獲得大的磁化強度的材料。 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用廣泛，目前國際上軟磁鐵氧體大約有五十個品種，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、高頻性能和制備價格低廉、易于合成等優(yōu)點，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 鐵氧體在國外發(fā)展歷程 :20 世紀三十年代，日本、德國、法國、美國等國家相繼對 Ni． Zn 鐵氧體進行了研究；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 鐵氧體開發(fā)成功；目前成功研制出了可用于頻率為 1～ 3MHz 開關(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家和地區(qū)是日本、美國、韓國、德國和中國臺灣。日本的 FDK 和 TDK、美國的 Sstealword 和 德國的西門子等公司生產(chǎn)的軟磁 Ni—Zn 鐵氧體材料的性能被認為是世界上最高的。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際上領(lǐng)先的 [6]。 第 2 頁 共 13 頁 國內(nèi) NiZn 鐵氧軟磁材料的開發(fā)起步比較晚，隨著一些關(guān)鍵設備的研制和制備工藝的完善，國內(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 年達到了 15000 噸， 2021 年 30000 噸，預計在未來幾年的軟磁鐵氧體產(chǎn)量將達到 60000 噸。我國現(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、自動推 進式氮氣隧道窯、噴霧干燥造粒等一些基本的設備，生產(chǎn)的軟磁鐵氧體的質(zhì)量與外國的質(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 7 nm的鎳鋅鐵氧體晶體?；瘜W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便、易于控制、能耗小等優(yōu)點而得到廣泛應用。傳統(tǒng)固相法和 “一步法 ”使用的原料價廉易得，但存在 粒徑難以控制、易摻入雜質(zhì)等缺點而限制了產(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雜，且對儀器設備要求較高，但通過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 [8]。 進入 21 世紀信息技術(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制作器件來完成能量傳輸和阻抗變換等功能。最近幾年開發(fā)出來的射頻變壓器、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的軟磁 NiZn 鐵氧體器件，它們的使用頻率可達幾千 MHz，并且其使用頻率寬、重量輕、體積小，而廣泛應用在在電視、通信、雷達及電子對抗等領(lǐng)域。目前軟磁 NiZn 鐵氧體總的研究趨勢是向高頻化、低損耗、小型化的方向發(fā)展 [9]。 第 3 頁 共 13 頁 2 實驗 內(nèi)容 實驗方法 本實驗采用傳統(tǒng)的陶瓷制備工藝氧化物法來制備鎳鋅鐵氧體，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、預燒即得到鎳鋅鐵氧體粉料，然后對
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