材料学课程论文

安徽工业大学固体物理学年论文I┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊NiCuZn铁氧体的性能和制备概况摘要本文简述了NiCuZn软磁铁氧体材料的在信息通讯方面的优越性能和应用前景。分析了NiCuZn铁氧体的晶体结构和磁性的来源。具体介绍了制备NiCuZn铁氧体过程中，铁氧体粉体制备的多种方法和原理以及将烧结温度降低的几种手段，并以草酸盐前驱体共沉淀法合成NiCuZn铁氧体为例，详细地叙述了这种方法的优势、制备流程和产物的表征与分析方法。关键词：NiCuZn铁氧体制备方法表征PreparationandpropertiesofNiCuZnferriteAbstractInthispaper,NiCuZnferritematerialsaredescribedintheareaofinformationandcommunicationadvantagesandprospects.AnalysisofcrystalstructureofNiCuZnferriteandmagneticsources.SpecificpreparationofNiCuZnferriteprocess,ferritepowderpreparationmethodsandprinciplesaswellaswaystoreducesinteringtemperature,andoxalatesynthesisofNiCuZnferriteprecursorbycoprecipitationmethod,forexample,describedindetailtheadvantagesofcharacterizationandanalysismethods,manufacturingprocessesandproducts.KeyWords：NiCuZnferrite,preparationmethods,characterization安徽工业大学固体物理学年论文1┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录摘要...................................................................................................................................I英文摘要...................................................................................................................................II引言..................................................................................................................................11NiCuZn铁氧体概述.............................................................................................................21.1铁氧体软磁性来源...................................................................................................21.1.1NiCuZn铁氧体的晶体结构..........................................................................21.1.2NiCuZn铁氧体的磁性来源..........................................................................21.2NiCuZn铁氧体性能..................................................................................................32NiCuZn铁氧体的制备方法................................................................................................32.1制备铁氧体粉体.......................................................................................................32.1.1氧化物法（干法）........................................................................................32.1.2溶胶-凝胶法...................................................................................................42.1.3水热法.............................................................................................................42.1.4熔盐法.............................................................................................................52.2低温烧结工艺...........................................................................................................52.2.1添加助烧剂降低烧结温度............................................................................52.2.2化学合成法降低烧结温度............................................................................62.2.3热压法降低烧结温度....................................................................................63草酸盐前驱体共沉淀法合成NiCuZn铁氧体.................................................................73.1制备铁氧体粉料.......................................................................................................73.2烧结............................................................................................................................8结语..................................................................................................................................9参考文献..........................................................................................................................11安徽工业大学固体物理学年论文1┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊引言随着21世纪信息产业的高速发展，传统的普通软磁铁氧体已经不能满足新兴的信息网络技术的要求，高磁导率材料成为许多新兴的IT技术不可缺少的组成部分，另外电子技术应用的日益广泛特别是数字电路和开关电源应用的普及，电磁干扰问题日趋严重。高磁导率软磁铁氧体磁芯能有效地吸收电磁干扰信号以达到抗电磁场干扰的目的。此外，全球市场对片式电感器的需求在不断增长，尤其是移动通讯的发展速度惊人，要求大量的电磁兼容磁芯，如高频段的防寄生振荡用磁芯、混频器用的磁芯、滤波器磁芯、耦合线圈用磁芯以及各种片式电感等。但目前移动通讯用的片式电感、线圈磁芯市场缺口约三分之一。正是由于信息技术和电子产品数字化的迅猛发展，人们才会对软磁铁氧体材料和元件提出了更高的要求，要求器件的小型化、片式化、高频化、高性能和低损耗[1-2]。NiZn铁氧体是一种产量大、应用广泛的高频软磁材料。相对于传统的MnZn铁氧体，由于Ni2+不易变价，而且一般采用缺铁配方且在空气烧结，这样Fe2+不易产生。因此，NiZn铁氧体材料的高频特性好（电阻率ρ高、损耗角正切tgδ低、居里温度高、磁导率的温度系数低），适用于各种电感器、中周变压器、滤波线圈、扼流圈等，在广播电视、射频通讯、抗电磁干扰等领域得到广泛的应用。其磁导率一般在1500以下，使用频率范围在1~300MHz之间。在高温环境下，NiO是最稳定的氧化物，因此NiZn铁氧体非常适宜于在空气或氧气中烧结，这样它的制备工艺相对于必须在特殊气氛中烧结的MnZn铁氧体就显得非常简单。但NiZn铁氧体也存在多孔性、烧结温度较高，且烧结密度难以提高等问题。通过在NiZn铁氧体材料中引入适量的Cu取代部分Ni而形成的NiCuZn铁氧体材料，不仅可显著的改善材料的烧结特性，而且在一定范围内还对材料的磁导率、功耗、体密度、适用频段等都有一定的调整和改善作用，因此NiCuZn铁氧体目前已成为了NiZn系铁氧体中的一个十分重要的分支，其应用前景十分广泛。安徽工业大学固体物理学年论文2┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1NiCuZn铁氧体概述1.1铁氧体软磁性来源1.1.1NiCuZn铁氧体的晶体结构NiCuZn铁氧体属于尖晶石型铁氧体，是由镍铁氧体及锌铁氧体组成的单相固溶体，后经铜原子的替换而得到的置换固溶体。此类尖晶石型铁氧体的晶体结构属于立方体晶系（氧离子最为面心立方堆积），化学分子式为MeFe2O3，其中Me代表二价金属离子，在镍锌铁氧体中代表Ni2+，Zn2+，Fe2+等，而铁为三价离子Fe3+，它也可以部分地被其它三价金属离子如Al3+或Cr3+等所取代。在尖晶石晶体的单位晶胞，间隙分为两类一类为较大的由六个氧离子形成的八面体位置，称为B，位另一类为较小的由四个氧离子形成的四面体位置，称为位A。见图1。在尖晶石结构的单位晶胞中共有64个位置，32个位置，但其中只有8个A位置及16个B位置被金属离子占据，即单位晶胞相当于个分子式的离子数。1.1.2NiCuZn铁氧体的磁性来源铁氧体属于亚铁磁性，阳离子以氧离子为媒介发生间接交换作用（超交换作用）。在尖晶石铁氧体中，A-A，B-B，A-B之间存在超交换作用，但以A-B间的超交换作用最强，B-B间作用次之、A-A作用最弱。由于A-B间强的超交换作用导致A和B次晶格上的金属离子的磁矩反平行排列，因而总的磁矩应当是A次晶格磁矩和B次晶格磁矩相互抵消后而剩余下来的磁矩。图1氧