复合掺杂对贫铁配方mnzn功率铁氧体材料电、磁性能影响

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要MnZn铁氧体材料是现代电子工业及信息产业的基础材料之一。随着通讯技术、电子技术和计算机技术的飞速发展，要求MnZn功率铁氧体朝着高频、低损耗方向发展。本文首先介绍MnZn功率铁氧体的研究现状，综述了铁氧体的晶体结构与磁性的来源、MnZn铁氧体形成的固相反应过程、降低MnZn铁氧体损耗的方法以及铁氧体的一些基本电磁参数。本文采用氧化物陶瓷工艺制备MnZn铁氧体材料，对具有低损耗的MnZn功率铁氧体的配方、掺杂、烧结温度及性能进行了研究。贫铁配方实验表明，材料在贫铁配方下表现出较高的电阻率，当Fe2O3为48mol%时，材

2、3+料的电阻率达到较高的19.3Ω•m。这主要是因为贫铁配方减少了铁含量，从而减小了Fe和2+Fe间的电子跃迁，增大了材料的电阻率，减小了材料的涡流损耗。通过SnO2和ZrO2复合掺杂实验发现，加入适量的上述微量添加物均可以有效降低功率4+铁氧体材料的磁损耗，其原因在于：Zr离子在铁氧体的晶界处大量聚集，在晶界形成了高电4+阻率晶界绝缘层，提高了铁氧体的电阻率，从而降低铁氧体的涡流损耗；Sn离子能够溶入到2+2+4+尖晶石晶格中，与Fe离子形成了稳定的Fe-Sn电子对，不参与电子的交换，从而提高了4+2+4+铁氧体晶粒内部的电阻率；同时Sn离子也能与C

3、a、Si离子一起形成具有高电阻率的晶界层，提高了铁氧体晶界的电阻率，降低了铁氧体的涡流损耗。复合掺杂能够明显地提高材料的电、磁性能，当ζ(SnO2:ZrO2)为3:1时性能达到最佳。通过烧结温度实验研究发现，铁氧体在1280℃烧结温度下烧结时，材料的电阻率达到-629.5Ω·m，比损耗因子降低到4.8×10，样品的居里温度、饱和磁感应强度和起始磁导率分别达到455K、553mT和590。关键词：MnZn功率铁氧体，居里温度，电阻率，饱和磁感应强度，起始磁导率，比损耗因子I复合掺杂对贫铁配方的MnZn功率铁氧体材料的电、磁性能的影响AbstractMnZ

4、nferriteisoneofthebasicmaterialsofmodernelectronicandinformationindustry.Withtherapiddevelopmentoftelecommunication,electronicandcomputertechnology,lowpowerlossferriteisneededforapplicationathighfrequency.InthisthesisrecentdevelopmentofMnZnpowerferritesarereviewedfirst.Thecrysta

5、lstructure,magneticoriginandtheprocedureofsolidphasereactionoftheMnZnferritehavethenbeenintroduced.Finally,themethodsofloweringpowerlossandsomemagneticparametersofMnZnpowerferriteshavebeendiscussed.TheeffectsofFe-poorcomposition,SnO2andZrO2co-dopingandsinteringtemperatureonelect

6、ricalandmagneticpropertiesofMnZnferritespreparedbytheclassicoxideceramicprocedureareinvestigated.FerriteswithFe-poorcompositionshowhighresistivityandloweddycurrentloss.ThisisbelievedtoresultfromthefactthattheFe-poorcompositionreducesthecontentofFesothe2+3+transitionbetweenFeandF

7、edecreases.Theresistivityoftheferritewith48mol%Fe2O3is19.3Ω•m.ProperSnO2andZrO2co-dopingdecreasesthemagneticlossoftheMnZnferrite.Thereare4+severalreasons.Zrionsareenrichedatthegrainboundarieswhereformsaninsulatorlayerwith4+highresistancesotheresistanceoftheferriteincreasesandthe

8、eddycurrentlossdecreases.Sn2+4+2+4+ionsdissolve