稀土鐵石榴石磁性電介質(zhì)陶瓷改性研究.pdf

1、稀土鐵石榴石磁性電介質(zhì)陶瓷因獨特的介電性能和磁光性能被廣泛用作微波器件材料和磁光記錄介質(zhì);其介電常數(shù)在不同溫度和頻率下顯著變化，且外磁場可以改變其電容和介電常數(shù)，石榴石陶瓷可調(diào)的介電性能使其在可調(diào)電容器和磁場傳感器等方面具有極大的應(yīng)用前景。本論文采用標準固相反應(yīng)法合成釔鐿鐵石榴石(Y3-xYbxFe5O12)陶瓷和釔鐿鐵鋁石榴石(Y3-xYbxFe4AlO12)陶瓷，分別研究c位稀土元素置換、c位稀土元素和d位Fe元素同時被置換對稀土鐵

2、石榴石陶瓷性能的影響規(guī)律;同時合成鐿鉍石榴石(Yb3-xBixFe5O12)陶瓷，研究Bi3+部分置換Yb3+對其結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　Y3-xYbxFe5O12(x=0，0.5，1，2，3)陶瓷在133K-573K范圍內(nèi)具有三個介電弛豫，Yb3+部分置換Y3+對低溫弛豫激活能無明顯影響，降低了中溫介電弛豫激活能，顯著影響高溫介電弛豫激活能;Y3-xYbxFe5O12陶瓷飽和磁化強度受Yb3+置換量影響很小;隨著Yb3+置換量的

3、增加，Y3-xYbxFe5O12陶瓷的晶胞參數(shù)逐漸減小，F(xiàn)e3+(a)-O-Fe3+(d)鍵角減小，導(dǎo)致五個組分樣品的Fe3+(a)-O-Fe3+(d)超交換作用逐漸減弱，表現(xiàn)為磁有序溫度的降低;隨著Yb3+置換量增加，Y3-xYbxFe5O12陶瓷的非本征磁介電效應(yīng)顯著弱化;Y3Fe5O12、Y2.5Yb0.5Fe5O12、Y2YbFe5O12三個組分中本征磁介電效應(yīng)占主導(dǎo)地位，三個組分樣品的磁介電系數(shù)隨著Yb3+含量增加而顯著增加;

4、由于非本征磁介電效應(yīng)的極大消弱，YYb2Fe5O12、Yb3Fe5O12兩個組分磁介電系數(shù)顯著變小。
　　Y3-xYbxFe4AlO12(x=0，0.5，1，2)陶瓷的飽和磁化強度和磁有序溫度取決于Fe3+(a)-O-Fe3+(d)超交換作用，F(xiàn)e3+對超交換作用的影響占據(jù)主導(dǎo)地位，而稀土元素對其影響較小。Fe3+主要通過直接影響超交換作用對石榴石陶瓷的磁有序溫度和飽和磁感應(yīng)強度產(chǎn)生顯著影響;稀土元素主要通過改變晶胞參數(shù)進而影響F

5、e3+(a)-O-Fe3+(d)鍵角，間接對石榴石陶瓷的磁有序溫度和飽和磁化強度產(chǎn)生影響;Y3-xYbxFe4AlO12陶瓷四個組分樣品中稀土元素置換對介電性能影響較小，而d位Fe3+置換對其電性能影響很大。
　　Yb3-BixFe5O12(x=0，0.5，1)陶瓷中Bi3+部分置換Yb3+使燒結(jié)溫度從1673K降低到1398K，同時其介電常數(shù)和介電損耗也顯著降低;Bi3+部分置換Yb3+，F(xiàn)e2+-Fe3+雙交換作用減弱，同時部