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(dú)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(chǎng)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(chǎng)傳感器等方面具有極大的應(yīng)用前景。本論文采用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)被置換對(duì)稀土鐵

2、石榴石陶瓷性能的影響規(guī)律;同時(shí)合成鐿鉍石榴石(Yb3-xBixFe5O12)陶瓷，研究Bi3+部分置換Yb3+對(duì)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(gè)介電弛豫，Yb3+部分置換Y3+對(duì)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(qiáng)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(gè)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(gè)組分中本征磁介電效應(yīng)占主導(dǎo)地位，三個(gè)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(gè)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(qiáng)度和磁有序溫度取決于Fe3+(a)-O-Fe3+(d)超交換作用，F(xiàn)e3+對(duì)超交換作用的影響占據(jù)主導(dǎo)地位，而稀土元素對(duì)其影響較小。Fe3+主要通過直接影響超交換作用對(duì)石榴石陶瓷的磁有序溫度和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度產(chǎn)生顯著影響;稀土元素主要通過改變晶胞參數(shù)進(jìn)而影響F

5、e3+(a)-O-Fe3+(d)鍵角，間接對(duì)石榴石陶瓷的磁有序溫度和飽和磁化強(qiáng)度產(chǎn)生影響;Y3-xYbxFe4AlO12陶瓷四個(gè)組分樣品中稀土元素置換對(duì)介電性能影響較小，而d位Fe3+置換對(duì)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(shí)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(shí)部