氮化錳的制備及其電磁性能研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文氮化錳的制備及其電磁性能研究SynthesisofManganeseNitridesandtheirElectromagneticWaveAbsorbingProperties學(xué)21105038大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理T大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本論文利用氨氣為氮源，金屬錳粉為原材料，采用氨解法制備了不同反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及氨氣流量下的氮化錳樣品。通過(guò)X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、掃描

2、電鏡(SEM)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)和振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)(VSM)等儀器對(duì)氮化錳的相結(jié)構(gòu)、顯微形貌、靜磁性以及微波電磁性能進(jìn)行表征。利用MaterialStudio50(MS)軟件中的Castep模塊對(duì)不同的氮化錳晶胞進(jìn)行第一性原理計(jì)算，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電子總態(tài)密度、電子分波態(tài)密度、二次差分電荷、磁矩等方面出發(fā)，在電子、原子層面對(duì)氮化錳電磁性能進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、氨氣流量這三個(gè)因素對(duì)于氮化錳的相組成有明顯影響。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)

3、到400℃時(shí)，氮化錳即開(kāi)始生成。在反應(yīng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，氮化錳為純凈的Mn6Ns相，當(dāng)溫度低于600。C時(shí)，隨著反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和氨氣流量的增加，氮化錳從低氮相逐漸向高氮相轉(zhuǎn)變。當(dāng)反應(yīng)溫度高于600。C時(shí)，Mn6N5開(kāi)始分解，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)相結(jié)構(gòu)影響不大，增加氨氣流量更易得到高氮相。這些現(xiàn)象主要與氨氣的分解率、體系的氮分壓以及相的熱力學(xué)穩(wěn)定性有關(guān)，磁性能分析結(jié)果表明900。C時(shí)得到的氮化錳靜磁性能最優(yōu)，飽和磁化強(qiáng)度最大可以達(dá)1823

4、emu／g，矯頑力為540e。對(duì)其復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率進(jìn)行渦流損耗公式計(jì)算表明存在渦流損耗。復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率在26GHz存在共振峰，磁導(dǎo)率虛部在275GHz出現(xiàn)最大值034，朗道利夫席茨吉爾伯特方程(LLG)擬合結(jié)果說(shuō)明此共振峰來(lái)源于自然共振損耗。對(duì)氮化錳的介電性能分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)介電常數(shù)實(shí)部在218GHz基本恒定，而虛部低頻時(shí)幾乎為O，但隨著頻率的增加呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，說(shuō)明體系內(nèi)存在電偶極子極化。反射損耗模擬結(jié)果表明Mn4N在26GHz有更優(yōu)的吸波性能。對(duì)

5、不同粒度的MmN進(jìn)行電磁及吸波性能研究發(fā)現(xiàn)，隨著尺寸粒度的減小，MruN的飽和磁化強(qiáng)度逐漸增加，復(fù)介電常數(shù)逐漸降低，復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部逐漸增加，而虛部逐漸降低。2mm厚Mn4N／石蠟反射損耗模擬結(jié)果表明的70100目Mn4N具有最優(yōu)的吸波性能。以標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)Mn，MmN，Mn3N2，MnN四種單胞的電磁性能進(jìn)行第一性原理的計(jì)算。Mn4N的態(tài)密度呈現(xiàn)能級(jí)劈裂，自旋向上態(tài)密度與自旋向下態(tài)密度明顯不對(duì)稱(chēng)，磁矩計(jì)算結(jié)果為0989b