2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、錳鋅鐵氧體是軟磁材料中最主要的組成部分,在磁性材料中占有相當(dāng)大的比重,用錳鋅鐵氧體磁性材料做成的電感磁芯及磁性器件,應(yīng)用頻率從數(shù)百赫茲到幾千兆赫茲,是最重要的軟磁鐵氧體材料,其產(chǎn)量占了軟磁鐵氧體磁性材料總產(chǎn)量的的60%以上,因此,錳鋅鐵氧體的發(fā)展更為引人注目。本文對高磁導(dǎo)錳鋅鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)、磁性來源、磁疇理論和一些基本的表征參數(shù),進(jìn)行了詳述;對錳鋅鐵氧體的摻雜配方、摻雜工藝和摻雜反應(yīng)的過程進(jìn)行了研究;有效的添加劑是改善材料性能的必要條

2、件,本文在添加劑的研究中主要對P2O5、SnO2、Nb2O5、Nd2O3和CaCO3的影響分別作了詳細(xì)的討論。其中錳鋅鐵氧體的生成反應(yīng)為:MnO+Fe2O3→MnFe2O4;ZnO+Fe2O3→ZnFe2O4。
   本文主要研究了采用傳統(tǒng)陶瓷工藝制備錳鋅氧體軟磁材料的工藝過程及其相應(yīng)的原理。同時總結(jié)了近幾十年來軟磁鐵氧體材料的發(fā)展過程,評述了國內(nèi)軟磁鐵氧體材料及器件的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用和市場,并對其中的錳鋅系軟磁鐵氧體材料做了重點

3、介紹指出了在其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi),軟磁鐵氧體將進(jìn)一步向高頻、高磁導(dǎo)率和低損耗方向發(fā)展。從磁學(xué)角度對該工藝的可行性進(jìn)行了系統(tǒng)研究與分析,指出了配方與摻雜對樣品磁性能的影響,采出現(xiàn)代分析手段,測試與分析μi、Bs、Ps、Tc 等特性,采用合適的配方及燒結(jié)工藝能進(jìn)一步提高樣品磁性能。
   本次試驗從分析材料微觀結(jié)構(gòu)入手,研究了P2O5、SnO2、Nb2O5、Nd2O3和CaCO3的摻入,組以適配的工藝條件和不同的比例摻入,來研究對高磁

4、導(dǎo)率MnZn鐵氧體材料性能的影響。少量P2O5摻雜可使鐵氧體晶粒尺寸增大,均勻性改善,起始磁導(dǎo)率提高。但若摻雜過量,晶粒中氣孔率增加,起始磁導(dǎo)率下降,損耗也大為增加。在配方為Zn0.15Mn0.78Fe207O4的材料中,當(dāng)Nb2O5摻雜量為0.12wt%時,起始磁導(dǎo)率可達(dá)12697。由于Ca2+存在于晶界,少量的CaCO3摻入量會使鐵氧體晶粒尺寸增加,均勻性改善,起始磁導(dǎo)率增加,但如果CaCO3摻雜過量,將會增加晶粒中的氣孔率,降低起

5、始磁導(dǎo)率。SnO2的摻入,由于Sn4+存在于晶界中,為滿足電荷平衡的條件,引起晶界附近金屬離子空位的增多,從面加速疇壁的運動,提高材料的起始磁導(dǎo)率。Nd2O3的熔點為1520℃,不參與功率鐵氧體的固相反應(yīng),面主要存在于晶界,阻止晶粒長大,從面形成晶粒細(xì)小均勻的顯微結(jié)構(gòu),當(dāng)Nd2O3添加量過多時,易導(dǎo)致較多晶界氣孔,因而材料致密化不夠,密度降低,性能受到影響。
   對高磁導(dǎo)率MnZn鐵氧體面言,高磁導(dǎo)率的關(guān)鍵在于選擇合適的配方和

6、摻雜,并輔于適當(dāng)?shù)臒Y(jié)工藝。選擇合適的配方,在適當(dāng)?shù)膿诫s和僥結(jié)工藝條件下就可以制得μi為15K的高磁導(dǎo)率 MnZn鐵氧體材料。適量的有效雜質(zhì)P2O5、SnO2、Nb2O3,Nd2O3和CaCO3都可以促進(jìn)鐵氧體的晶粒生長,提高燒結(jié)密度,井提高磁導(dǎo)率。
   在錳鋅鐵氧體中,雜質(zhì)離子的引入主要帶來了三種缺陷;(1)雜質(zhì)離子和基體離子半徑大小相近時,置換晶格的某些結(jié)點,產(chǎn)生的置換缺陷。(2)雜質(zhì)離子比基體離子半徑小,雜質(zhì)離子擠入品格

7、間隙,產(chǎn)生的間隙缺陷。(3)雜質(zhì)離子比基體離子半徑大,雜質(zhì)離子只能擠入基體離子和氧離子的間隙,形成的缺陷。研究發(fā)現(xiàn),在錳鋅鐵氧體中,當(dāng)引入某種雜質(zhì)時,如果這種添加物能夠滿足上述三種缺陷,那么這種引入就會改變晶體的整體性能,使其各個方面的性質(zhì)都將發(fā)生改變,例如P5+的摻入;如果引入的雜質(zhì),只能滿足上述三種缺陷的某一種或兩種,那么這種雜質(zhì)的引入,改變更多的可能是某個方面的性能,例如Nb5+、Sn4+、Ca2+的摻入。
   按照能級

8、理論,在錳鋅鐵氧體中摻入微量雜質(zhì)時,雜質(zhì)原子附近的周期勢場受到干擾并形成附加的束縛狀態(tài),在禁帶中產(chǎn)生附加的雜質(zhì)能級。外來雜質(zhì)的引入過程中自由能(AA)的變化表達(dá)式為:△A=△U-T△S
   由于缺陷帶來晶格應(yīng)變,△U為正值。同時由于點缺陷的存在又使體系的混亂程度增大,即引起熵值的增加。使自由能降低,雜質(zhì)缺陷的存在是使自由能降低的。隨著摻雜原子半徑的增大,錳鋅鐵氧體的電阻率是升高的,其中Nd的電阻率之所以會突變,是因為Nd為鑭系

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