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W型六角晶系铁氧体制备及吸波特性研究的开题报
告
一、研究背景
随着电子技术、通信技术、航空航天技术、国防军工技术的不断发展，对高性能吸波材料的需求越来越迫切。
W型六角晶系铁氧体具有良
好的微波吸波性能，广泛应用于各个领域。
因此，开展W型六角晶系铁
氧体的制备及其吸波特性的研究是具有重大意义的。
二、研究目的和内容
本研究的主要目的是利用化学共沉淀法制备出W型六角晶系铁氧体，并通过研究其微观结构、物理性能等方面的特性，探究其吸波特性及其
影响因素。
具体研究内容包括：
1.优化W型六角晶系铁氧体的制备工艺，探究各制备参数对W型铁氧体的结构、形貌的影响。
2.通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对制备的W型六角晶系铁氧体的结构、形貌进行表征。
3.利用磁性测试系统对制备的W型六角晶系铁氧体的磁性进行测试，并进行磁性分析。
4.测量W型六角晶系铁氧体的微波吸波特性，探究吸波特性与样品
厚度、频率、铁氧体成分等因素的关系。
三、研究意义
本研究能够为W型六角晶系铁氧体在电子技术、高性能吸波材料等领域的应用提供理论和实验支持，有望对于未来实现高性能吸波材料的
研发提供重要参考。
四、预期成果
本研究预计能够制备出高质量的W型六角晶系铁氧体并表征其微波吸波特性，同时，通过对各制备参数的研究，能够获得合适的制备工艺条件，并对吸波机理进行探究，从而为高性能吸波材料的研发提供有力支持。
六角晶系Ba3-xLaxCo2Fe24O41铁氧体的掺杂摘要：采用溶胶-凝胶法合成掺杂La的六角晶系Z型钡铁氧体Ba3-xLaxCo2Fe24O41，并对其吸波性能进行研究。
实验结果表明，镧的最大添加量为x=0.3，此时Ba3-xLaxCo2Fe24O41可以形成完整的物相结构，对其吸波性能研究分析表明，适量的掺杂镧可以提高Z型钡铁氧体的吸波特性，最大衰减量为-26.5dB，有效带宽为5GHz。
关键词：溶胶-凝胶法；Z型钡铁氧体；吸波材料引言随着雷达、微波通讯技术的迅速发展，特别是近年来应微波暗室、隐身技术和抗电磁干扰技术等方面的要求，宽频带、高频率吸波材料的掺杂技术和制备工艺受到了人们的更多关注，在高频下铁氧体吸波材料有着较大的电阻率，较高的磁导率，从而容易使电磁波进入，而且还可以使其在内部迅速的转化和衰减，这种材料同时用于低频扩展频带领域优势也特别的明显，所以在吸波材料方面得到了广泛的应用。
其中六角钡铁氧体系中，M、Y、W、Z型钡铁氧体具有典型的片状六角晶系结构，而在吸收方面，片状结构是最好的形状，六角晶系钡铁氧体是双复介质材料，对于磁晶的各向异性场更便于调节。
因此，M、Y、W、Z型六角钡铁氧体作为吸波材料，尤其在微波波段内表现出了很大的应用潜力。
本文采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了Z型钡铁氧体Ba3-xLaxCo2Fe24O41，对其晶体结构和吸波性能进行了研究和表征。
1 实验方法将分析纯的Ba（NO3）2、Fe（NO3）3·9H2O、Co（NO3）2·6H2O、La（NO3）3·6H2O按照化学计量比溶入去离子水中，搅拌溶解，溶解后，将柠檬酸加入溶液中（金属离子与柠檬酸的摩尔比为1：1.5），继续搅拌溶解。
加热到60摄氏度，加入定氨水，调节PH值至中性。
真空蒸馏会逐渐的浓缩成凝胶。
然后将其放入干燥箱，80℃干燥成干凝胶。
以无水乙醇为助燃剂--蔓延燃烧。
于1250℃烧结5小时，得到六角晶Z型钡铁氧体粉末。
多铁性Z型六角铁氧体的制备及微波电磁特性张敏;刘强春;朱光平;张巍巍【期刊名称】《淮北师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(45)1【摘要】多铁性六角铁氧体材料中共存的铁电有序和磁有序以及电、磁损耗协同机制为新型电磁波吸收材料的设计提供思路。
采用溶胶凝胶法成功制备Co位Zn 元素掺杂的Z型六角铁氧体Sr_(3)Co_(2-x)Zn_(x)Fe_(24)O_(41)(x=0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0)材料体系。
结果表明,所制备的样品呈不规则片状结构,平均颗粒尺寸为几微米左右。
x=0.8样品在频率为11.04 GHz,厚度为7.5 mm时最小反射损耗达到-42.4 dB。
样品x=1.6在频率为7.84 GHz,厚度为4.0 mm时,其最小反射损耗和有效吸收带宽分别为-23.2 dB和2.32 GHz(6.00~8.32 GHz),且该样品在12.4 GHz,厚度为6.5 mm时,最小反射损耗值为-38.0 dB,其吸波特性主要源于磁损耗和介电损耗的协同损耗作用。
单相的Zn掺杂Z型六角铁氧体材料在强吸收高性能吸波剂领域具有潜在的研究价值。
【总页数】6页(P43-48)【作者】张敏;刘强春;朱光平;张巍巍【作者单位】淮北师范大学物理与电子信息学院;淮北师范大学污染物敏感材料与环境修复安徽省重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TB34【相关文献】1.纳米级六角晶系M型铁氧体微波吸收特性的研究2.FeSiAlCr合金/W型六角晶系Ba铁氧体复合粉体的制备及微波特性3.六角晶系铁氧体BaZn2Fe16O27的XRD分析及其微波电磁特性4.Zn取代Ni2Y型六角铁氧体的微波吸收特性5.α-Fe/W型六角铁氧体复合材料微波特性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高取向度的毫米波锶钙六角多晶铁氧体3冯全源(西南交通大学计算机与通信工程学院,成都 610031)(2002年3月9日收到;2002年4月14日收到修改稿) 采用普通陶瓷工艺,进行湿压磁场成型和氧气氛烧结,同时加入微量杂质(Bi 2O 3和MnC O 3),制备了各向异性多晶六角铁氧体材料Sr 0195Ca 0105Fe 12O 19.结果表明:该六角铁氧体的取向度达100%,介电损耗为213×10-3,具有非常良好的磁特性.对其比饱和磁化强度(σs )、磁晶各向异性场(H a )与温度(T )的变化关系进行了研究,并与SrFe 12O 19六角铁氧体的磁特性进行了比较.关键词:取向度,介电损耗,比饱和磁化强度,磁晶各向异性PACC :7530G,7530C ,7400,75003国家自然科学基金(批准号:60171042)及西南交通大学校基金(批准号:2002B07)资助的课题.11引言随着信息技术的发展,毫米波段的重要性越来越明显.由于毫米波系统具有窄波束、宽频带、全天候、体积小、重量轻等特点,因此在雷达、通讯卫星、精密制导系统、保密系统、遥感技术、电子对抗等许多领域获得了大量的应用.目前通信卫星、电子对抗正向高微波频率和毫米波段发展,将飞行器上的通信和巡航控制雷达使用的频率范围定位在65—85G H z.另一方面,一些新型电子系统,如成像雷达,要实现清晰的干涉图像,就必须要求短的波长,只能工作在毫米波段.因此,毫米波已成为当前研究的一个热门课题.要发展毫米波技术,就需要研制供毫米波器件使用的微波铁氧体[1—3].在进入毫米波段时,由于频率升高,器件所需的外加磁场也随之增加.例如:谐振式隔离器在波长为8mm (即3715G H z )时,所需共振场约为H ω=f 0Πγ≈1066kA Πm .当波长为3mm (即100G H z )时,所需共振场约为2840kA Πm.显然,这么强的外加磁场在技术上不易做到.即使能够做到,永磁体磁路也十分庞大而笨重.如果频率更高,则更无法实现.为了克服这一困难,在毫米波段,常使用具有很高磁晶各向异性场的六角铁氧体.其目的是利用材料本身所具有的磁晶各向异性场来部分地乃至全部地取代外加恒磁场,以便减轻器件的重量,缩小器件的体积.因此,对六角铁氧体磁特性的研究有着重要的实际意义.21实 验用普通陶瓷工艺,以分析纯的SrC O 3,CaC O 3,Fe 2O 3为原材料,制备了标称配方为Sr 0195Ca 0105Fe 12O 19的各向异性多晶六角铁氧体.纵向充磁磁场约为640kA Πm ,压力约为319×107Pa ,预烧温度为1200—1260℃,烧结温度为1160—1230℃.用Philp 公司生产的ADP 215型x 射线衍射仪在室温下对粉末样品进行了相成分分析,并测量了晶格常数和取向度.用155振动样品磁强计在716kA Πm 磁场下测量了磁晶各向异性场H a 和比饱和磁化强度M s 与温度的变化关系.在915G H z 下测量了介电损耗.用排水法测量了表观密度.31结果与讨论3111x 射线衍射分析、扫描电子显微镜分析及测试结果 图1为块状六角铁氧体Sr 0.95Ca 0.05Fe 12O 19的x 射线衍射(XRD )分析结果.可以看出,Sr 0195Ca 0105Fe 12O 19第51卷第11期2002年11月100023290Π2002Π51(11)Π2612205物 理 学 报ACT A PHY SIC A SI NIC AV ol.51,N o.11,N ovember ,2002ν2002Chin.Phys.S oc.为单相M 型六角铁氧体.其晶格常数(a ,c )、取向度(f )、x 射线密度(d x )、表观密度(d )、介电损耗(tan δε)、介电常量(ε′)、室温下的饱和磁化强度(M s )和磁晶各向异性场(H a )见表1.表1 SrFe 12O 19(1#)[4]和Sr 0195Ca 0105Fe 12O 19(2#)室温下测得的磁参数性能序号a Πnmc ΠnmM s Π(kA Πm )H a Π(kA Πm )K 1Π(105J Πm 3)αΠ(%Π℃)d x Π(103kg Πm 3)d Π(103kg Πm 3)T c ΠK tan δεΠ10-3ε′f Π%1#0158852130473801473315Π51105104750ΠΠΠ2#0158932130653651457313-011825107419574221317161 x 射线密度通过d x =2MNV,V =32a 2c 计算出来,由XRD 分析结果和f =∑I (00l )Π∑I (hkl )-∑I 0(00l )Π∑I(hkl )1-∑I 0(00l )Π∑I 0(hkl ),可知Sr 0195Ca 0105Fe 12O 19六角铁氧体的取向度为100%.图1 块状六角铁氧体Sr 0195Ca 0105Fe 12O 19的XRD 谱图2给出Sr 0195Ca 0105Fe 12O 19六角铁氧体的金相和扫描电子显微镜(SE M )图.从图2可以看出晶粒均是朝一个方向排列且材料的片状结构极为明显,与前面得出的结果相一致.图3给出Sr 0195Ca 0105Fe 12O 19六角铁氧体的SE M 图.图3(a )为表面平行于易磁化方向的SE M 形貌图.图3(b )为其断面的SE M 形貌图.样品是用浓HCl 腐蚀,相片是以金作衬底照得的,照片上的小圆点是SE M 荧光屏上的.从图3(a )可以看出样品具有很强的层状结构,即六角铁氧体与易磁化轴垂直的面是片状结构.从图3可知,样品中的晶粒的易磁化方向均相同,从而直观地表明样品具有很高的取向度.六角铁氧体的铁磁共振线宽主要是由各向异性图2 金相和SE M 图线宽提供.根据Appleton 等人的报道[5],取向度好的BaFe 12O 19六角铁氧体的铁磁共振线宽ΔH 为15912kA Πm 左右,取向度不理想的BaFe 12O 19的ΔH可高达55712kA Πm 左右.因此,六角铁氧体的铁磁共振线宽与取向度的关系密切.可是,六角铁氧体的取向度又与工艺有着密切的关系.取向度受球磨时间,尤其是二次球磨时间,预烧温度和烧结温度及保温时间的影响颇大.我们认为六角晶系铁氧体固相反应完全有利于取向度的提高.二次球磨把粉料磨成单畴有利于畴壁转动.在成型时加入磁场就更容易使晶粒排成一个方向,即:使晶粒的易磁化轴朝一个方向.烧结过程中提高烧结温度、延长保温时间有利于晶体的缓慢生长,使材料更易于取向,同时加入某些有益杂质对提高取向度也非常有利.铁氧体材料需要低损耗,损耗分为磁损耗与电316211期冯全源:高取向度的毫米波锶钙六角多晶铁氧体图3 Sr0195Ca0105Fe12O19六角铁氧体的SE M图损耗,前者主要来源于自然共振与铁磁共振,因此常要求材料具有窄线宽ΔH.提高取向度就能有效地降低ΔH.而微波频段介电损耗的主要来源是固有电偶极子取向极化和介面极化.要降低多晶Ba (ZnT i)xFe12-2x O19六角铁氧体在微波频段的介电损耗主要是1.防止晶格中离子空位的产生,高价或低价杂质(尤其是Fe2+)离子的混入,以及防止高导电相(Fe3O4)的出现.2.减少宏观或微观的不均匀性如气孔,另相等.我们在样品中加入微量Bi2O3,从而降低了烧结温度.锰的第三电离能(33197eV)高于铁的第三电离能(31169eV),加入微量的MnC O3后,在较低温度时,它能给氧于Fe2+,即Mn3++Fe2+→Fe3+ +Mn2+,且通氧烧结及通氧慢冷,避免了失氧,有效地抑制了Fe2+离子的出现.我们通过工艺的特殊处理,制备出了各向异性多晶六角铁氧体材料Sr0195 Ca0105Fe12O19.该六角铁氧体的取向度达到了100%,介电损耗为213×10-3.3121磁晶各向异性图4给出155振动样品磁强计测得的Sr0195Ca0105 Fe12O19六角铁氧体垂直于和平行于易磁化方向的磁化曲线,其交点为磁晶各向异性场Ha[6].对于取向度好的材料在磁化过程中为磁畴转动,从而磁化曲线为直线.图5给出SrFe12O19和Sr0195Ca0105Fe12O19六角铁氧体的磁晶各向异性场与温度的变化关系.我们认为六角铁氧体的磁晶各向异性可用单离子模型的晶场理论来解释,但12k,2b次点阵贡献较大[7].由于Ca2+,Sr2+离子半径不同,当Ca2+取代Sr2+时,将导致晶格畸变,使2b位晶体电场发生变化,同时图4 难、易磁化方向的磁化曲线图5 σs,H a与T的关系 直线为σs,弯曲弧线为H a,×为1#样品,・为2#样品使相邻的12k,4f2晶位电场有所改变.因此,SrFe12 O19[4]的H a(T)和K1比Sr0195Ca0105Fe12O19的H a(T)和4162物 理 学 报51卷K1大,但它们的变化趋势一致.3131比饱和磁化强度饱和磁化强度随温度的变化关系对铁氧体的应用非常重要,在微波铁氧体器件中,这一关系决定器件的温度稳定性.图5给出SrFe12O19和Sr0195Ca0105Fe12 O19六角铁氧体的比饱和磁化强度与温度的变化关系.从图5可知,它们在相同温度点的比饱和磁化强度几乎相等.表2给出SrFe12O19六角铁氧体的晶位种类及Fe3+的自旋取向.表2 BaFe12O19的晶位种类及Fe3+离子的自旋取向晶位种类12k2a4f14f22b间隙位置八面体八面体四面体八面体六面体晶位位置R,S块界面处S块内S块内R块内R块内自旋取向上上下下上Fe3+离子数61221 我们知道,决定SrFe12O19六角铁氧体比饱和磁化强度的是Fe3+离子的自旋取向和数量,而钙取代的是非磁性离子Sr,因此,它们之间的比饱和磁化强度几乎一致.从图5还可知,随温度增加,SrFe12O19和Sr0195Ca0105Fe12O19六角铁氧体的比饱和磁化强度均减小,这是由于温度增加以后,热骚动将破坏SrFe12O19和Sr0195Ca0105Fe12O19六角铁氧体次点阵上Fe3+磁矩的自旋取向,从而导致比饱和磁化强度减小.41结 论通过用少量钙离子取代锶离子制备出了高取向度、低介电损耗的Sr0195Ca0105Fe12O19六角铁氧体,它的微波性能优于SrFe12O19六角铁氧体,尤其是Sr0195 Ca0105Fe12O19的损耗较小,可望在毫米波器件中获得应用.[1]Feng Q Y and Ren L2002IEEE Trans.Magn.381391[2]W ang J F,P onton C B and Harris I R2001J.Magn.Magn.Mater.234233[3]Feng Q Y and Ren L2000J.Functional Mater.3148(inChinese)[冯全源、任 朗2000功能材料3148][4]W ohlfarth E P1982Ferromagnetic(New Y ork:Academ ic)p403[5]Appletorn S G,P ointon A J,C obband A P D and Nix on D E1989Proceedings ICF25,969[6]Du Y W et al1983Acta Phys.Sin.32168(in Chinese)[都有为等1983物理学报32168][7]Feng Q Y and Ren L2000Acta Phys.Sin.49152(in Chinese)[冯全源、任 朗2000物理学报49152]516211期冯全源:高取向度的毫米波锶钙六角多晶铁氧体6162物 理 学 报51卷Strontium and calcium polycrystalline hexaferrite s with a high degree of orientation in millimeter wave applications3Feng Quan2Y uan(School o f Computer and Communication Engineering,Southwest Jiaotong Univer sity,Chengdu 610031,China)(Received9M arch2002;revised manuscript received14April2002)AbstractM agnetic anisotropic polycrystalline hexaferrite Sr0.95Ca0.05Fe12O19has been prepared by standard ceram ic techniques,w ith magnetic alignment of the grains along the c2axis during wet pressing,and then sintered in flow ing2oxygen,and some benefitial materials(such as MnC O3and Bi2O3)were added in the sam ple.The results showed that its preferred orientation degree and dielectric loss are100%and213×10-3respectively.The hexaferrite Sr0.95Ca0.05Fe12O19possesses very well magnetic properties,therefore,we have studied the change of its specific saturation magnetization and anisotropy field w ith tem perature. The magnetic properties are com pared between hexaferrites Sr0.95Ca0.05Fe12O19and SrFe12O19.K eyw ords:orientation degrees,dielectric loss,specific saturation magnetization,magnetocrystalline anisotropyPACC:7530G,7530C,7400,75003Project supported by the National Natural Science F oundation of China(G rant N o.60171042),and the F oundation of S outhwest Jiaotong University,China(G rant N o.2002B07).。
6材铁氧体磁铁简介6材铁氧体磁铁是一种常见的永磁材料，具有较高的磁化强度和稳定性。
它由六个不同晶体结构的铁氧体组成，因此得名。
6材铁氧体磁铁广泛应用于各个领域，如电子设备、电机、传感器等。
1. 6材铁氧体磁铁的制备方法1.1 粉末冶金法粉末冶金法是制备6材铁氧体磁铁最常用的方法之一。
该方法包括以下步骤： - 原料准备：选取适量的金属粉末（如Fe2O3）和添加剂（如BaCO3、SrCO3等），按一定比例混合。
- 粉末混合：将原料粉末放入球磨机中进行混合，以保证均匀分布。
- 压制成型：将混合后的粉末放入模具中，经过压制成型。
- 高温烧结：将成型后的样品置于高温下进行烧结，使其晶界结合并形成致密的晶体结构。
- 磁化处理：经过烧结后的样品进行磁化处理，以获得所需的磁性能。
1.2 化学共沉淀法化学共沉淀法也是制备6材铁氧体磁铁常用的方法之一。
该方法包括以下步骤： - 溶液制备：将金属盐溶解于适当的溶剂中，形成金属离子溶液。
- 共沉淀反应：将不同金属离子溶液混合，并添加适量的碱性物质，触发共沉淀反应，使金属离子生成氢氧化物沉淀。
- 沉淀分离：通过过滤等方法将沉淀分离出来，并进行洗涤和干燥处理。
- 烧结处理：将分离出来的沉淀样品置于高温下进行烧结处理，形成致密的晶体结构。
- 磁化处理：经过烧结后的样品进行磁化处理，以获得所需的磁性能。
2. 6材铁氧体磁铁的特性2.1 高矫顽力6材铁氧体磁铁具有较高的矫顽力，即在外界磁场作用下，能够保持较高的磁化程度。
这使得6材铁氧体磁铁在电机和传感器等应用中能够提供稳定的磁场。
2.2 良好的抗腐蚀性6材铁氧体磁铁具有良好的抗腐蚀性能，不易受到湿度、酸碱等环境因素的影响。
这使得6材铁氧体磁铁在潮湿和恶劣环境下仍能正常工作。
2.3 宽温度范围6材铁氧体磁铁具有较宽的工作温度范围，在高温或低温环境下都能保持较好的性能。
这使得6材铁氧体磁铁适用于各种工作条件下的应用。
