（安全技術(shù)及工程專業(yè)論文）磁場作用下自蔓延高溫合成NiZn鐵氧體的研究.pdf

e f f e c to fam a g n e t i cf i e l do ns e l f - p r o p a g a t i n g h i g h - t e m p e r a t u r es y n t h e s i so f n i c k e l - z i n c n i c k e l - z i n cf e r r i t e si sc h a r a c t e r i z e db yh i g he l e c t r i cr e s i s t i v i t y , l o wc o r el o s sa n dl o w t e m p e r a t u r ec o e f f i c i e n to fp e r m e a b i l i t y s oi t i su s e di ne l e c t r o n i cd e v i c es u i t e df o r h i g h - f r e q u e n c ya p p l i c a t i o ni nt h et e l e c o m m u n i c a t i o nf i e l d s e l f - p r o p a g a t i n gh i g ht e m p e r a t u r es y n t h e s i sm e t h o di s i n v e n t e db ym e r z h a n o v ， e t a l ( i n s t i t u t e o fs t r u c t u r em a c r o k i n e t i c s ，r u s s i a ) c o m p a r e dw i t hc o n v e n t i o n a lm e t h o d s ， s e l f - p r o p a g a t i n gh i g h t e m p e r a t u r es y n t h e s i si ne n e r g ya n dt i m e s a v i n g , h i g h l yp r o d u c t i v e ， e c o l o g i c a l l yc l e a n ，w h i c hp r o d u c t sa r eh i g m yp u r ea n dh a v es t a b l ep r o p e r t i e s s h sm e t h o di s s u i t a b l ef o ri n d u s t r i a lp r o d u c t i o n i nr e c e n ty e a r ss h sh a sa t t r a c t e dt h ea t t e n t i o no nt h e p r e p a r a t i o no ff e r r i t e ，t h es h so np r e p a r a t i o no ff e r r i t e i sm a t u r er e l a t i v e l y ，a n dt h e p e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t sh a v eb e c o m em o r es o p h i s t i c a t e d n i 0 4 z n 0 6 f e 2 0 4s o f tf e r r i t eh a sb e e np r e p a r e db ys h s i nt h i sp a p e r i ts t u d i e dt h ec o n t e n t o fi r o nc h a n g e si m p a c to nt h ep r o d u c t t h er e s u l t si n d i c a t et h a tw h e nt h em o lp e r c e n to fi r o n i s6 0 ，t h ep r o d u c t i o n so fp o w d e r sa n dc y c l es a m p l e sh a v et h eb e s tm a g n e t i cp r o p e r t i e s n i l x z n x f e 記0 4s o f tf e r r i t ei sa l s os y n t h e s i z e db ys h s i td i s c u s st h ep e r c e n to fz n oi m p a c to n n i z nf e r r i t ep e r f o r m a n c e t h er e s e a r c hs h o w st h a tw i t ht h ei n c r e a s i n go ft h ev a l u eo fyt h e h eo fp r o d u c tf i r s td e c r e a s ea n dt h e ni n c r e a s e ，i ti sm i n i m u mw h e nx = 0 6 5 ，t h em so fp r o d u c t f i r s ti n c r e a s e da n dt h e nd e c r e a s e dg r a d u a l l y i ti sm a x i m u mw h e nx = o 6 5 n i 0 4 z n 0 6 f e 2 0 4i ss y n t h e s i z e db ys h su n d e rt h ec o n d i t i o n so ft h ee x t e r n a lm a g n e t i c f i e l d ，i tf o u n dt h a ti th a sl i t t l ei n f l u e n c eo nt h ec o m b u s t i o np r o c e s sa n dt h em a g n e t i c p r o p e r t i e so fp r o d u c tb e c a u s eo fs m a l lm a g n e t i cf i e l d n i 0 3 z n 0 7 f e 2 0 4i ss y n t h e s i z e db y s h sw i t ht h ec o n d i t i o n so fi n c r e a s i n gm a g n e t i cf i e l d ，d i s c o v e r e di n c r e a s e st h em a g n e t i cf i e l d h a se n h a n c e m e n tt oc o m b u s t i o nt e m p e r a t u r ea n dv e l o c i t yo fc o m b u s t i o n ，a l li n c r e a s e sa l o n g w i t ht h em a g n e t i cf i e l di n c r e a s e s t h em a g n e t i cp r o p e r t yh a sa l s oi m p r o v e m e n t ，t h ev a l u e so f c o e r c i v ef o r c ei n c r e a s e sa l o n gw i t ht h em a g n e t i cf i e l dr e d u c e s t h ev a l u e so fm si n c r e a s ew i t h t h ei n c r e a s i n go ft h em a g n e t i cf i e l ds t r e n g t h n i 0 6 z n 0 4 f e 2 0 4i ss y n t h e s i z e db ys h sw i t h t h ec o n d i t i o n so fi n c r e a s i n gm a g n e t i cf i e l d ，a n dr e s e a r c ht h em a g n e t i cf i e l da n dr e v e r s i n g m a g n e t i cf i e l di n f l u e n c eo np r o d u c tm a g n e t i cf u n c t i o n t h er e s e a r c hi n d i c a t e dt h a t , i tc a n e f f e c t i v er e d u c eh ea n di n c r e a s em s ，b u tt h em a g n e t i cf i e l di sb e i n gm o r ea d v a n t a g e o u st o t h em a g n e t i s mp r o p e r t yi m p r o v e m e n t k e y w o r d s ：s e l f - p r o p a g a t i n gh i g h - t e m p e r a t u r es y n t h e s i s ；m a g n e t i cm a t e r i a l ；n i c k e l - z i n c f e r r i t e ；m a g n e t i cf i e l d ；m a g n e t i cp r o p e r t y 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú) 立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含 其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢 獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人 承擔(dān)。 論文作者簽名：簦五查 關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)的說明 本人完全了解中北大學(xué)有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括： 學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；學(xué)?？?以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；學(xué)?？稍试S學(xué) 位論文被查閱或借閱；學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈送和交換學(xué)位 論文；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容( 保密學(xué)位論文在解密 后遵守此規(guī)定) 。 簽 名：墨亙聾 導(dǎo)師簽名：1 安 善卜 日期：墮：三：竺 日期：上與l 包乒 中北大學(xué)學(xué)位論文 1 1 研究的目的與意義 第一章緒論 當(dāng)今世界，材料的重要性已被人們充分地認(rèn)識，能源信息和材料被公認(rèn)為現(xiàn)代社 會發(fā)展的三大支柱，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對材料不斷提出新的要求n 1 。在磁性材料的發(fā)展史 中金屬系磁性材料是2 0 世紀(jì)2 0 年代前的主流，并最先達(dá)到實(shí)用化。但是，隨著市場 需求從電力到通訊的擴(kuò)大，迫切需要適合于更高頻率下工作的電阻率更高、渦流損耗更 低的軟磁材料。為適應(yīng)這種要求，鐵氧體應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸達(dá)到實(shí)用化”。 鐵氧體是一類重要的非金屬磁性材料，從二十世紀(jì)四十年代就開始了系統(tǒng)的研究和 生產(chǎn)，取得了極其迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。鐵氧體以品種多，用途廣，產(chǎn)量大，成本 低，產(chǎn)品附加值較高在電子行業(yè)中處于舉足輕重的重要地位，并直接關(guān)系到電子信息行 業(yè)家電行業(yè)，計算機(jī)與通信環(huán)境保護(hù)及節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。隨著信息行業(yè)的飛速發(fā)展 和全球范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇及快速增長，國內(nèi)外對軟磁鐵氧體的生產(chǎn)工藝技術(shù)、相關(guān)設(shè)備 ，應(yīng)用技術(shù)及其發(fā)展方向的研究不斷深入擴(kuò)展托】。鐵氧體材料在通訊廣播、自動控制、 計算技術(shù)和儀器儀表等方面成為不可缺少的組成部分。在宇航航行、衛(wèi)星通訊、信息顯 示和污染處理等方面，也開辟了新的廣闊的應(yīng)用前景。鐵氧體材料與器件的發(fā)展往往和 磁學(xué)、固體物理學(xué)、和無線電電子學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展有密切聯(lián)系，它們互相促進(jìn)，不 斷開辟出新的應(yīng)用前景。 鐵氧體磁性材料的新品種、新技術(shù)、新工藝和新器件的不斷出現(xiàn)，對科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代 化發(fā)揮了重要的作用。鐵氧體磁性材料分為軟磁鐵氧體、硬磁鐵氧體、旋磁鐵氧體、矩 磁鐵氧體和壓磁鐵氧體等五種，它們又各有單晶、多晶和薄膜等形式。鐵氧體的制各方 法一直是令人感興趣的課題，目前，除用傳統(tǒng)的氧化物干法進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)外，也可以 用水熱法、共同沉淀法“、有機(jī)金屬母鹽熱分解等濕化化學(xué)法合成鐵氧體，但上述方法 均有其各自的局限性，例如干法耗能、耗時，而濕法由于粒度過細(xì)造成成型困難，易裂 開，而且成本高，或者存在嚴(yán)重的環(huán)境污染等缺點(diǎn)，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。近年來，在材 料及工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，開始了以自蔓延高溫合成方法制備鐵氧體的研究。 1 中北大學(xué)學(xué)位論文 自蔓延高溫合成( s e l f p r o p a g a t i n gh i g h t e m p e r a t u r es y n t h e s i s ，簡稱s h s ) 是 近年來發(fā)展起來制備新材料的新方法，很有發(fā)展前途，其原理是利用反應(yīng)物之間的化學(xué) 反應(yīng)熱的自加熱和自傳導(dǎo)作用來合成材料。反應(yīng)物一經(jīng)點(diǎn)燃，燃燒反應(yīng)即可自行維持， 一般不再需要補(bǔ)充能量”。整個工藝極為簡單，與傳統(tǒng)的鐵氧體工藝相比，具有能耗低、 合成時間短、產(chǎn)量大、產(chǎn)品純度高、粉體顆粒尺寸分布均勻、性能穩(wěn)定、鐵氧體化純度 高、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)睜。同時由于燃燒過程中高的溫度梯度及快的冷卻速度，易于 獲得亞穩(wěn)態(tài)相，使產(chǎn)物具有較好的活性。具有廣泛的應(yīng)用前景，有望進(jìn)行工業(yè)推廣。采 用燃燒合成技術(shù)可以制各常規(guī)方法難以得到的結(jié)構(gòu)陶瓷、梯度材料、超硬磨料、電子材 料、涂層材料金屬間化合物及復(fù)合材料等。 磁場激發(fā)燃燒合成也稱磁場激發(fā)自蔓延高溫合成或場助燃燒合成( f a c s ) ，它是以 自傳播高溫合成( s h s ) 技術(shù)為基礎(chǔ)建立發(fā)展起來的。它不僅具有s h s 突出的幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn) 如：工藝簡單，過程時間短；合成物污染少、純度高；最大限度地利用材料人工合成中 的化學(xué)能，節(jié)約能源；由于反應(yīng)物和產(chǎn)物經(jīng)歷了快速的升溫和冷卻過程，易于形成高濃 度缺陷和非平衡結(jié)構(gòu)，可獲得高活性的亞穩(wěn)態(tài)產(chǎn)品；能集材料合成和燒結(jié)于一體，合成 和制備使用傳統(tǒng)工藝難以實(shí)現(xiàn)的新型材料。同時，由于施加外部磁場對燃燒反應(yīng)的混合 物進(jìn)行激發(fā)，所有或部分組分的粒子沿著外部磁場的磁線取向，而使反應(yīng)混合物織構(gòu)化。 特別是在鐵氧體磁性材料的生產(chǎn)中，用作s h s 反應(yīng)內(nèi)部燃料的鐵粒子順著外部磁場取向， 其燃燒活性將大大提高，具體影響到它的燃燒速度和溫度，而導(dǎo)致產(chǎn)物中由于反應(yīng)物沒 有徹底反應(yīng)而形成的雜質(zhì)的含量相對降低。 隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，對常規(guī)磁性材料和特殊磁性材料的需求將日 益增長，特別是無線電器件、微波通訊及隱身技術(shù)的發(fā)展對特殊磁性材料提出了更為苛 刻的要求，如太陽能發(fā)電機(jī)組的磁性組件要求在8 0 0 0 c - 1 0 0 0 環(huán)境下工作，使用常規(guī)磁 鐵由于在此溫度下消磁嚴(yán)重而不能正常工作，因此，迫切需要開發(fā)研究節(jié)能、高效和特 殊制備技術(shù)的工藝，以滿足其需求。鐵氧體的s h s $ | j 備工藝相對比較成熟，對其性能的 要求也越來越高。軟磁鐵氧體廣泛應(yīng)用于民用和工業(yè)領(lǐng)域，隨著近幾年來信息技術(shù)和新 型綠色照明技術(shù)的發(fā)展“，傳統(tǒng)的普通的鐵氧體材料已經(jīng)不能滿足性能要求了，這就迫 切的要求開發(fā)出高性能的鐵氧體磁性材料，促進(jìn)鐵氧體材料向高磁導(dǎo)率、高頻率、低損 耗發(fā)展“”。因而需要改變s h s 的外界條件來改變鐵氧體的性能，以滿足生產(chǎn)和工業(yè)需求， 2 中北大學(xué)學(xué)位論文 而外加磁場便是比較有效的方法之一。磁性是物質(zhì)的一種稟性，將物質(zhì)放置在磁場中， 都會有一定的響應(yīng)，從而產(chǎn)生相互作用，而磁性材料與磁場的相互作用是最強(qiáng)的。在磁 性材料的制備過程當(dāng)中施加磁場會對磁性材料性能有很大的影響，在外加磁場作用下， 物質(zhì)的性能都有不同程度的提高；外加磁場的方向不同，對結(jié)果的影響也不同。本課題 采用外加磁場作用下自蔓延合成n i - z n 鐵氧體，目的是更深入的研究燃燒合成過程，了 解外加磁場對反應(yīng)過程和反應(yīng)產(chǎn)物的影響，確定最佳工藝參數(shù)。近年來s h s 法制備鐵氧 體的方法倍受人們關(guān)注，此方法工藝較簡單，反應(yīng)時間短，生產(chǎn)效率較高，同時產(chǎn)物中易 獲得亞穩(wěn)相，具有較好的燒結(jié)活性“。利用自蔓延高溫合成法制備n i _ z n 鐵氧體預(yù)燒料可 以有效降低z n 的揮發(fā)量，克服傳統(tǒng)工藝中由于z n 的大量揮發(fā)造成配方不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)“”。 1 2 國內(nèi)外研究概況 在1 9 世紀(jì)，人們就發(fā)現(xiàn)了許多催化劑的自蔓延燃燒合成現(xiàn)象。至u 1 8 9 5 年，德國冶金 學(xué)家g o l d s c h m i d t 才第一次詳細(xì)描述了自蔓延反應(yīng)的現(xiàn)象和物理原理。自1 9 6 7 年以后，原 蘇聯(lián)以m e r z h a n o v “”為代表的眾多科學(xué)家經(jīng)過大量、系統(tǒng)和深入的研究，將燃燒合成與 冶金、機(jī)械等加工技術(shù)結(jié)合起來，使其真正發(fā)展成為一種材料制造和加工的新技術(shù)，并 成功地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，為s h s 學(xué)科的建立和實(shí)際應(yīng)用做出了杰出貢獻(xiàn)。到8 0 年代初， 前蘇聯(lián)的s h s 成引起了外界的注意，c r i d e r ，f r a n h o u s e r 等人對前蘇聯(lián)8 h s 的介紹促進(jìn)了 外界對s h s 的了解。美國m c c a u l e y ，m u n i r 和h o l t “”1 等人分別對s h 8 和反應(yīng)燒結(jié)做了許 多的研究工作，也得到了美國政府d a r p a 計劃的支持。1 9 8 8 年在美國召開的“高溫材料 的燃燒合成和等離子合成”國際會議，促進(jìn)了s h s 的國際交流。在日本，從1 9 8 0 年開始， 0 o d a w a r a 教授開始了離心s h s 法制取陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的研究；1 9 8 4 年以后，m k o i z u m i 和y m i y a m o t o 教授進(jìn)行高壓, s h s 法生產(chǎn)致密體以及s h s 焊接的研究啪2 “；p b a v a k y a n m 4 1 等利用金屬氧化物和鐵粉，合成了軟磁( m n z n 、n i z n ) 鐵氧體，可被用作低頻扼流器及 磁頭的耐磨磁芯，合成的鐵氧體軟磁材料具有良好的電磁特性。用s h 8 燒結(jié)的n i z n 鐵氧 體，較一般的陶瓷合成的鐵氧體粉末有更高的磁飽和強(qiáng)度。1 9 9 0 年，在日本召開了第一 次日美燃燒合成討論會，目前，日本研究的陶瓷內(nèi)襯鋼管和t i n i 形狀記憶合金已投入 實(shí)際應(yīng)用。 3 中北大學(xué)學(xué)位論文 我國在7 0 年代初期利用m o s i 的放熱反應(yīng)制備了m o s i ：粉末。”。8 0 年代中后期，西北 有色金屬研究院、北京科技大學(xué)、南京電光源研究所、武漢工業(yè)大學(xué)、北京鋼鐵研究總 院等單位相繼展開- j s h s 研究”?！鞍宋濉逼陂g，國家8 6 3 計劃新材料領(lǐng)域設(shè)立s h s 技術(shù) 項(xiàng)目，支持s h s 研究開發(fā)。1 9 9 4 年，在武漢召開了第一屆全國燃燒合成學(xué)術(shù)會議。近年 來，我國在s h s 領(lǐng)域加強(qiáng)了與國外的合作與交流，發(fā)表的s h s 方面的文章數(shù)目僅次于俄、 美，與日本相近，我國的s h s 產(chǎn)業(yè)化成果也得到了國外同行的高度評價。我國臺灣學(xué)者 在s h s 粉末和不規(guī)則燃燒方面也取得了引人注目的科研成果。 目前已有三十多個國家和地區(qū)進(jìn)行深入的研究與之相關(guān)的理論和應(yīng)用。從1 9 9 1 年開 始，每兩年召開一屆國際s h s 學(xué)術(shù)會議( i n t e r s y m p s h s ) ，1 9 9 2 年國際自蔓延高溫 合成雜志 i n t e r j s h s 創(chuàng)刊，進(jìn)一步推動了s h s 在國際上的研究與發(fā)展。經(jīng)過三 十多年的研究開發(fā)，s h s 有了很大的發(fā)展，在基礎(chǔ)理論研究方面建立了包括燃燒學(xué)動力 學(xué)在內(nèi)的宏觀動力學(xué)理論體系，對于大多數(shù)s h s 有普遍的指導(dǎo)意義。研究對象也從當(dāng)初 高放熱的鋁、硼、碳、硅化合物發(fā)展到了弱反應(yīng)的氫化物、磷和硫化物等，用s h s 可制 備許多新型材料，如功能傾斜材料、蜂窩狀陶瓷材料、單晶體超導(dǎo)材料、各項(xiàng)異性材料、 金屬問化合物及金屬陶瓷等復(fù)合材料。特別是近幾年來它與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)相結(jié)合，在材 料制備領(lǐng)域已形成了具有獨(dú)特優(yōu)勢的自蔓延高溫合成與復(fù)合技術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括s h s 制粉技術(shù)、s h s 燒結(jié)技術(shù)、s h s 致密化技術(shù)、s h s 冶金技術(shù)、s h s 焊接技術(shù)和s h s 氣相 傳質(zhì)涂層技術(shù)等，并仍在不斷深入發(fā)展之中。同時，世界范圍內(nèi)的自蔓延高溫合成基礎(chǔ) 理論的研究正在向著科學(xué)化和多元化的方向發(fā)展，新的研究方向和新的理論體系不斷出 現(xiàn)。失重條件下的s h s 過程、場助s h s 研究、s h s 催化劑與載體及s h s 產(chǎn)物耗散結(jié)構(gòu)研 究等是目前世界范圍內(nèi)s h s 研究的熱點(diǎn)，也是目前俄美兩國聯(lián)合開發(fā)研究的主要內(nèi)容。 通過此研究以制備特殊的材料比如一些只有通過s h s 的激發(fā)才能反應(yīng)的材料體系合成： s h s 產(chǎn)物包括納米材料組成和形貌的改善：梯度功能材料；熱障涂層和化學(xué)涂層界面反 應(yīng)的改善及陶瓷材料的進(jìn)一步合成和致密化等?！? 。在場助s h s 研究方面，美國科學(xué)家從 原理、數(shù)學(xué)模型和試驗(yàn)上對電場激發(fā)s h s 進(jìn)行了系統(tǒng)研究。表明電場對燃燒模式和速度 等均產(chǎn)生直接影響，合成了很多傳統(tǒng)s h s 很難制備的低放熱體系( 女l s i c 、4 c 、w c 等) 。 而磁場激發(fā)s h s 反應(yīng)早在九十年代中期，英國的科學(xué)家就注意到這一神奇的作用，并開 始了早期的研究，幾年來他們曾對反應(yīng)物( 包括固一固、固一液形態(tài)的反應(yīng)物) 施以激發(fā) 4 中北大學(xué)學(xué)位論文 磁場進(jìn)行s h s 反應(yīng)時發(fā)現(xiàn)改變了最終產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)，同時還可提高反應(yīng)物的反應(yīng)活性， 目前在有關(guān)合成技術(shù)及應(yīng)用方面作了大量的工作，但對外加磁場影響s h s 的機(jī)制以及對 鐵氧體材料的微觀結(jié)構(gòu)控制的詳細(xì)過程還未見報道。倫敦大學(xué)的m a x i m v k u z e t s o v 1 等 人用s i t s 技術(shù)在有外磁場條件下合成t m g z n 系列鐵氧體材料，發(fā)現(xiàn)在有外磁場存在的情 況下，產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率和飽和磁導(dǎo)率較無磁場時有所提高。國內(nèi)近年來在s h s 合成方面也 開展了大量的研究工作，在某些應(yīng)用研究方面取得了可喜的成果，如哈工大的李矗、杜 善義等人用自蔓延高溫合成方法制備了n i z n 鐵氧體材料，并且研究歸納了工藝條件對 所制備的鐵氧體的磁性能的影響，具有一定的指導(dǎo)意義。但是目前還沒有磁場激發(fā)對 其機(jī)理和改善產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)的研究報道。這也是本項(xiàng)目提出的背景。 1 3 應(yīng)用前景 1 9 0 9 年s h i l p e r t 就制造出一系列的人造鐵氧體，但直到電子學(xué)和電子技術(shù)進(jìn) 一步發(fā)展，鐵氧體才有了實(shí)際意義。1 9 3 6 年軟磁鐵氧體進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，并作為一種 功能材料已經(jīng)在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；特別是隨著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛躍發(fā) 展，軟磁鐵氧體材料的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，幾乎覆蓋了已有各種頻段的整機(jī)、分機(jī)或 元器件，與人們的日常生活密切相關(guān)。用鐵氧體磁性材料制成的各種電感器、變壓器、 扼流圈、電磁干擾抑制器、濾波器、電子鎮(zhèn)流器、電波吸收材料、倍頻器、調(diào)制器等， 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化設(shè)備及電子儀表、通訊設(shè)備、計算機(jī)及外設(shè)；另一方面，隨 著表面貼裝技術(shù)( s m t ) 的發(fā)展，電子元器件朝著小型化、多功能化、高頻化方向發(fā)展， 對軟磁材料本身也提出了更苛刻的要求，如要求具有高密度、離品質(zhì)因素及低溫?zé)Y(jié)特 性等。 ( 1 ) 開關(guān)電源1 ：開關(guān)電源是電子技術(shù)中應(yīng)用最為活躍的領(lǐng)域，用開關(guān)電源取代傳統(tǒng) 的電源被稱作當(dāng)今世界電源技術(shù)的革命，它的大量普及與應(yīng)用大大推動了軟磁材料的發(fā) 展，特別是電源鐵氧體的發(fā)展。其所應(yīng)用的器件包括有：開關(guān)電源變壓器、平滑濾波器、 尖峰信號抑制器、噪聲濾波器、磁放大器等。 ( 2 ) 電感器件：電感器是在通訊設(shè)備和其他無線電裝置中使用最為廣泛的器件，它 既要求高的品質(zhì)因數(shù)和穩(wěn)定性，又要求體積小。在使用頻率1 m h z 以下，普遍應(yīng)用1 1i 5 中北大學(xué)學(xué)位論文 5 0 0 0 和pi = 1 0 0 0 0 的m n z n 鐵氧體材料；而在高頻下則多采用欠鐵加鈷的n i z n 鐵氧體。 ( 3 ) 抗e m i 器件“：隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，武器裝備及電子設(shè)備面臨的電磁環(huán) 境將變得越來越惡劣，電磁干擾也越來越嚴(yán)重，武器系統(tǒng)和電子設(shè)備的電磁兼容已經(jīng)成 為一個十分突出的問題。對此，西方國家均制定了強(qiáng)制實(shí)施的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。我國近十 年來也制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。使用軟磁材料制作的濾波器、鐵氧體抑制器是抑制電磁干擾 最為有效、簡單、經(jīng)濟(jì)的辦法之一。 “) 其他：軟磁鐵氧體在熒光燈的電子整流器、汽車和船舶的電子打火器、電磁傳感 器、溫度傳感器、磁性天線、高頻焊接、高頻熱處理、超聲探測器、磁記錄及電磁波吸 收等方面也有很廣泛的應(yīng)用。軟磁鐵氧體具有更高的電阻率，高的機(jī)械加工性能，易于 壓模成型，化學(xué)穩(wěn)定性好和成本低等優(yōu)點(diǎn)酬。 通過磁場激發(fā)s b s 制備高可靠性、高性價比的特殊鐵氧體磁性材料，廣泛應(yīng)用于軟 磁和硬磁中。如：m - 型b a f e 0 。應(yīng)用于永久磁鐵，作為信用卡和借記卡的磁帶，立方體 的鐵氧體l i f e 。仉應(yīng)用于微波和記憶鐵磁芯中，高純度的常規(guī)鐵氧體m g z n f e 。0 。應(yīng)用于電 視機(jī)聚集系統(tǒng)和高頻移動電話。同時，使用施加外部磁場的s i t s 反應(yīng)將生產(chǎn)出許多用傳 統(tǒng)工藝不能生產(chǎn)的新奇產(chǎn)品。如：用于計算機(jī)磁盤的錠子馬達(dá)中的環(huán)形磁鐵，在這些環(huán) 形磁鐵的圓周上以多個磁極快速交替磁化，傳統(tǒng)的工藝是利用機(jī)械連接的方式是將八塊 分離的弧形磁鐵聯(lián)到一起。這些弧塊的機(jī)械加工和連接將限制了小型環(huán)的制備，滿足不 了日益增長的更小型化磁盤驅(qū)動的需求。然而，借助于適當(dāng)?shù)牟痪鶆虼艌鲞M(jìn)行s h s 反應(yīng) 可以制得整段環(huán)形磁鐵，其內(nèi)部磁性結(jié)構(gòu)可模擬傳統(tǒng)磁環(huán)，省去了傳統(tǒng)工藝中所需大量 的加工工序，而且具有向小型化發(fā)展的潛能。隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，對 常規(guī)磁性材料和特殊磁性材料的需求將日益增長，特別是無線電器件、微波通訊及隱身 技術(shù)的發(fā)展對特殊磁性材料提出了更為苛刻的要求，如太陽能發(fā)電機(jī)組的磁性組件要求 在8 0 0 。c 一1 0 0 0 環(huán)境下工作，使用常規(guī)磁鐵由于在此溫度下消磁嚴(yán)重而不能正常工作， 采用磁場激發(fā)s h s 工藝制備的磁性材料，由于其經(jīng)歷了瞬時活性高溫( 2 5 0 0 - - 3 5 0 0o c ) 合成及較高溫度的熱壓成形過程，其制備的磁性材料的磁性不會改變，采用這一工藝技 術(shù)有望解決這一問題。 6 中北大學(xué)學(xué)位論文 1 4 研究內(nèi)容 本課題采用外加磁場條件下高溫自蔓延合成n i - z n 鐵氧體，目的是取代傳統(tǒng)工藝中 耗能耗時的預(yù)燒環(huán)節(jié)，極大地節(jié)約能源，并且更深入的研究燃燒合成過程，從理論上探 索外加磁場對自蔓延高溫合成n i - z n 鐵氧體反應(yīng)的影響機(jī)理，通過實(shí)驗(yàn)了解外加磁場對 反應(yīng)過程和合成產(chǎn)物的影響，并與不加磁場條件時的合成過程和合成產(chǎn)物進(jìn)行對比，確 定最佳工藝參數(shù)，從而改進(jìn)s h s 工藝和控制產(chǎn)品性能，為生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)做理論指導(dǎo)。 主要包括以下幾個方面的研究工作： ( 1 )n i z n 鐵氧體的自蔓延高溫合成； ( 2 )n i - z n 鐵氧體在強(qiáng)磁場中的自蔓延贏溫合成； ( 3 ) 自蔓延高溫合成n i - z n 鐵氧體機(jī)理的探索。 擬解決的關(guān)鍵問題： ( 1 ) 原料中金屬單質(zhì)含量的影昀，原料中金屬單質(zhì)的含量直接影響燃燒溫度和燃 燒速度。 ( 2 ) 研究不同配比下產(chǎn)物磁性能； ( 3 ) 反應(yīng)物密度大小對燃燒速度及最終產(chǎn)物磁性的影響； ( 4 ) 激發(fā)磁場( 包括控制磁場大小和方向) 對燃燒波的速度及溫度的影響； ( 5 ) 在外加磁場的條件下s h s 不同反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)物和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的變化。 1 5 實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)路線 實(shí)驗(yàn)方案如下： 7 中北大學(xué)學(xué)位論文 ( 金屬、非金屬、氧化物粉末) ( 干燥、粉碎、過篩、配料、混合、壓坯) ( 密封或不密封容器) ( 破碎、球磨) ( 粉末、單晶、團(tuán)聚或復(fù)合體) ( x r d 、s e m 、v s m ) 圖1 1s i s 合成鐵氧體的技術(shù)路線 ( 1 ) 原材料的準(zhǔn)備：采用分析純的f e 粉，z n o 和n i o 粉末；并考慮原料混合物的配比 闖題： ( 2 ) 壓制藥柱：粒度相同直徑不同，粒度相同密度不同，由于氧氣通過粉末間的空隙 滲入并參與反應(yīng)，藥柱的直徑大小和密度直接關(guān)系到燃燒反應(yīng)的速度； ( 3 ) 點(diǎn)火條件：鎢絲線圈；引燃劑：鋁熱劑或c + t i ( 1 1 ) ： ( 4 ) 未加磁場的條件下點(diǎn)燃藥柱測得反應(yīng)速度、反應(yīng)時間等各個原始數(shù)據(jù)，并檢測反 應(yīng)產(chǎn)物的磁性能； ( 5 ) 外加磁場下點(diǎn)燃藥柱，通過改交外加磁場的特性，包括磁場強(qiáng)度、磁場取向等對 s h s 過程的影響； ( 6 ) 與未加磁場時形成的產(chǎn)物進(jìn)行性能比較，通過測定產(chǎn)物磁性的變化，分析外加磁 場對產(chǎn)物的磁性和微觀結(jié)構(gòu)的影晌。 8 中北大學(xué)學(xué)位論文 第二章軟磁鐵氧體自蔓延高溫合成的基礎(chǔ)理論 2 1 軟磁鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu) 軟磁鐵氧體是指在較弱的磁場下，易磁化也易退磁的一種鐵氧體材料。其典型代表 是m n z n f e 2 0 4 和n i z n f e 。嘎。軟磁鐵氧體是鐵氧體發(fā)展史的主干，也是發(fā)展最早、品種最 多、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的一種鐵氧體材料“1 ，它是f e ：0 3 與另外的金屬氧化物的化 合物，一般形式是m e x f e 。仉，其自發(fā)磁化為亞鐵磁性電阻率明顯高于金屬系軟磁材料， 故渦流損耗很低，多用于高頻，其需求量逐年增加。 軟磁鐵氧體按晶體結(jié)構(gòu)的類型可分為尖晶石型和磁鉛石型兩大類，而目前廣泛應(yīng)用 的m n z n 和n i z n 鐵氧體系列均屬于尖晶石型。尖晶石型鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶 系，其化學(xué)分子式可以用m e f e ：嘎表示。其中m e 為金屬離子，如m g ”、m n ”、n i ”、 z n ”、f e ”、l i ”等。 尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)的一個晶胞共有5 6 個離子，相當(dāng)于8 m e f e ：0 4 ，其中有2 4 個金 屬離子，3 2 個氧離子。圖2 1 表征部分金屬離子在晶胞中的分布。每個晶胞實(shí)際上可 以分為8 個小立方體，這8 個小立方體又可以分為兩類，每種各有4 介；每兩個共 邊的小立方體是同類的，每兩個共面的小立方體分屬于不同類型的結(jié)構(gòu)。在每個不同類 型的小立方體內(nèi)都有4 個氧離子。在8 個小立方體中體中，氧離子都位于體對角線中 點(diǎn)至頂點(diǎn)的中心。由于氧離子比較大，金屬離子比較小，而以氧離子作為密堆積結(jié)構(gòu)， 金屬離子都填充在氧離子密堆積的空隙中。氧離子之間存在兩種空隙：即八面體空隙和 四面體空隙。八面體空隙被六個氧離子包圍，由六個氧離子中心聯(lián)線構(gòu)成八個三角形平 面，所以稱八面體，其空隙較大，也稱為b 位；四面體空隙則是由四個氧離子包圍而 形成的，四個氧離子中心的聯(lián)線構(gòu)成四個三角形平面，其空隙較小，也稱為a 位。所 以一個晶胞一共有9 6 個空隙。但是每個晶胞的尖晶石型鐵氧體共有8 個m e f e 2 0 4 分 子，由于化學(xué)價平衡的結(jié)果，只有8 個金屬離子m e 占a 位，1 6 個金屬離子f e 占b 位，而有7 2 個空隙是缺位的，這種缺位由離子間化學(xué)價的平衡作用等因素所決定的， 但卻易于用其他金屬離子填充和替代，為鐵氧體的摻雜改性提供了有利條件，也是尖晶 9 中北大學(xué)學(xué)位論文 石型鐵氧體具有各種不同性能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。 m 為孵價壘囂點(diǎn)子 圖2 1 金屬離子在晶胞中的分布圖 二是石榴石結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于立方結(jié)構(gòu)，其分子式可寫為：3 m 。0 3 5 f e 2 0 3 ，或 2 m 。f e 。0 ，：，其中m 為三價的稀土金屬離子，這種鐵氧體的電阻率高，高頻損失小，是一 種良好的超高頻微波鐵氧體，在微波領(lǐng)域有著很廣泛的用途；三是六角晶系磁鉛石型鐵 氧體，結(jié)構(gòu)與天然的磁鉛石相似，分子式可寫為：m f e 。：0 ，。，其中m 為二價金屬( 如b a ”、 s r 2 + ) 離子，其矯頑力較高，是一種硬磁鐵氧體，用于永磁材料領(lǐng)域。， 軟磁鐵氧體主要有錳鋅( m n z n ) 鐵氧體和鎳鋅( n i z n ) 鐵氧體兩大系列，它們呈 尖晶石結(jié)構(gòu)，屬立方晶系。軟磁鐵氧體分子通式為m e f e ：0 4 ，其中m e 是指離子半徑與二 價鐵離子f e 2 + 相近的二價金屬離子( 如m n ”，z n ”，c u ”，n i “，m 9 2 + ，c 0 2 + 等) 或平均化學(xué) 價為二價的多種金屬離子組( 如l i o ；f e 3 + o 。) 。n i - z n 鐵氧體是由n i f e 。0 4 、z n f e ：0 4 組成 的具有尖晶石結(jié)構(gòu)的單相固溶體；隨著替代金屬的不同，可以組成各種不同類型的鐵氧 體。如錳鐵氧體m n f e 。o ，鋅鐵氧體z n f e , 0 4 。m n f e 2 0 4 和z n f e 。0 4 都是由一種金屬離子替代 而成的鐵氧體，也稱為單組分鐵氧體。而錳鋅鐵氧體i i n z n f e 。0 4 和鎳鋅鐵氧體 n i z n f e ：0 4 ，是由兩種金屬離子代替而成的鐵氧體，稱為雙組分鐵氧體；錳鎂鋅鐵氧體 m n 一一z n f e ：仉則是多組分鐵氧體“。 2 2 自蔓延高溫合成的基礎(chǔ)理論 1 0 畫囂 了一主| 竺 辨補(bǔ)獅 纂曝旺 b o o 囝，_l-j，lil、 中北大學(xué)學(xué)位論文 自蔓延高溫合成( s h s ) 是利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱制備材料的新技術(shù)，是制備無機(jī) 高溫材料的一種新方法。它是在高真空或介質(zhì)氣氛中點(diǎn)燃原料引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)放出 的熱量使得臨近的物料的溫度驟升而引起新的化學(xué)反應(yīng)并以燃燒波的形式蔓延至整個 反應(yīng)物，當(dāng)燃燒波向前推進(jìn)的時候使反應(yīng)物逐步反應(yīng)而變成了產(chǎn)物。 自蔓延高溫合成的基本要素為“”： 1 利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱，完全( 或部分) 不需要外熱源； 2 通過快速自動燃燒的自維持反應(yīng)得到所需成分和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物； 3 通過改變熱的釋放和傳輸速度來控制過程的速度、溫度、轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的成分 及結(jié)構(gòu)。 s h s 過程一般具有以下特點(diǎn)“”： ( 1 ) 燃燒溫度高：一般為2 0 0 0 3 0 0 0 c ，最高可達(dá)4 5 0 0 。c 左右，所以化學(xué)轉(zhuǎn)變 完全，而且對雜質(zhì)有自凈化作用，能提高產(chǎn)品純度； ( 2 ) 燃燒波傳播速度快：c u + b a 0 2 + y ：o + 0 2 等一般為0 o l 0 1 e m s ，t i + c ，t i + 2 b ， p d + a 等可達(dá)i 2 0 c m s 。可大大縮短合成時間，生產(chǎn)率比較高； ( 3 ) 體系內(nèi)部在燃燒過程中有大量的熱釋放：反應(yīng)物一經(jīng)點(diǎn)燃，即不需要外界提 供能量，一般低熱系統(tǒng)為1 0 0 2 0 0 k c a l k g ，高熱系統(tǒng)為1 0 0 0 1 2 0 0 k c a l k g ，因此可 以大大節(jié)約能源，同時也不需要傳統(tǒng)粉末冶金工業(yè)中的爐式設(shè)備； ( 4 ) 一般只有凝聚態(tài)產(chǎn)物，對環(huán)境無污染； ( 5 ) 可以控制產(chǎn)物的冷卻速率等，從而達(dá)到控制產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的目的。 隨著對自蔓延高溫合成技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究的不斷深入和推廣應(yīng)用，其理論日臻完善，目 前對自蔓延高溫合成技術(shù)理論的研究主要體現(xiàn)在以下幾方面：s h s 過程熱力學(xué)、絕熱燃 燒溫度、平衡成分的確定、點(diǎn)火理論及動力學(xué)等“”。 2 ，2 1s h s 的點(diǎn)火理論 熱點(diǎn)火理論只考慮熱釋放和熱傳播問題，不考慮擴(kuò)散因素，通常被廣泛用來討論固 相反應(yīng)體系的點(diǎn)火問題。自蔓延高溫合成法是利用自維持放熱反應(yīng)在燃燒過程中合成材 料的新方法。從無化學(xué)反應(yīng)向穩(wěn)定的自維持強(qiáng)烈放熱反應(yīng)狀態(tài)的過渡過程為著火過程。 中北大學(xué)學(xué)位論文 著火的方法主要有下列三類：化學(xué)自燃、熱自燃和點(diǎn)燃。自蔓延高溫合成過程的著火方 式絕大多數(shù)情況下均為點(diǎn)燃方式。 s h s 系統(tǒng)分為兩類：無氣燃燒( 無氣體反應(yīng)物或產(chǎn)物) 和有滲透燃燒( 有氣體反應(yīng) 物) ，s h s 過程又有穩(wěn)定與不穩(wěn)定兩種狀態(tài)。s h s 過程的基礎(chǔ)是反應(yīng)體系具有強(qiáng)烈的放 熱效應(yīng)，在熱傳導(dǎo)機(jī)制下，反應(yīng)物點(diǎn)燃后，相繼引燃臨近原料層的反應(yīng)，從而使燃燒反 應(yīng)以波陣面的形式蔓延下去。大多數(shù)s h s 過程，燃燒都是以燃燒波陣面勻速推進(jìn)，但在 不穩(wěn)定狀態(tài)下，燃燒波蔓延都是不均勻的，有振蕩燃燒和螺旋燃燒兩種形式刪。振蕩 燃燒的燃燒波以快速和慢速相間的形式蔓延；螺旋燃燒則是燃燒點(diǎn)( 或面) 以螺旋運(yùn)動 的形式，從壓坯的一端開始到另一端結(jié)束。 點(diǎn)燃s h s 反應(yīng)的典型方法有燃燒波、輻射、激光、電火花、熱爆、微波、化學(xué)、機(jī) 械點(diǎn)火等方法。本實(shí)驗(yàn)采用的是燃燒波點(diǎn)火引燃，燃燒波點(diǎn)火是利用已燃燒的體系點(diǎn)燃 另一體系，已燃燒的體系稱為點(diǎn)火劑。點(diǎn)火劑的種類很多，如：鋁熱劑+ 鎂粉+ 氧化鐵， 碳+ 鈦等等，并且密度、重量、成分等都是可變的參數(shù)。點(diǎn)火劑本身是用別的點(diǎn)火方法 點(diǎn)燃的，例如用鎢絲、電阻絲、鎢鉻絲等通電點(diǎn)火點(diǎn)燃點(diǎn)火劑。 2 2 2s h s 技術(shù)的熱力學(xué) 燃燒體系進(jìn)行熱力學(xué)分析是s h s 研究過程的基礎(chǔ)，絕熱燃燒溫度是描述s h s 反應(yīng)特征 的最重要熱力學(xué)參量。絕熱溫度是假設(shè)體系在沒有質(zhì)量損失并與環(huán)境絕熱的情況下，化 學(xué)反應(yīng)放出的熱量使體系達(dá)到的最高溫度，用l ( a d i a b a t i ct e m p e r a t u r e ) 表示。 m e r z h a n o v 在研究了多種化合物的s h s 合成以后，得出了一個經(jīng)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)t 。1 8 0 0 k 時， 點(diǎn)燃后燃燒波就能自發(fā)蔓延，成為自蔓延合成反應(yīng)；而當(dāng)t 。 1 8 0 0 k ，該系統(tǒng)的燃燒反應(yīng)才能自行維持“”。 假設(shè)絕熱溫度l 低于產(chǎn)物熔點(diǎn)k ，燃燒合成n i z n f e ：0 。的l 的計算列于表1 ，其中 k 為控制放熱反應(yīng)稀疏，k 值可以通過經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)熱力學(xué)計算得出。由表1 可以看出，隨 著f e 含量的增加，絕熱溫度升高。當(dāng)k 0 4 時，燃燒反應(yīng)可以自行維持。 表3 1 燃燒合成n i z n 鐵氧體的放熱反應(yīng)系數(shù)k 、f e 含量與t “的關(guān)系 在上式中k 代表鐵粉用量的一個參數(shù)，也是混合物的放熱系數(shù)，它直接影響燃燒溫 度和燃燒波的傳遞速度。n a c l n 為氧化劑，在高溫下分解放出高活性的0 與還原性f e 粉反應(yīng)放出大量的熱維持反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。本試驗(yàn)中，k 值分別取0 4 ；0 5 ；0 6 ；0 7 ； 0 8 。 3 2 實(shí)驗(yàn)原料 在制造軟磁鐵氧體時，一般要求原料的純度越高越好，因?yàn)檫@樣可以減少雜質(zhì)對鐵 氧體性能的影響。但是，純度越高的原料往往來源少、價格高、活性也較低。所以對原 料純度的選擇，一般決定于對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。如用于制造微波鐵氧體及高磁導(dǎo)率的軟 磁鐵氧體原料，可選用分析純試劑。本實(shí)驗(yàn)用于制備鐵氧體的原料均為分析純，如表3 2 所示，主要實(shí)驗(yàn)用品還有碳粉，鈦粉，電熱絲等。 1 8 中北大學(xué)學(xué)位論文 表3 2 實(shí)驗(yàn)原料 在本實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)方程式為： 2 k f e + o 6 z n o + o 4 n i o + ( 1 一k ) f e ：嘎+ o 7 5 k n a c l 礬一n i o z m ，6 f e z 吼 + 0 7 5 k n a c l 表3 3 原料配料表 含量 f e ( g ) z n o ( g ) n i o ( g ) f e 。0 。( g ) n a c i 吼h 2 0 ( g ) 茁營 o 41 1 21 2 21 4 9 42 3 9l o 5 0 61 6 8 1 2 21 4 9 4 1 5 9 1 5 8 0 71 9 61 2 21 4 9 41 1 91 8 4 3 0 82 2 41 2 21 4 9 47 9 62 1 0 7 3 3 實(shí)驗(yàn)工藝過程 s h s 法制備n i z n 鐵氧體粉體的工藝流程如圖3 1 所示； 3 3 1 混合球磨 圖3 1s h s 法制備鐵氧體的工藝流程圈 1 9 中北大學(xué)學(xué)位論文 球磨方法有兩種：一種是干法球磨；一種是濕法球磨。干法球磨容易導(dǎo)致粉末團(tuán)聚， 造成多項(xiàng)反應(yīng)物混合不均勻，使壓坯內(nèi)各處的密度不一致，最終導(dǎo)致s h s 產(chǎn)物的微觀結(jié) 構(gòu)不均勻；而濕法球磨的固體顆粒均勻分布在液體中，可以提高反應(yīng)物的均勻混合程度。 原料混合的均勻度和粒度對產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響。通過球磨混料不僅可以均勻配 方，還能起到細(xì)化顆粒的作用。在制備鐵氧體的過程中，粒度是原材料的一個重要的質(zhì) 量指標(biāo)；顆粒大小均勻，平均粒度較小的原料成型密度較高，而比表面積的增大便原料 的活性增大，也便于獲得高質(zhì)量的鐵氧體。同時，在自蔓延高溫合成的過程中，原料粒 度的增大使反應(yīng)所需的時間更長，會導(dǎo)致燃燒溫度和速率的降低；特別對于金屬粉末來 說，顆粒越細(xì)，燃燒反應(yīng)越劇烈，則燃燒溫度和速度越高，易于反應(yīng)完全舊1 。本實(shí)驗(yàn)中， 為了避免金屬鐵粉在球磨過程中被提前氧化，我們采用崗能球磨機(jī)丙酮介質(zhì)濕法球磨的 方法，在達(dá)到細(xì)化顆粒的目的的同時，盡量減少球磨時間，避免鐵粉的氧化。具體工藝 為：以鐵粉、f e 2 0 3 和n i o 、z n o 為原料，根據(jù)產(chǎn)物的化學(xué)組成，算出各種原料的用量， 再采用母5 l o m r a 鋼球作為混料介質(zhì)，本實(shí)驗(yàn)采用丙酮做溶劑濕法球磨2 h ，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速 為6 0 0 r m i n 即可。 實(shí)驗(yàn)采用南京科析實(shí)驗(yàn)儀器研究所生產(chǎn)的變頻行星式球磨機(jī)( 簡稱x q m ) ，x q m 系 列球磨機(jī)工作原理是在一個轉(zhuǎn)盤上裝有4 個球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，球磨罐在繞轉(zhuǎn)盤軸 公轉(zhuǎn)的同時又繞自身軸作行星式自轉(zhuǎn)運(yùn)動，罐中磨球在高速運(yùn)動中相互碰撞，粉碎試樣、 混合與分散樣品?？蛇M(jìn)行單向連續(xù)運(yùn)行、單向定時運(yùn)行、交替( 交替：即自動正反轉(zhuǎn)) 連續(xù)運(yùn)行、交替定時運(yùn)行問患時間設(shè)定等。 表3 4x q l l 一0 4 l 技術(shù)參數(shù) 氡名正反向交轉(zhuǎn)速人r m i n 連續(xù)運(yùn)重 數(shù)稱替運(yùn)轉(zhuǎn)周控制噪 l 電源