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Li-Zn铁氧体磁性能参数的测试与分析
电子科技大学 李金阳 张怀武 钟慧
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摘要：以去离子水和无水乙醇作分散剂，用普通陶瓷烧结法制备了Li0.5－0.5xZnxFe2.5－0.5xO4（x =0.5、0.6）铁氧体材料。测试和分析了材料的μ'、μ"、Q、|Z|随频率的变化铁氧体材料。测试和分析了材料的μ'、μ"、Q、|Z|随频率的变化，铁氧体材料。测试和分析了材料的μ'、μ"、Q、|Z|随频率的变化，表明x =0.6、无水乙醇作分散剂的材料性能较优。
关键词：Li-Zn铁氧体；磁性能参数；分散剂
Measurement and Analysis of the Magnetic Parameters of Li-Zn Ferrite
LI Jin-yang, ZHANG Huai-wu, ZHONG Hui
Department of Micro-electronics and Solid-electronics, University of Electronic
Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
Abstract: The Li0.5－0.5xZnxFe2.5－0.5xO4 (x=0.5、0.6) ferrite material is prepared by usual ceramic technology, using distilled water and anhydrous alcohol as dispersion agent. Then the frequency dependence of μ'、μ"、Q、|Z| was measured and analysed. It shows that better properties can be obtained for x=0.6 and the dispersion agent of anhydrous alcohol.
Key words: Li-Zn ferrite; magnetic parameters; dispersion agent
1 引言
Li系铁氧体是一类应用较为广泛的微波铁氧体材料，居里温度高，温度稳定性好，磁致伸缩系数与磁晶各向异性常数比值较低，磁滞回线呈矩形特征，剩磁对应力的灵敏性也较低，所以适合用于微波锁式移相器及高功率器件。并且此材料具有很好的高频软磁特性和较低的烧结温度[1]。该材料的主要问题是，在烧结过程中Li容易挥发，由此导致Fe3+还原为Fe2+，使材料的电阻率降低，损耗增大[2]。目前，对Li-Zn铁氧体材料的研究仅处于起步阶段，所以本课题从基础研究入手，在不掺杂的情况下，制备两种不同配方的Li-Zn铁氧体材料，然后对材料的μ'、μ"、Q和|Z|值进行测试与分析，为进一步研究Li-Zn铁氧体材料提供实验和数据基础。
2 实验
2.1 材料配方
实验所需的基本材料为Fe2O3，Li2CO3和ZnO。Li-Zn铁氧体的配方为Li0.5－0.5xZnxFe2.5－0.5xO4（x=0.5、0.6）。x=0.5时，Fe2O3，Li2CO3，ZnO的质量分数分别为78.35%，4.02%，17.63%。x=0.6时，三种材料的质量分数分别为75.86%，3.19%，20.95%[3]。按以上的质量分数对材料进行称量和混合。
2.2 样品制备
将混合好的材料倒入球磨罐中，分别加入去离子水和无水乙醇作分散剂，球∶料∶分散剂的体积比为2∶1∶1。一次球磨4h后倒出浆料，将其放入烘箱内，在80℃下烘干，研磨后过80目筛。然后在烧结炉内进行预烧，预烧的升温速率为160℃/h，升温至800℃时保温2h。待冷却后取出，再进行6h的二次球磨，经80℃烘干、研磨后，将粉体再过120目筛。将筛后的粉体按质量比为8∶1的比例加入聚乙烯醇做粘合剂进行造粒。造粒后，利用模具，用油压机将粉料压制成环形坯件。在1160℃下烧结，形成ø15×ø7×4mm待测的环形样品。
2.3 样品测试
将每个磁环绕铜线10匝，用HP4284分析仪测量0~10MHz频率下Li-Zn铁氧体材料的μ'、μ"、Q和|Z|值。
3 结果与讨论
图1~4示出了两种不同配方、两种不同分散剂的样品，0~10MHz范围复数磁导率的μ'、μ"、品质因数Q、阻抗的模|Z|随频率变化的曲线。

（图片） （图片）

（图片） （图片）

图1表明，随着频率的升高，四种样品的μ'曲线都是先平缓减小，再平缓增大，然后急剧减小。因此都存在一个最佳应用频率范围，大约为0~4MHz。同时在相同频率下，x=0.6、乙醇作分散剂的样品μ'值明显高于其它三个样品的μ'值，也就是单位体积铁磁体在动态磁化过程中的磁能存储能力最强。相同频率下x=0.5，水作分散剂样品的μ'值最小。
图2 表明，在较低频率时μ'都是先减小，再增大，μ'最小的频率点都在0.4MHz。也就是单位体积的铁磁体在交变磁场中每磁化一周的磁能损耗最小频率点在0.4MHz。相同频率下x=0.6、乙醇作分散剂样品的μ'值最大。
图3 表明，在较低频率时各样品Q值都是先增大，再减小，Q值最大的频率点都是约0.4MHz，也就是软磁材料在被交流磁化时，存储能量和损耗能量之比的最大值对应的频率都在0.4MHz。在相同频率下，x=0.6、乙醇作分散剂样品的Q值最大。
图4 表明，随着频率的升高，四个样品的|Z|值逐渐增大，也就是磁能与电能的总损耗随频率的增高而增大。在相同的频率下，x=0.6、乙醇作分散剂样品的|Z|值最大。
4 结论
（1）x=0.6、乙醇作分散剂制备的材料的μ'、Q较大，因此材料的性能较优。
（2）用无水乙醇作分散剂的材料性能要优于用水作分散剂的材料。
（3）在通常的应用中，材料应用频率范围不是很高，不宜大于2MHz，否则材料的损耗过大。
参考文献
[1] 宛德福，马兴隆. 磁性物理学[M]. 成都：电子科技大学出版社，1994.
[2] 胡国光. 磁性材料[M]. 合肥：安徽大学出版社，1990.
[3] 张怀武，周海涛，刘颖力. 抗电磁干扰材料及元器件工艺[M]. 成都：电子科技大学出版社，2001. 10/9/2005

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