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主成份对mnzn铁氧体材料相对损耗因数与磁滞常数的影响 influence of

  主成份对mnzn铁氧体材料相对损耗因数与磁滞常数的影响 influence of principal component on the relative loss factor and hysteresis constant of mnzn ferrite materials.pdf

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  主成份对MnZn铁氧体材料相对损耗因数与磁滞常数的影响 李银传,白本帅,董生玉,沈林佳 (天通控股股份有限公司材料研究所,浙江海宁314412) 摘要:利用均匀设计的实验方法,改变材料的主成份制备MnZn铁氧体材料。用回归分析的方法分别分 析了主成份对起始磁导率似、相对损耗因数tanJ/∥i、磁滞常数叩B的影响。研究发现,材料的以上三个特性受二 峰位置变化的影响较大,通过合理的主成份配比控制二峰的位置,可以优化材料的特性。 关键词:MnZn铁氧体;主配方;二峰;起始磁导率/4;相对损耗因数taIld恤i;磁滞常数轴 中图分类号:TM277+.1 文献标识码:B 文章编号:1001—3830(2011)03—0044·04 Influenceof ontherelativelossfactorand principalcomponent MnZnferritematerials constantof hysteresis LI Ben—shuai,DONG Yin—chuan,BAI Sheng—yu,SHENLin-jia Institute 314412,China HoldingCo,Ltd,Haining ofMaterials,TDG onuniform ferritematerialswere withdifferent based design Abstract:MnZn prepared principalcomponents method.Theinfluenceof ontheinitial lossfactorand constant components permeability,relativehysteresis principal wasfoundthatmaterial were affected were strongly bysecondarypeak. analyzedregressionanalysis.It properties by Call the of material positionsecondarypeak,andresultantly,canoptimize properties. Principalcomponentchange loss words:MnZn factor; Key ferrite;principalcomponent;secondarypeak;initialpermeability;relative constant hysteresis 减小THD,铁氧体材料具有小的磁滞常数是必要 1引言 的。 随着互联网的快速发展及全球经济信息化的 XDSL市场应用非常庞大。为服务市场,为市 进程加快,世界各地都掀起新的宽带网络建设热 场提供宽温高磁导率、低失真、低损耗要求的高性 潮。传统的电话线可以为电话和宽带数据连接提供 能材料,TDG有针对性地研究了MnZn铁氧体主 足够的带宽。但是,由于快速XDSL连接的范围受成份配比对材料性能(如起始磁导率∥i、相对损耗 到传统双绞线的极大限制,在数公里后,数据必须 因数tan3/pi、磁滞常数轴)的影响。 经过XDSL交换机处理,并转为在强大的数字接口 2理论依据 (如ATM)上传输。这种数据处理由XDSL线路 卡完成。 MnZn铁氧体材料的电磁特性与主成份的配 MODEM变压器,比、掺杂及制造设备和工艺存在着特别重要的关 XDSL技术的核心是XDSL 为了保证在宽温条件下很好的信号传输,避免信息 系,而主成份是饱和磁化强度觚、磁晶各向异性 失真,要求XDSL变压器要具有很小的谐波失线、居里温度死等材料本征特性的决定因素。 软磁铁氧体材料的磁晶各向异性常数随温度 (THD),而XDSL变压器的核心是铁氧体磁心,为 而变化,复合铁氧体中的各个单元铁氧体的磁晶各 收稿日期:2010.11.24修回日期:2010-12.15 向异性常数在某一温度点下会相互抵消,此时, 基金项目:国家863计划资助项目(2008AA032407) Kl=0,于是在远低于居里温度点的温度,磁导率会 通讯作者:李银传E-mail: 3 J MaterDevicesVol42No Magn 万方数据 出现~个极大值,通常称为磁导率的二峰【l】。在主 合直到原材料平均粒径为0.8pm,于100℃烘干后 配方的研究过程中,我们研究了各主成份对材料性 900℃预烧2h。然后粉碎至粉末粒径达到0.9 pan 能的影响,还通过测试磁导率一温度曲线找N-峰 左右。将粉碎浆料在100℃烘干后,添加聚乙稀醇 的位置,分析二峰位置与其它性能的关系,间接得 造粒,并压制成025mm×15mmx7.5mm标准样环, 出了主成份配比对材料性能的影响。 放入钟罩炉内1320℃烧结4h,保温阶段氧含量 3.5v01%,降温阶段采用平衡氧分压气氛。 3实验 3.2样品性能测试 3.1材料制备 在N=20匝条件下,用美国HP.4284A型LCR 主成份配比采用均匀设计法,由课题的特点及 测试仪,配以广州爱斯佩克环境有限公司的 均匀设计法的偏差(比较)小,统筹考虑,选用 MC一71l小型超低温试验箱和PHH一101高温试验 U*17(175)均匀设计表[21及使用表【2】,选S=2。均匀 mT下分别测试起始磁导率的温度 箱,在曰≤0.25 设计就是只考虑试验点在试验范围内均匀散布的 一种试验设计方法【2】。选取Fe203和ZnO作为两个 时分别测试--40℃、25℃、125℃时的Q1、Q2。 因素进行实验,Fe203的配比范围选择在 4结果与讨论 51.7—53.3m01%、znO的配比范围选择在 16.7~21.5m01%,其余为MnO,具体的配比如图l在整个实验数据的整理分析过程中,我们用回 所示。所有小样统一添加0.06wt%的CaC03、 归分析的方法研究了Fe203、ZnO的含量、居里温 0.02wt%的V205。实验工艺用普通氧化物法,其工度及二峰位置的变化对材料性能的影响,由于ZnO 艺流程如图2所示。 的含量和居里温度的变化对材料性能的影响规律 采用高纯Fe203、ZnO和Mn304粉末作为原材 不明显,在此仅讨论Fe203的含量和二峰位置的变 料,按照均匀设计法设计的配比准确称量配料,混 化对材料性能的影响。 图3是25℃时起始磁导率胁随Fe203含量的 变化,图4是25℃起始磁导率纯随二峰位置兀的 装 弓 变化。由图3可知,随着Fe203含量的增加,起始 旨 古 磁导率/.ti回归曲线呈先上升后下降的趋势,Fe203 C tq 的含量在52.7m01%附近时出现最大值,但整体表 现较发散。由图4可知,在2~94℃二峰范围内, 通过计算,起始磁导率挑与二峰位置基本存在着如 Fe20rtm01% 割1 Fe203。jZnO睁尔眦比 下回归函数的关系: 其中y代表起始磁导率,x代表二峰温度。二峰在 25℃附近时,起始磁导率胁回归曲线 kHz下的相对损耗因数tana/ui随 Fe203含量的变化,图6是10kHz下的相对损耗因 1-c203,tool‘k 7≯L 图3材料“随Fe203含量的变化 图4材料胁随昂的变化 磁性材料及器件 2011年6,El 45 万方数据 堇 暑 孓 蔷 蔷 o 亘 Fe203/m01% 叫℃ 图5材料t∞跏.随Fe203含量的变化 图6材料tall却i随%的变化 7 下 毫 警 0 : 生 墨 套 套 Fe203/m01% 图7不同温度下的伽随Fe203含量的变化:(a)弘一40℃,(b)T=25℃,(c)T=-125℃ 丁 ■ g 0 I。 甚 彤℃ 彤℃ 7--一40℃,(b)T=-2s℃.‘c)T=-125℃ 图8不同温度下的”B驰瓦的变化:(a1 uJ‘知,随 他丛令生上丌趋势;图8bq,利科25℃下的磁滞常 数tan6//zj随二峰位置瓦的变化。由图5 数叩B值先下降,到达一谷点(二峰位置在25℃附 kHz下的相对损耗因数 Fe203含量的增加,10 近时)后趋于上升。图8c中材料125℃下的磁滞 taIl批i值先下降,到达一谷点(Fe203的含量在 常数t/B值随着二峰的变化,较发散,因此可以得 52.7m01%附近)后呈现上升趋势。由图6可知,在 出,在125℃下温度下,二峰的位置对磁滞常数玎B 2~94℃二峰范围内,随着二峰位置向高温方向变 值影响规律不明显。 化,相对损耗因数tan肌i值先下降,到达一谷点(二 一般情况下,在25℃时,材料磁滞常数叩B 峰位置在25℃附近)后呈现上升趋势。 0.2x 10-6.mTl就能很好地满足低谐波失线a、b、C是不同温度下的磁滞常数玎B随 使用要求,而且磁滞常数伯越小越好,从图7c、 Fe203含量的变化,图8a、b、c是不同温度下的磁 8c可知,各配比材料的磁滞常数轴基本小于 滞常数轴随二峰位置瓦的变化。由图7可以看出, 0.16x10-6.mT~,也就是说,温度在125℃时,磁 随着Fe203含量的增加,一40℃下(图7a)材料的 滞常数玎B值虽然受主成份的配比影响存在一定的 磁滞常数伽值基本呈下降趋势。25℃下(图7b) 波动,但可很好地满足实际使用要求。 材料的磁滞常数釉值先下降,到达一谷点(在 结合以上分析和讨论,我们还可以发现:(1) 53m01%附近)后趋于上升,并且在52.5~53.3m01% 不同的主成份配比可以得到不同的二峰位置,材料 的范围内其值波动小。125℃下(图7c)材料的磁 特性受二峰位置变化的影响较大,所以通过合理的 滞常数轴0.16x10-6.mT~,分布较发散。 主成份配比可以控制二峰的位置,从而可以控制材 由图8可以看出,随着二峰向高温移动,2-94 料的性能;(2)随Fe203含量及材料二峰位置的变 ℃二峰范围内,图8a中材料--40℃的磁滞常数轴 化,10kHz下的相对损耗因数tan批i的回归曲线 J MaterDevicesVol42No3 Magn 万方数据 形状与25℃下磁滞常数目B的相似.主成份配比对 (2)主成份配比对相对损耗因数tmld/p.与磁 二者的影响机理基奉相同:(3)在居里温度足够高 滞常数目B影响的机理基本相同; 的前提下.主成份及材料=峰位置对高温125℃下 (3)在材料居里温度足够高的前提F,主成 的磁滞常数目B影响小.这一期律的发现可以指导 份配比及材料二峰位置,对高温(125C)磁滞常数 我们直拯研究主成份对低温和常温段磁滞常数轴 目R影响很小。 的影响,而不用过多关注高温性能,从而大大缩短 参考文献: 研发周期,降低研发成本。 …1 张有纲.黄永杰-罗迪民磁性材料【M】成都t成都 104 5结论 电讯I程学院出敝社,1957 (I)通过№铁氧体主成份的配比控制, 【21方开奉均匀设计与均匀设计表【M】北京科学出版 社,1994 特别是FezO,含量控制,可以控制材料二峰位置. 作者简介:车银传(1973)男,^东莱芜人。I程师, 通过控制二峰位置,可以根据不同的需要优化材料 从事高性盹MIIzn软磁械氧傩材料.磁≈的研生履生产技 的性能; 术管理. 上接43页 (a) ..,,^ ∞ }J一, k 一¨^幽^S6二¨^3一/3lu% ..,—二。。。 \ 10 20 时间B 圈5含35v01%羰基铁粉、基于叠酸甲酯的磁流变涟的剪切强度:(a)口;盯.(b)脚5T.剪切率50s (3)采用微米级软磁羰基铁粉与癸酸甲酯等 制各的油基磁流变液.磁场作用下剪切强度可达 9Il-915 [7】±景贺-阵明君.董申,等KDP晶体光学零件超精 30kPa以上。 密加I技术研究的新进展【月工具技术.2004,38(9): 56-59 参考文献 【8】熊超,申小海.酃坚,等碰流变嚣件设计中的关键 PK 37-39 Ⅲl Y㈣JJD,BumhⅫAkWhilman 拄术[n碰性材料及器件.2008,39HI Developing rorthe world’smost S J S D A m‰“KD2‰cDsmls 【9】Shafnr C.Ja∞h N,Lambmgnulos InternationalMMefiat+Renews2002. for appre+ach P0wefful】as日[YJ mgnelorheologicalpolishing·based 4H3,113-152 studying milford p嗽ision Retal S3-93 【2】Zaitse性N.AtheaonJ,RoⅡa Design卸d cubid∞UjprecisionEngm∞rmg.2007.3l ben“tsof oflarge c0“n…6lh6∞inmpid目om 【】0】张文生,张飞虎,董申KDP晶体金刚石车削参数耐 KDp柚dDgJDPJoⅢal crystals[/1ofCrysmtGm¨ 1999,197:911-920 SD in 【ll】JacohM蜘ipulating。眦h蛐噼andckmisWl 【3】苏根博.曾金渡,贸在平.等太截面KDP品体n撒 precision of 光梭聚变研究中的应用【J】硅酸盐学报,1997.25(6) ^d啪ccdMaterials20078:15}157 717-719 K TSo∞ch硼嘲l 112】SmlickS,F皿gM,Hymn syTI岫ns J C M1mhum…dof1m of 【41 F”gtLamb∞poulos coLIoi出『-11Jo哪m hacture indentation 118:11960-11961 ofpotassi岫dihydrog帆pbosphatcSociety.1996 LLEReview,200L,10l一【盯 (KDp)【J1 N…Ddc_IⅢ∞ofcubic∞dⅧngoml 【5】a“gQ smmc ofR唧k“吼2008 c唧曲[DLNewYoA:Univerm4 要从事新材料应目研宽 【6】I漶祥.王景贺.孙涛,等磷酸=氧钾晶体超精密 ■性材抖反器件 2011年6片 万方数据