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【用戶(hù)成果】熔鹽合成鎳鋅鐵氧體粉末的燒結(jié)性能

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)數(shù)理學(xué)院彭志堅(jiān)教授團(tuán)隊(duì)在期刊《International?Journal?of?Applied?Ceramic?Technology》上發(fā)表了題為……

2025-05-12

DOI：10.1111/ijac.13835

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)數(shù)理學(xué)院彭志堅(jiān)教授團(tuán)隊(duì)在期刊《International Journal of Applied Ceramic Technology》上發(fā)表了題為“Sintering behavior of Ni–Zn ferrite powders prepared by molten-salt synthesis”的論文。研究分析了熔鹽合成鎳鋅鐵氧體粉末的燒結(jié)性能。

研究背景

軟磁鐵氧體材料因其優(yōu)異的磁性能，已成為電子通信、傳感、軍事國(guó)防、新能源以及自動(dòng)控制等領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵材料。隨著鐵氧體材料商業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，市場(chǎng)對(duì)其生產(chǎn)成本和產(chǎn)品性能提出了更為嚴(yán)苛的要求。

熔鹽合成法具有低能耗、低成本、環(huán)境友好和可重復(fù)使用的特點(diǎn)，能夠有效控制陶瓷顆粒（粉）的形狀和燒結(jié)性能，不會(huì)增加設(shè)備和工藝的負(fù)擔(dān)。本文系統(tǒng)地研究了以硝酸系為熔鹽的熔鹽法合成Ni0.5Zn0.5Fe2O4鐵氧體粉末及其燒結(jié)性能。通過(guò)與固相反應(yīng)法制備的粉末進(jìn)行對(duì)比，揭示了兩種方法制備的Ni-Zn鐵氧體粉末的優(yōu)缺點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)方法

1.熔鹽合成法：以硝酸鹽為原料，KOH為堿源，乙醇為分散介質(zhì)，通過(guò)球磨、煅燒(300–550°C)、洗滌、造粒、壓片和燒結(jié)(1150/1250°C)制備樣品。使用天津中環(huán)電爐的可視化高溫形變分析儀測(cè)定了鐵氧體的燒結(jié)收縮曲線(圖1)。

2.對(duì)比實(shí)驗(yàn)：傳統(tǒng)固態(tài)反應(yīng)法以氧化物微原料，經(jīng)800℃煅燒后燒結(jié)。

3.表征實(shí)驗(yàn)：XRD分析晶體結(jié)構(gòu)，SEM/TEM觀察形貌，阿基米德法測(cè)密度，VSM測(cè)試磁性能。

圖1. 熔鹽煅燒合成不同Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄粉體的燒結(jié)收縮率曲線：(A)?400°C燒結(jié)3 h；(B)400°C燒結(jié)6h；(C)550°C燒結(jié)3h；(D)傳統(tǒng)固相法800°C燒結(jié)3h.

表1:?Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄陶瓷在1250℃下燒結(jié)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖2. Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄粉末斷口形貌微觀圖：(A)?400°C燒結(jié)3?h；(B)400°C燒結(jié)6h；(C)550°C燒結(jié)3h；(D)傳統(tǒng)固相法800°C燒結(jié)3h.

研究結(jié)果

熔鹽法為Ni-Zn鐵氧體的低溫高效合成提供了新途徑，但其高溫燒結(jié)行為仍需優(yōu)化。通過(guò)調(diào)控煅燒條件與工藝參數(shù)，可兼顧材料性能與生產(chǎn)成本，推動(dòng)其在高頻磁性器件中的應(yīng)用。

中環(huán)產(chǎn)品

可視化高溫形變分析儀，光學(xué)非接觸發(fā)測(cè)量材料燒結(jié)過(guò)程膨脹收縮。材料在變溫過(guò)程中形狀、尺寸及物態(tài)變化在線實(shí)時(shí)觀測(cè)，并通過(guò)智能化數(shù)據(jù)采集與圖像處理系統(tǒng)給出直觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及圖形報(bào)告。產(chǎn)品性能與國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品相當(dāng)，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。可視化高溫形變分析儀用于材料研發(fā)與制造，有助于精確制定材料燒結(jié)工藝或熱處理工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。