MnZn铁氧体平衡气氛烧结...ppt

1、MnZn铁氧体平衡气氛烧结,平衡气氛烧结的基本原理,对于正分尖晶石结构的铁氧体,它的分子式为,式中+x=1,假如有个氧离子进入晶格，那么就有 2个Fe2+转变为Fe3+所以上述分子式就转变为,式中的表示吸氧的程度,称它为氧化度。在铁氧体的烧结过程中,对于同样的生坯烧出同是尖晶石结构的产品,其性能差别可能很大,这可能是因为值不同而造成的。具有一定值的铁氧体,它本身具有放出氧气的能力,它能放出的氧气的压强被称为它的氧分解压。铁氧体周围的气氛中氧的压强称为氧分压。在一定温度下,当铁氧体的氧分解压和气氛中的氧分压恰好相等时,铁氧体的吸氧速率和放氧速率相等,达到动态平衡。所以这时的气氛被称作平衡气氛。在

2、平衡气氛中,铁氧体的值保持不变。,2.平衡气氛烧结的方法,2.1确定氧化度,根据制备材料的类型选定配方后,应当找出最佳的氧化度。对于一定的配方, 与Fe2+含量有关。 设MnZn铁氧体的配方为Fe2O3：MnO：ZnO=a：b：c /=c/b /x+2=b/2a +x=1 得： x=2（a-b-c）/（2a+b+c） 则Fe2+（wt%）=（x-2）5585/M M为铁氧体的摩尔质量。 所以，能根据Fe2+的含量计算出。可得出Fe2+的质量分数与的Fe2O3摩尔分数得关系图。,2.2 按平衡气氛曲线的要求保温和降温,尖晶石结构的铁氧体氧分解压的对数与对温度的倒数成线性关系,可用下式表示:,式中

3、PO2代表氧分解压,T为绝对温度，k1和k2为常数。对于不同的配方或值,只不过k2不同,而k1是相同的(等于-14，540)。这就是说具有不同配方和值的产品,它们的lgPO2T曲线应该是斜率相同的平行线。 图2是MnZn铁氧体的平衡气氛关系图,它表示出配方、氧化度、平衡氧压及温度之间的关系。,例如，Fe2O3（52.5）MnO（32）ZnO（15.5）的配方，希望Fe2+（wt%）为1.52，则可知=1.510-3，图上找出MnO为32%（摩尔分数）的A点,从A点起画一水平线与1100的标度交于B点由B点向上画一条竖线与值为1.510-3的PO2T曲线相交于C点,再由C点画条水平线与Fe2O3

4、为52.5%（摩尔分数）的标度线相交于D点。在D点读出平衡气氛的氧含量约为0.033%（氧分压为33.3Pa）。 在降温时保持值不变,查出不同温度下需要的氧分压（或氧含量）,然后通过控制降温速率和调节气氛中的氧分压,使产品沿着一定值所要求的PO2 T曲线缓慢降温,即可完成平衡气氛烧结。从而获得表部和内部化学成分均匀的产品。,平衡气氛烧结对制备高质量MnZn铁氧体是十分重要的，但在大生产中，要连续调节气氛，使样品始终处于平衡氧压下降温时比较困难的通常采用下列方法：,1) 分段控制气氛 将升降温过程分成几个温区，每一个温区取一定的氧 分压，其平均效果可接近平均氧压；或者改变氮气流量，以控制N2-O

5、2的比例。,2) 真空烧结,对高起始磁导率、高密度的MnZn铁氧体，可采用以下步骤进行烧结： 1. 在温度为12001300，真空度为1.33（10-110-2）Pa条件下烧结，以获得无空泡、细晶粒的多晶体。 2. 在温度为12501400,平衡气压含量为1%3%的氮气下烧结，使铁氧体正分化，并促进晶粒长大。 3. 在真空度为1.331034102Pa的真空中冷却，以避免再氧化。 真空烧结存在的问题是，样品表面（厚约0.5mm）因产生Zn离子的严重挥发而龟裂降低磁导率，所以必须将表面层腐蚀后才能得到高i值，因此在烧结过程只能够尽可能减少Zn离子挥发，以及Zn与耐火材料的反应，通常将块件置于耐火

6、盒中，下铺相组成的MnZn铁氧体材料。,3) 氮气烧结 通常在空气中烧结，降温时要通过含有一定氧的氮气。若要获得高i的材料，须使用含氧量较少的氮气，若要提高电阻率、降低损耗，则需含氧量稍多的氮气。可以通过控制氮气的流量和压力来控制氧分压，氧含量可取0.05%2%，炉中冲氮气在一定程度上还可以降低Zn离子的挥发。,4) 真空淬冷 保温后将样品迅速取出速冷，并抽真空以跃过氧化激烈区域，真空度一般要求并不太高，如，1.33Pa。此法简单，但会引起较大的内应力，在生产低磁导率产品中尚可采用。,5） 二次还原烧结法 采取两个阶段烧结的方法。第一阶段，在较低温度下（12001300）、略呈还原性的气氛中保温，例如1.3310-1Pa真空度，以溢出空气泡达到致密化为目的，但又不使FeO相析出。然后升温度进入第二阶段的保温（12501400），此时应有一定量的氧气氛，使样品处于平衡氧压只能够趋于正分化，同时使晶粒长大，最后在更低氧分压1.33（10-110-2）Pa下降温，以防止氧化，另相析出，但可产生合适的二价铁离子。采用此法，i可达2104。,6） 加助溶剂法 如加入少量的CuO。由于Cu在高温时为单价（CuO在1026时分解为Cu2O，降温时变为二价，而Mn能在高温时为二价，降温时会上升成三价或