本文關(guān)鍵詞：MnZn功率鐵氧體材料直流疊加特性研究

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【摘要】：各種小型輕量化、高可靠性的電子設(shè)備急需小型高效、高可靠性開關(guān)電源模塊,而MnZn功率鐵氧體磁心作為開關(guān)電源的“心臟”,完成功率的轉(zhuǎn)換與傳輸,是開關(guān)電源體積和重量的主要占有者。磁心材料應(yīng)具有較高起始磁導(dǎo)率μi、高飽和磁感應(yīng)強度Bs和高溫低損耗Pcv等特征。在當今的電路系統(tǒng)中,大部分電子器件在交變信號下正常工作的同時還需承載一定的直流信號。而應(yīng)用于電路系統(tǒng)中的MnZn鐵氧體磁心則是交直流信號的主要承載者,其對疊加直流的承載能力直接影響電源系統(tǒng)的效率及可靠性�；谡n題組已有研究基礎(chǔ),本論文主要研究了主配方、添加劑及制備工藝對材料磁性能溫度特性及直流疊加特性的影響。在主配方研究方面,對于分子式為Mn0.867-xZn0.133Fe2+xO4的鐵氧體材料,適當?shù)腇e2+離子取代量x有助于獲得合適的起始磁導(dǎo)率(μi)二峰位置及損耗(Pcv)谷點溫度,同時有助于直流疊加特性的提高。對于分子式為Mn0.9-xZnx Fe2.1O4的鐵氧體材料,適當?shù)腪n2+離子取代量x可以增大分子磁矩,有助于提高起始磁導(dǎo)率,并獲得較優(yōu)的直流疊加特性。在添加劑研究方面,Co2+離子對磁晶各向異性常數(shù)有正的貢獻,從而使起始磁導(dǎo)率二峰及損耗谷點溫度移向低溫,在0~0.25wt%的范圍內(nèi),隨著Co2O3含量的增加,材料的ΔB(Bs-Br)增大,增量磁導(dǎo)率及磁心損耗的直流疊加特性均變好;Ni2+離子的加入會導(dǎo)致Fe2+離子濃度減小,從而使起始磁導(dǎo)率二峰及損耗谷點溫度移向高溫,同時會使Bs及ΔB先增大后減小,當添加量為0.02wt%時,材料磁導(dǎo)率及損耗的直流疊加特性達到最優(yōu);在0~0.06wt%的范圍內(nèi),V2O5的添加會使磁導(dǎo)率二峰及損耗谷點溫度移向低溫,材料的燒結(jié)密度和Bs都先增大后減小,磁導(dǎo)率及損耗的直流疊加特性均先變好,當添加量超過0.02wt%后則變化不大,與ΔB的變化相一致;適量加入CaCO3可以細化晶粒,得到較為均勻致密的結(jié)構(gòu),提高磁導(dǎo)率μi和并降低損耗Pcv,并獲得良好的直流疊加特性。在100kHz,200mT的測試條件下,隨著疊加場的增大,各樣品的動態(tài)磁滯回線都會發(fā)生明顯的變化,剩磁Br和矯頑力Hc先緩慢減小后增大,而磁場強度的最大值Hm則迅速增大,磁滯回線的面積先略有減小后增大,并且有向橫軸傾斜的趨勢,由此引起了磁滯損耗先減小后增大,這是磁心總損耗變化的主要原因。當NiO、Co2O3、V2O5、CaCO3添加量分別為0.02 wt%、0.09 wt%、0.02 wt%、0.05 wt%時,可以獲得最優(yōu)的性能。制備工藝對材料的微結(jié)構(gòu)及性能同樣有著重要的影響,在870~930℃的范圍內(nèi),提高預(yù)燒溫度會導(dǎo)致粉體活性降低,使材料的飽和磁感應(yīng)強度Bs和燒結(jié)體密度d1先增大后減小,較為適宜的預(yù)燒溫度為910℃。在1280~1340℃的范圍內(nèi),提高燒結(jié)溫度會導(dǎo)致晶粒尺寸長大,μi先增大后減小,Pcv先減小后增大,較為適宜的燒結(jié)溫度為1300℃,此時材料具有最好的顯微結(jié)構(gòu)和磁性能。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM277

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