[论文解读] Effect of Sintering Temperature on Structural and Magnetic Properties of Ni0.6Zn0.4Fe2O4 Ferrite: Synthesized from Nanocrystalline Powders

M. A. Ali, M. N. I. Khan+6 more|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2015

Magnetic Properties and Synthesis of Ferrites被引用 5

一句话总结

本研究探讨了烧结温度（1200–1300 °C）对通过双次烧结法从纳米晶粉末制备的Ni₀.₆Zn₀.₄Fe₂O₄ ferrite的结构和磁性性能的影响。XRD证实其为单一立方尖晶石结构，1300 °C烧结的样品表现出最佳磁性能，其饱和磁化强度高达71.94 emu/g，矫顽磁场仅为1.2 Oe，表明适用于变压器和电感器应用。

ABSTRACT

The effect of sintering temperatures (Ts) on the structural and magnetic properties of Ni0.6Zn0.4Fe2O4 (NZFO) ferrites synthesized by conventional double sintering method has been reported. The samples are sintered at 1200, 1250 and 1300 °C. The X-ray diffraction (XRD) analysis reveals the formation of a single phase cubic spinel structure of the sample. The magnetic parameters such as saturation magnetization, Ms; coercive field, Hc; remanent magnetization, Mr and Bohr magneton, μB are determined and well compared with reported values. The obtained values are found to be 71.94 emu/gm and 1.2 Oe for Ms and Hc, respectively at Ts=1300 oC. Curie temperature (Tc) at various Ts has also been calculated. It is noteworthy to note that the sample with a very low Hc could be used in transformer core and inductor applications.

研究动机与目标

• 研究不同烧结温度对Ni₀.₆Zn₀.₄Fe₂O₄ ferrite结构和磁性性能的影响。
• 确定实现高饱和磁化强度和低矫顽磁场的最佳烧结温度。
• 通过XRD分析确认不同烧结温度下的相纯度和晶体结构。
• 评估居里温度和磁性行为，以评估其在电子元件中的潜在应用。
• 建立烧结温度与磁性性能之间的关联，用于纳米晶ferrite的合成。

提出的方法

• 采用传统双次烧结法，从纳米晶粉末制备Ni₀.₆Zn₀.₄Fe₂O₄ ferrite。
• 在三个不同温度下进行烧结：1200 °C、1250 °C和1300 °C，以研究热效应。
• 使用X射线衍射（XRD）确认形成单一立方尖晶石结构。
• 测量并分析磁性性能，包括饱和磁化强度（Ms）、矫顽磁场（Hc）、剩磁化强度（Mr）和玻尔磁子（μB）。
• 在每个烧结温度下计算居里温度（Tc），以评估磁有序性的热稳定性。
• 将结果与先前报道的数值进行比较，以验证性能和一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 烧结温度如何影响Ni₀.₆Zn₀.₄Fe₂O₄ ferrite的相纯度和晶体结构？
• RQ2 在该ferrite体系中，最大化饱和磁化强度并最小化矫顽磁场的最佳烧结温度是什么？
• RQ3 Ni₀.₆Zn₀.₄Fe₂O₄ ferrite的居里温度如何随烧结温度变化？
• RQ4 在1300 °C下获得的磁性性能是什么？与文献值相比如何？
• RQ5 能否实现低矫顽力、高Ms的ferrite，以用于高频电子应用？

主要发现

• XRD分析证实，所有烧结温度下均形成了单一立方尖晶石结构。
• 1300 °C烧结的样品实现了最高的饱和磁化强度71.94 emu/g。
• 在1300 °C时，矫顽磁场最小化至1.2 Oe，表明具有软磁特性。
• 在每个烧结温度下均计算出居里温度，显示出磁有序性的热稳定性。
• 1300 °C时的磁性参数与文献中报道的值相当或更优。
• 低矫顽磁场和高饱和磁化强度表明其在变压器铁芯和电感器应用中具有高度适用性。