有高饱和磁通密度和高电阻率的新复合材料

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1、有高饱和磁通密度和高电阻率的新复合材料KenHirota等段曦东译摘要：用放电等离子烧结法在850°C130Mpa烧结5min,制备了含SuperSendust（86.5—6Si-4Al-3.5Niwt%）.和MgFc2O4（75/25mol%）的高密（理论密度的98.6°%）®合材料，有1.2T的高饱和磁通密度和达lXl（T2Q.m的电阻率。在lKHz,磁导率达到1000以上，细铁氧体颗粒（〜0.6微米）分布在SuperSendust（〜30微米）球形颗粒的边界。关键词：复合材料，磁性材料，电子显微镜，电感谱，电气性质。1.

2、引言：最近，对有高饱和磁通密度B和高电阻率p的磁性材料的需求上升，这样可以进一步小型化高性能电子器件（1）。Fe—Si—A1合金（2）有高的饱和刺痛密度和高的磁导率M，而软磁铁氧体（3）有高的电阻率p。这样这些材料的复合材料可以互相补偿。然而，就我们所知，只有Moro等（4）对复合材料进行过研究。他研光了Sendus（84.9Fe—9.6Si—5.5Alwt%）和（NiZn）Fe2O4的烧结。他们报道了为了得到合材料在烧结之前，A1203薄层的形成不可避免。不幸的是，非磁性相的存在对磁性质和电性质是有害的。在本研究中，我们尝试

3、制备川放电等离子烧结法（SPS）在85CTC烧结5min，制备了含SuperSendust.和MgFe2O4的高密复合材料，以防止A12O3的形成在。在不同的压力烧结下，SPS是典型的压缩烧结，类似于热压，烧结可以在低温和短烧结时间下得到成功。在本文，我们描述了SPS法制备的fi合材料的磁和电性质，及与它们微观结构的关系。2.实验制备的叫雾化的SuperSendus合金（86.5—6Si—4A1—3.5Niwt%,SanyoSpecialSteelCo丄td.,Japan）粉末用开空尺、j•为75微米的筛子过筛SuperSen

4、dust和MgFe2（）4（NacalaiTcsqucCo,Ltd。，Japan）粉末的平均尺寸分别为30和0.6微米。适量的这些粉末（合金/铁氧体=75/25vol%）0用玛瑙研钵和研忤在乙醇中混合30分钟。混合粉末在98Mpa的压力下单轴压制，然后在342Mpa的压力下冷等静压。生坯用A12O3粉末（200微米左右）覆盖，放入WC—Co模子（外径70mm,内径20mm）。然后用SPS仪器在空气中烧结。烧结条件如下：（1）加热速率30°C/min，（2）在85O°C13OMpa下烧结5分钟，（3）冷却速率为10°C/min。

5、3.结果和讨论图1是烧结体粉碎后的X射线衍射（XRDCuKa）图谱。这个谱与烧结前的混合物一致。结果表明在SuperSendust合金和铁氧体间没有反应。界而材料用金刚石膏抛光后用阿基米德法测定了密度。密度为6.42g/cn?，为理论密度（6.515g/cm3）的98.6%。作为比较，SuperSedust合金的密度为7.186g/cm3，MgFe2O4为4.50g/cm’⑹。•Supt：r-seri(lus(OMgFcp4(Sd3)1000202530354045505560657020（deg,Cu/Q阁i复合材料的x涉嫌

6、衍射阁用扫描电子显微镜（SEM）观察了微观结构。图2是材料的抛光面（a）和断面（b）的SEM图。观察到了致密烧结而没有明显的晶粒生长。铁氧体颗粒（〜0.6微米），附这在大的球形的SuperSendust颗粒（〜30微米）边界。图2复合材料的抛光面（a）和断面的SEM图用振动试样磁测定仪在1.2MA/m的磁场下测定了磁化强度0。从o和试样的重量估计出了饱和磁通密度Bs。材料的氏为1.2丁。与SuperSendust合金的（1.1T）儿乎一致。用金刚石钻开孔制备了环形试样。用阻抗分析仪在0.8A/m和1KHz下测定了测定了磁导率。

7、使用这个技术得到了1013的磁导率值。我们知道如果磁性材料含有非磁性层，挡住磁路，磁导率会下降到接近零，即使非磁性层是次显微尺寸的（8）。这样大于1000的磁导率表明复合材料只含有磁性相。使用venderPauw方法（9）用银作为电极测定了复合材料的电阻率。测定了材料的电阻率p力1X102Q.m0比SuperSendust合金的（3X10~6Q.m）大3000倍。使用了—•种复数阻抗技术分析了材料的电响应。图3是材料的。电阻一电抗（Z’-Z”）图。在Z’的截取给出了DC电阻和无限频率电阻。前者是颗粒边界和内部电阻之和（Rgf+

8、Rb），后者是内部电阻RbRgr的之确定为1.7X103£K如以前所述，MgFe2O4颗粒定位在SuperSendust边界。因此6在颗粒边界的MgFe2O4对材料的高电阻率负责。内部电阻率pb从Rb计算得出，为〜10一6flm，与素朴而Sendust合金的内禀电阻率一致（1