本申請涉及電磁材料領域,具體涉及一種鐵氧體材料及其制備方法、電子器件。
背景技術:
1、隨著光伏、充電樁、汽車電子等新能源領域的興起,具有高壓、高頻以及大通流等特點的大功率設備增多,在進行電磁干擾測試時,大功率設備會導致傳統磁材存在響應不足的問題。
2、例如,傳統鐵氧體材料在低頻段下的靈敏度較低,而在高頻段下的損耗較大,同時在較高電流密度條件下容易磁飽和,導致電磁干擾測試結果可靠性較低。
技術實現思路
1、鑒于上述問題,本申請提供一種鐵氧體材料及其制備方法、電子器件,以解決現有技術中鐵氧體材料在電磁干擾測試中響應不足的技術問題,本申請提供的鐵氧體材料在寬頻帶范圍內具有較高的磁導率和較低的損耗,同時具備較高的飽和磁感應強度,有利于提高電磁干擾測試結果的可靠性。
2、為解決上述技術問題,本申請采用的技術方案的構思如下:
3、第一方面,本申請提供了一種鐵氧體材料,包括:晶粒相,包括主體元素,以及固溶于晶格內的第一元素;晶界相,包覆于相鄰的晶粒的界面層,晶界相包括第一元素和第二元素;其中,主體元素包括鐵元素、錳元素和鋅元素,第一元素包括稀土元素中的至少一種,第二元素包括鉬、鉍中的至少一種。
4、在一實施方式中,主體元素中,鐵元素、錳元素和鋅元素的物質的量之比為(104.4~105.6):(32.5~38.5):(8.7~15.3)。
5、在一實施方式中,稀土元素包括鑭、鈰、鐠、釹、釤、釔中的至少一種。
6、在一實施方式中,晶界相的平均厚度為2nm~5nm;和/或,晶粒的平均粒徑為0.5μm~1μm。
7、在一實施方式中,第一元素在鐵氧體材料中的質量占比為0.3%~1.4%。
8、在一實施方式中,第二元素在鐵氧體材料中的質量占比為0.25%~2.25%。
9、在一實施方式中,鐵氧體材料的相對密度為92%~98%。
10、第二方面,本申請提供了一種鐵氧體材料的制備方法,包括:提供氧化亞鐵粉末、氧化錳粉末和氧化鋅粉末,濕法球磨混合均勻,干燥后進行第一次燒結,得到預燒料;將預燒料與前驅物混合均勻,得到中間產品,前驅物包括第一元素和第二元素,第一元素包括稀土元素中的至少一種,第二元素包括鉬、鉍中的至少一種;對中間產品進行第二次燒結,得到鐵氧體材料,第二次燒結為放電等離子燒結。
11、在一實施方式中,稀土元素包括鑭、鈰、鐠、釹、釤、釔中的至少一種。
12、在一實施方式中,前驅物包括第一前驅物和第二前驅物,第一前驅物包括稀土元素中的至少一種的氧化物,第二前驅物包括鉬酸銨、氧化鉍中的至少一種。
13、在一實施方式中,基于預燒料的質量,第一前驅物的質量分數為0.4%~1.6%;和/或,基于預燒料的質量,第二前驅物的質量分數為0.5%~2.5%。
14、在一實施方式中,基于預燒料的質量,第一前驅物的質量分數為0.4%~0.8%;和/或,基于預燒料的質量,第二前驅物的質量分數為1.5%~2.5%。
15、在一實施方式中,將預燒料與前驅物混合,得到中間產品包括:將預燒料研磨后,同時加入第一前驅物和第二前驅物,濕法球磨混合均勻,干燥后得到中間產品;或,將預燒料研磨后,先加入第一前驅物,濕法球磨混合均勻,再加入第二前驅物和去離子水,攪拌混合均勻后烘干,得到中間產品。
16、在一實施方式中,第一次燒結的升溫速率為10℃/min~20℃/min,燒結溫度為900℃~1000℃,保溫時間為1.5h~2h,燒結氣氛為惰性氣氛。
17、在一實施方式中,放電等離子燒結包括依次進行第一階段、第二階段和第三階段;其中,第一階段的升溫速率為10℃/min~20℃/min,燒結溫度為825℃~875℃,保溫時間為10min~15min,施加的壓強為5mpa~20mpa;和/或,第二階段的升溫速率為10℃/min~20℃/min,燒結溫度為1000℃~1100℃,保溫時間為20min~40min,施加的壓強為60mpa~80mpa;和/或,第三階段以100℃/min~150℃/min的降溫速率降至20℃~30℃,泄壓速率為5mpa/min~20mpa/min。
18、在一實施方式中,放電等離子燒結在真空條件下進行,氣體壓強小于5×10-3pa。
19、第三方面,本申請還提供了一種電子器件,包括如前所述的鐵氧體材料或者鐵氧體材料的制備方法制得的鐵氧體材料。
20、區別于現有技術,本申請提供了一種鐵氧體材料及其制備方法、電子器件。本申請提供的鐵氧體材料中,第一元素在錳鋅鐵氧體晶格中進行摻雜改性,同時第一元素、第二元素在晶粒間形成復合晶界結構,使鐵氧體材料在寬頻帶范圍內保持高磁導率、低損耗,并具備高飽和磁感應強度;從而改善了鐵氧體材料電磁干擾測量的低頻靈敏度和高頻準確性,使得鐵氧體材料在寬頻帶范圍的電磁干擾測試可靠性得到提高,且能夠在大電流環境下穩定測量。
1.一種鐵氧體材料,其特征在于,包括:
2.如權利要求1所述的鐵氧體材料,其特征在于,
3.如權利要求1所述的鐵氧體材料,其特征在于,
4.如權利要求1所述的鐵氧體材料,其特征在于,
5.如權利要求1~4任一項所述的鐵氧體材料,其特征在于,
6.如權利要求1~4任一項所述的鐵氧體材料,其特征在于,
7.如權利要求1~4任一項所述的鐵氧體材料,其特征在于,
8.一種鐵氧體材料的制備方法,其特征在于,包括:
9.如權利要求8所述的鐵氧體材料的制備方法,其特征在于,
10.如權利要求9所述的鐵氧體材料的制備方法,其特征在于,所述前驅物包括第一前驅物和第二前驅物,所述第一前驅物包括所述稀土元素中的至少一種的氧化物,所述第二前驅物包括鉬酸銨、氧化鉍中的至少一種。
11.如權利要求10所述的鐵氧體材料的制備方法,其特征在于,
12.如權利要求11所述的鐵氧體材料的制備方法,其特征在于,
13.如權利要求10所述的鐵氧體材料的制備方法,其特征在于,所述將所述預燒料與前驅物混合,得到中間產品包括:
14.如權利要求8所述的鐵氧體材料的制備方法,其特征在于,
15.如權利要求8或14所述的鐵氧體材料的制備方法,其特征在于,
16.如權利要求15所述的鐵氧體材料的制備方法,其特征在于,所述放電等離子燒結在真空條件下進行,氣體壓強小于5×10-3pa。
17.一種電子器件,其特征在于,包括如權利要求1~7任一項的鐵氧體材料,和/或,包括如權利要求8~16任一項的鐵氧體材料的制備方法制備得到的鐵氧體材料。