● 摘要
磁介复合材料由于同时具有介电性能和磁性能，是一种新型的复合材料.在电子器件方面具有广泛的应用价值，可被普遍应用于电感和电容器件，因此备受关注。而能够同时具有介电和磁性能，并整体表现良好的陶瓷材料的研究一直面临着许多问题。Ni0.2Cu0.2Zn0.62（Fe2O3）0.98是研究比较广泛的软磁性材料之一。它具有较高的电阻率ρ、较高的居里温度、较低的磁导率的温度系数、较低的磁损耗角tgδ和优越的高频区域性能，本论文将其作为铁磁相。Bi0.5Na0.5TiO3和La0.5Ca0.5MnO3介电常数分别为900和105，其它介电性能良好，被选为介电相。
本论文采用标准电子陶瓷工艺分别制备了Bi0.5Na0.5TiO3（BNT）、La0.5Ca0.5MnO3（LCM）和Ni0.2Cu0.2Zn0.62（Fe2O3）0.98（NiCuZn）。在3wt.%Bi2O3助烧剂的作用下，采用固相法首次制备了xBNT+(1-x)NiCuZn(x=0、10、20、40、60wt.%) 和xLCM+(1-x)NiCuZn (x=0、10、20、30、50wt.%) 复合陶瓷样品。研究了复合陶瓷样品的相结构、显微结构、烧结行为、介电性能和磁性能。
xBNT+(1-x)NiCuZn+3wt.%Bi2O3(x=0、10、20、40、60wt.%)复合陶瓷在940oC - 980oC的低温下，可获得致密陶瓷。XRD显示所有样品只含有BNT相和NiCuZn相，没有检测到杂相，表明没有发生明显的化学反应，而BNT相和NiCuZn相的主峰发生了偏移，说明有离子扩散发生。环境电子扫描电镜可发现随着BNT含量的增加，陶瓷样品中的NiCuZn铁氧体的晶粒尺寸逐渐减小，说明BNT抑制了铁氧体晶粒的生长；由能谱分析仪可见，BNT和NiCuZn之间有离子扩散发生。随着BNT含量的增加,相对介电常数增加、磁导率减小。40wt.%BNT+60wt.%NiCuZn+3wt.%Bi2O3组分的整体电磁性能良好(εr = 86.85, tanδε|1MHz = 0.023, m = 33.8, tanδm |1MHz= 0.18) 。
xLCM+(1-x)NiCuZn+3wt.%Bi2O3(x=0、10、20、30、50wt.%) 的复合陶瓷，在950oC - 1000oC获得致密的陶瓷。XRD显示所有试样都只有LCM相和NiCuZn相，没有检测到杂相，表明两相之间没有发生明显的化学反应。扫描电镜可发现随着LCM添加量的增大，复合陶瓷中的NiCuZn铁氧体晶粒尺寸减小，说明LCM抑制了NiCuZn铁氧体晶粒生长。而由能谱分析仪可见，LCM和NiCuZn之间有离子扩散发生。LCM的添加，使陶瓷样品的相对介电常数提高、磁导率减小。30wt.%LCM +70wt.%NiCuZn+3wt.%Bi2O3组分的整体电磁性能良好 (εr =125, tanδε|1MHz = 0.09760, m = 34.27, tanδm |1MHz= 0.23215)，复合的陶瓷样品可以广泛应用于电容和电感器件。