尖晶石型遠(yuǎn)紅外陶瓷材料的研究.pdf

1、本文主要研究尖晶石型鐵氧體材料，其用于大功率LED散熱方向，該材料為新型無(wú)機(jī)非金屬材料，由鐵及其它一種或多種金屬組成復(fù)合氧化物。因其為尖晶石結(jié)構(gòu)，不同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子占據(jù)晶體四面體或八面體位置，形成不同類型尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合物，使鐵氧體材料具有良好的電、磁、光等性能。研究表明，尖晶石型鐵氧體材料在紅外波段具有良好的輻射性能，且可以通過(guò)離子部分取代形成混合型結(jié)構(gòu)，改善其紅外輻射性能。
　　本文以MgFe2O4為研究對(duì)象，采用不同制備工藝、離

2、子摻雜，并通過(guò)X射線衍射(XRD)、傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)、粉末粒度、掃描電鏡(SEM)、紅外發(fā)射率及孔隙率等測(cè)試手段分析，探討其對(duì)紅外輻射性能的影響及物理機(jī)制，主要內(nèi)容如下:
　　GNP法制備高純度尖晶石型MgFe2O4材料，隨著甘氨酸增加，燃燒反應(yīng)愈加劇烈，顆粒內(nèi)部出現(xiàn)大量孔洞;經(jīng)高溫煅燒孔洞逐漸消失，出現(xiàn)明顯燒結(jié)現(xiàn)象，形成片層狀結(jié)構(gòu)。且MgFe2O4材料(G/M=2.5∶1)經(jīng)1200℃燒結(jié)，3～12μm波段紅外發(fā)射

3、率達(dá)到0.80;提高煅燒溫度(900～1100℃)，紅外發(fā)射率由0.68增加到0.83。
　　固相法制備的Mg1-xMnxFe2O4材料為尖晶石相MgFe2O4、 Fe3O4和Mn3O4;隨著Mn摻雜量的增加，晶胞體積發(fā)生膨脹，晶格參數(shù)增大產(chǎn)生畸變。Mg1-xMnxFe2O4材料FT-IR譜圖相似，隨著Mn摻雜量的改變，吸收峰位置發(fā)生偏移，不同離子占據(jù)尖晶石四面體和八面體位置。通過(guò)預(yù)燒再球磨工藝，制備出粒度細(xì)小的粉體經(jīng)燒結(jié)得到致密

4、結(jié)構(gòu)陶瓷材料。摻入Mn后組份為Mg0.8Mn0.2Fe2O4的材料性能最佳，3～5μm和8～12μm波段紅外發(fā)射率分別達(dá)到0.776和0.936。
　　固相法制備微量Y3+摻雜的Mg0.8Mn0.2Fe2O4材料，其物相均為為尖晶石型MgFe2O4、Fe3O4和Mn3O4;且隨著摻雜量的增加，晶胞體積收縮，晶格參數(shù)減小、產(chǎn)生畸變。Y3+摻雜后Mg0.8Mn0.2Fe2O4材料FT-IR譜圖相似，隨著摻雜量的改變，吸收峰位置發(fā)生微偏

5、，Y3+占據(jù)晶格八面體位置。當(dāng)Y2O3摻雜量為0.6wt.％，材料紅外輻射性能最優(yōu)，3～5μm和8～12μm波段紅外發(fā)射率分別達(dá)到0.869和0.948。
　　固相法制備Co/Y共摻的Mg0.8Mn0.2Fe2O4材料，雖為尖晶石結(jié)構(gòu)，但其結(jié)晶度較低，使微量摻雜后紅外輻射性能出現(xiàn)小幅降低。且FT-IR譜圖中1000～1200cm-1區(qū)域出現(xiàn)疊加的較寬吸收峰，共摻后組份為(Mg0.8Mn0.2)0.7Co0.3Fe2O4，摻入0.6