專利名稱：一種YFeO₃ 基雙相磁電復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于材料科學領域，具體涉及ー種YFeO3基雙相磁電復合材料及其制備方法。
背景技術：
隨著移動通訊和計算機技術的飛速發展，使得各種電子設備變得更加高度集成 化、多功能化、小型化和快速響應化。由于電子設備的微型化和小型化是必然趨勢，因此，迫切需要ー種材料同時具有兩種或兩種以上的性能，以減小電路板有限空間的消耗，進ー步實現小型化。基于此，同時具有鐵電性和鐵磁性的磁電材料應運而生。然而，磁電単相材料的種類非常少。大多數情況下，人們把具有鐵電性的材料與鐵磁性的材料進行復合，所得復合材料同時具有鐵電相和鐵磁相。磁電復合材料就能夠使用更少的資源，占用更少的體積。因此，研究開發出高效的磁電復合材料對于大規模集成電路技術的發展有著十分重要的意義。由于磁復合材料的獨特性質，其在微波領域、高壓輸電線路的電流測量、寬波段磁探測、磁場感應器等領域有著廣泛而重要的用途。YFeO3是一種多鐵材料，在室溫下具有鐵電性和反鐵磁性，奈爾溫度為640K，室溫下呈現出非常弱的鐵磁性。另外，YFeO3是熱力學不穩定相，采用固相法很難合成純相的YFe03。因而采用常規方法無法得到YFeO3基磁電復合材料。

發明內容
本發明的目的在于提供ー種制備エ藝簡單的YFeO3雙相磁電復合材料及其制備方法，該復合材料的介電常數為5000 60000(100赫茲)，飽和磁化強度為2. 2 6. 5emu/g。為達到上述目的，本發明的制備方法如下I)按化學通式Y3Fe5O12,取分析純的Y2O3和Fe2O3配制后球磨均勻,然后烘干，過篩，壓塊，經1200-1250°C預燒2-6小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Y3Fe5O12粉體；2)按化學通式Baa8Sra2TiO3，取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1150-1200°C預燒2-6小時,然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 Baa8Sra2TiO3 粉體；3)將Y3Fe5O12粉體和Baa8Sra2TiO3粉體混合均勻得混合粉體，其中Y3Fe5O12粉體占混合粉體質量的20-60% ；4)向混合粉體中加入混合粉體質量8% 15%的PVA粘合劑造粒，經60目與120目篩網過篩，得到所需復合材料的混合粉末；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫排除粘合劑PVA，在1350-1370°C下燒結2個小時成瓷，得到YFeO3基雙相磁電復合材料。所述的PVA粘合劑采用質量濃度為5%的聚こ烯醇水溶液。按本發明的制備方法制成的復合材料的化學通式為XYFeO3/ (I-X)Baa8Sra2TiO3,其中，X為YFeOx的質量百分數，且0. 2 ^ X ^ 0. 6，該復合材料在100赫茲時的介電常數為5000 60000，飽和磁化強度為2. 2 6. 5emu/g。本發明所制備的磁電復合材料為ー種新型的復合材料。該復合材料的介電常數為5000 60000 (100赫茲)，飽和磁化強度為2. 2 6. 5emu/g。


圖I為當Y3Fe5O12的質量比為60%, Baa8Sra2TiO3的質量比為40%，燒結溫度為1350°C時制備的復合材料的XRD圖；圖2為當Y3Fe5O12的質量比為50%，Baa8Sra2TiO3的質量比為50%，燒結溫度為1355°C時制備的復合材料的XRD圖；圖3為當Y3Fe5O12的質量比為40%，Baa8Sra2TiO3的質量比為60%，燒結溫度為1360°C時制備的復合材料的XRD圖；·圖4為當Y3Fe5O12的質量比為30%，Baa8Sra2TiO3的質量比為70%，燒結溫度為1365°C時制備的復合材料的XRD圖；圖5為當Y3Fe5O12的質量比為20%，Baa8Sra2TiO3的質量比為80%，燒結溫度為1370°C時制備的復合材料的XRD圖；圖6為當Y3Fe5O12的質量比為60%，Baa8Sra2TiO3的質量比為40%，燒結溫度為1350°C時制備的復合材料的介電性能與頻率的關系圖；圖7為當Y3Fe5O12的質量比為50%，Baa8Sra2TiO3的質量比為50%，燒結溫度為1355°C時制備的復合材料的介電性能與頻率的關系圖；圖8為當Y3Fe5O12的質量比為40%，Baa8Sra2TiO3的質量比為60%，燒結溫度為1360°C時制備的復合材料的介電性能與頻率的關系圖；圖9為當Y3Fe5O12的質量比為30%，Baa8Sra2TiO3的質量比為70%，燒結溫度為1365°C時制備的復合材料的介電性能與頻率的關系圖；圖10為當Y3Fe5O12的質量比為20%，Baa8Sra2TiO3的質量比為80%，燒結溫度為1370°C時制備的復合材料的介電性能與頻率的關系圖；圖11為當Y3Fe5O12的質量比為60%，Baa8Sra2TiO3的質量比為40%，燒結溫度為1350°C時制備的復合材料的磁滯回線；圖12為當Y3Fe5O12的質量比為50%，Baa8Sra2TiO3的質量比為50%，燒結溫度為1355°C時制備的復合材料的磁滯回線；圖13為當Y3Fe5O12的質量比為40%，Baa8Sra2TiO3的質量比為60%，燒結溫度為1360°C時制備的復合材料的磁滯回線；圖14為當Y3Fe5O12的質量比為30%，Ba0.8Sr0.2Ti03的質量比為70%，燒結溫度為1365°C時制備的復合材料的磁滯回線；圖15為當Y3Fe5O12的質量比為20%，Baa8Sra2TiO3的質量比為80%，燒結溫度為1370°C時制備的復合材料的磁滯回線。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進ー步詳細說明。實施例I :
I)按化學通式Y3Fe5O12,取分析純的Y2O3和Fe2O3配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1200°C預燒6小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Y3Fe5O12粉體；2)按化學通式Baa8Sra2TiO3，取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1150°C預燒6小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Baa8Sra2TiO3 粉體；3)將Y3Fe5O12粉體和Baa8Sra2TiO3粉體混合均勻得混合粉體，其中Y3Fe5O12粉體占混合粉體質量的60% ；4)向混合粉體中加入混合粉體質量8%的PVA粘合劑造粒，經60目與120目篩網過篩，得到所需復合材料的混合粉末；所述的PVA粘合劑采用質量濃度為5 %的聚こ烯醇水溶液；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫排除粘合劑PVA，在1350°C下燒結2個小時成瓷，得到YFeO3基雙相磁電復合材料。由圖I可以看出，此時復合材料的相組成為Baa8Sra2TiO3, YFeO3和微量的未知雜相。由圖6可以看出，復合材料具有巨介電常數效應，100赫茲下的介電常數為60000。由圖11可以看出，復合材料具有較強的鐵磁性，飽和磁化強度為6emu/g。實施例2 I)按化學通式Y3Fe5O12,取分析純的Y2O3和Fe2O3配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1220°C預燒5小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Y3Fe5O12粉體；2)按化學通式Baa8Sra2TiO3，取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1170°C預燒5小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Baa8Sra2TiO3 粉體；3)將Y3Fe5O12粉體和Baa8Sra2TiO3粉體混合均勻得混合粉體，其中Y3Fe5O12粉體占混合粉體質量的50% ；4)向混合粉體中加入混合粉體質量10%的PVA粘合劑造粒，經60目與120目篩網過篩，得到所需復合材料的混合粉末；所述的PVA粘合劑采用質量濃度為5 %的聚こ烯醇水溶液；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫排除粘合劑PVA，在1355°C下燒結2個小時成瓷，得到YFeO3基雙相磁電復合材料。由圖2可以看出，此時復合材料的相組成為Baa8SrQ.2Ti03，YFeO3和微量的未知雜相。由圖7可以看出，復合材料具有巨介電常數效應，100赫茲下的介電常數為48000。由圖12可以看出，復合材料具有較強的鐵磁性,飽和磁化強度為6. 5emu/g。實施例3 I)按化學通式Y3Fe5O12,取分析純的Y2O3和Fe2O3配制后球磨均勻,然后烘干，過篩，壓塊，經1230°C預燒4小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Y3Fe5O12粉體；2)按化學通式Baa8Sra2TiO3,取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1180°C預燒4小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Baa8Sra2TiO3 粉體；3)將Y3Fe5O12粉體和Baa8Sra2TiO3粉體混合均勻得混合粉體，其中Y3Fe5O12粉體占混合粉體質量的40% ；
4)向混合粉體中加入混合粉體質量12 %的PVA粘合劑造粒，經60目與120目篩網過篩，得到所需復合材料的混合粉末；所述的PVA粘合劑采用質量濃度為5 %的聚こ烯醇水溶液；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫排除粘合劑PVA，在1360°C下燒結2個小時成瓷，得到YFeO3基雙相磁電復合材料。由圖3可以看出，此時復合材料的相組成為Baa8Sra2TiO3, YFeO3和微量的未知雜相。由圖8可以看出，復合材料具有巨介電常數效應，100赫茲下的介電常數為25000。由圖13可以看出，復合材料具有較強的鐵磁性，飽和磁化強度為4. 3emu/g。實施例4 I)按化學通式Y3Fe5O12,取分析純的Y2O3和Fe2O3配制后球磨均勻,然后烘干，過篩，壓塊，經1240°C預燒3小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Y3Fe5O12粉體； 2)按化學通式Baa8Sra2TiO3，取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1190°C預燒3小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Baa8Sra2TiO3 粉體；3)將Y3Fe5O12粉體和Baa8Sra2TiO3粉體混合均勻得混合粉體，其中Y3Fe5O12粉體占混合粉體質量的30% ；4)向混合粉體中加入混合粉體質量14%的PVA粘合劑造粒，經60目與120目篩網過篩，得到所需復合材料的混合粉末；所述的PVA粘合劑采用質量濃度為5 %的聚こ烯醇水溶液；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫排除粘合劑PVA，在1365°C下燒結2個小時成瓷，得到YFeO3基雙相磁電復合材料。由圖4可以看出，此時復合材料的相組成為Baa8Sra2TiO3, YFeO3和微量的未知雜相。由圖9可以看出，復合材料具有巨介電常數效應，100赫茲下的介電常數為15000。由圖14可以看出，復合材料具有較強的鐵磁性，飽和磁化強度為3. 3emu/g。實施例5:I)按化學通式Y3Fe5O12,取分析純的Y2O3和Fe2O3配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1250°C預燒2小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Y3Fe5O12粉體；2)按化學通式Baa8Sra2TiO3，取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1200°C預燒2小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Baa8Sra2TiO3 粉體；3)將Y3Fe5O12粉體和Baa8Sra2TiO3粉體混合均勻得混合粉體，其中Y3Fe5O12粉體占混合粉體質量的20% ；4)向混合粉體中加入混合粉體質量15 %的PVA粘合劑造粒，經60目與120目篩網過篩，得到所需復合材料的混合粉末；所述的PVA粘合劑采用質量濃度為5 %的聚こ烯醇水溶液；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫排除粘合劑PVA，在1370°C下燒結2個小時成瓷，得到YFeO3基雙相磁電復合材料。由圖5可以看出，此時復合材料的相組成為Baa8Sra2TiO3, YFeO3和微量的未知雜相。由圖10可以看出，復合材料具有巨介電常數效應，100赫茲下的介電常數為6000。由圖15可以看出，復合材料具有較強的鐵磁性，飽和磁化強度為2. 2emu/ g。
權利要求
1.ー種YFeO3基雙相磁電復合材料的制備方法，其特征在于 O按化學通式Y3Fe5O12，取分析純的Y2O3和Fe2O3配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓土夾，經1200-1250°C預燒2-6小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Y3Fe5O12粉體； 2)按化學通式Baa8Sra2TiO3，取分析純的BaCO3,SrCO3和TiO2配制后球磨均勻，然后烘干，過篩，壓塊，經1150-1200°C預燒2-6小吋，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到Baa8Sra2TiO3 粉體；3)將Y3Fe5O12粉體和Baa8Sra2TiO3粉體混合均勻得混合粉體，其中Y3Fe5O12粉體占混合粉體質量的20-60% ； 4)向混合粉體中加入混合粉體質量8% 15%的PVA粘合劑造粒，經60目與120目篩網過篩，得到所需復合材料的混合粉末； 5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫排除粘合劑PVA，在1350-1370°C下燒結2個小時成瓷，得到YFeO3基雙相磁電復合材料。
2.根據權利要求I所述的YFeO3基雙相磁電復合材料的制備方法，其特征在于所述的PVA粘合劑采用質量濃度為5%的聚こ烯醇水溶液。
3.—種如權利要求I所述的YFeO3基雙相磁電復合材料的制備方法制成的復合材料，其特征在于該復合材料的化學通式為xYFeOノ(I-X)Baa8Sra2TiO3，其中，X為YFeO3的質量百分數，且O. 2 ^ X ^ O. 6，該復合材料在100赫茲時的介電常數為5000 60000，飽和磁化強度為2. 2 6. 5emu/g。
全文摘要
一種YFeO3基雙相磁電復合材料及其制備方法，將Y2O3和Fe2O3配制后球磨均勻，烘干，過篩，壓塊，預燒后得到Y3Fe5O12粉體；將BaCO3，SrCO3和TiO2配制后球磨，烘干，過篩，壓塊，預燒后得到Ba0.8Sr0.2TiO3粉體；將Y3Fe5O12粉體和Ba0.8Sr0.2TiO3粉體混合均勻得混合粉體，向混合粉體中加入PVA粘合劑造粒，得所需復合材料的混合粉末；將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，加熱排除粘合劑PVA，在1350-1370℃下燒結成瓷，得到YFeO3基雙相磁電復合材料。該復合材料的化學通式為xYFeO3/(1-x)Ba0.8Sr0.2TiO3，其中，x為YFeO3的質量百分數，且0.2≤x≤0.6，該復合材料在100赫茲時的介電常數為5000～60000，飽和磁化強度為2.2～6.5emu/g。
文檔編號C04B35/505GK102850051SQ20121035874
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者楊海波, 楊艷艷, 林營, 朱建鋒, 王芬 申請人:陜西科技大學