一种高功率微波铁氧体材料及其制备方法技术

一种高功率微波铁氧体材料及其制备方法，涉及铁氧体材料技术领域。本发明专利技术提供的微波铁氧体材料包含主相为石榴石结构的多个晶粒；所述多个晶粒之间具有含有硅(Si)元素的隔离层。本发明专利技术通过在微波铁氧体材料的多个晶粒之间引入含有硅(Si)元素的隔离层，阻止了烧结过程中晶粒的增长，减小了晶粒尺寸，实现了增加了自旋波线宽的效果，提高了材料的最高适用功率；同时了增加了自旋波线宽的效果，进一步提高了材料的最高适用功率；本发明专利技术采用所述石榴石结构的化学式为(YxGd1‑x)3FeyO12，且所述化学式中x为正数且不大于1，y为正数且不大于5的特征，实现了在增加自旋波线宽的基础上，获得可调的饱和磁化强度，提高了材料应用的便捷性。

High power microwave ferrite material and preparation method thereof

The invention relates to a high power microwave ferrite material and a preparation method thereof, which relates to the technical field of ferrite materials. The microwave ferrite material provided by the invention comprises a plurality of grains with a main phase as a garnet structure, and an isolation layer containing silicon (Si) elements between the plurality of grains. The invention uses silicon containing between multiple grains of microwave ferrite materials (Si) isolation layer elements, prevent grain during sintering growth, reducing the grain size and the increase of spin wave linewidth effect, increase the maximum power for materials; at the same time increase the spin wave linewidth the effect, to further improve the highest applicable power materials; the invention adopts the chemical formula for garnet structure (YxGd1 x) 3FeyO12, and the chemical formula x is positive and not more than 1 characters, y is positive and not greater than 5, the increase of spin wave linewidth get on, adjustable saturation magnetization, improves the convenience of material application.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁氧体材料领域，特别是一种高功率微波铁氧体材料及其制备方法。
技术介绍
微波铁氧体材料广泛应用于微波环形器、微波隔离器、微波移相器等微波器件的设计制造。目前，随着相关技术的发展，人们对微波器件适用功率的要求越来越高，进而研发适用于高功率条件的微波铁氧体材料成为了本领域重要的技术问题之一。由于在高功率条件下，微波铁氧体在低场区将发生自旋波激发等非线性效应损耗，所以如纯钇铁石榴石等常规的铁氧体材料，往往难以适用于高功率的微波器件。现有技术中，通常在微波铁氧体中掺杂入快驰豫离子，从而增大微波铁氧体材料的自旋波线宽，减小高功率下的非线性效应损耗，进而提高铁氧体材料的最高适用功率。然而，上述快速驰豫离子掺杂的方式必将对微波铁氧体的其他性能带来较大的影响，例如影响饱和磁化强度、铁磁共振线宽等。因此，目前亟需一种铁氧体材料能在保持其他性能稳定的基础上，增加自旋波线宽，从而达到高功率下应用的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高功率微波铁氧体材料及其制备方法，在保持其他性能稳定的基础上，增加材料的自旋波线宽，相比于现有技术中的微波铁氧体材料，本专利技术提供的微波铁氧体材料更适用于高功率条件下的微波器件设计。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种高功率微波铁氧体材料，所述铁氧体材料包括多个晶粒和隔离层；其中多个晶粒彼此相邻，且任意两个晶粒之间通过隔离层隔离，多个晶粒的边界被隔离层包围。在上述的一种高功率微波铁氧体材料，所述晶粒的主相为石榴石结构；隔离层中含有Si元素。在上述的一种高功率微波铁氧体材料，所述石榴石结构的化学式为(YxGd1-x)3FeyO12；所述化学式中x为正数，且x不大于1；y为正数，且y不大于5。在上述的一种高功率微波铁氧体材料，所述隔离层(102)还包含+2价M元素。在上述的一种高功率微波铁氧体材料，所述铁氧体材料的饱和磁化强度为1331-1754G；所述铁氧体材料的铁磁共振线宽为132-151Oe；所述铁氧体材料的自旋波共振线宽为2.9-14.5Oe。一种高功率微波铁氧体材料的制备方法，包括如下步骤：步骤(一)、根据化学式(YxGd1-x)3FeyO12，按照Y元素和Fe元素的比例为x比y的比例混合Fe2O3粉末及Y2O3粉末，配制成粉末混合物；将粉末混合物进行球磨处理及加热处理；步骤(二)、将处理后的粉末混合物溶入凝胶溶液中，所述凝胶溶液包含硅元素；步骤(三)、将溶入粉末混合物的凝胶溶液烘干，形成待烧结粉末；步骤(四)、对所述待烧结粉末进行二次球磨处理后，将所述待烧结粉末压制成待烧结坯件；步骤(五)、对所述待烧结坯件进行烧结。在上述的一种高功率微波铁氧体材料的制备方法，所述步骤(一)中，对粉末混合物加热处理方法为：温度为1050-1200℃，保温2-5小时。在上述的一种高功率微波铁氧体材料的制备方法，在所述步骤(二)中，凝胶溶液通过以下步骤进行配制：配制Si(OC2H5)4和M(CH3COO)24H2O的混合溶液，其中Si(OC2H5)4用于提供Si元素，M(CH3COO)24H2O用于生成M元素；在所述混合溶液中加入盐酸进行催化，形成凝胶溶液；所述凝胶溶液中生成含Si元素化合物的质量为粉末混合物质量的0.1～0.6％；凝胶溶液中生成的M元素化合物的质量为粉末混合物质量的0.1-0.2％。在上述的一种高功率微波铁氧体材料的制备方法，所述盐酸体积为凝胶溶液体积的2-3％，浓度为12mol/l。在上述的一种高功率微波铁氧体材料的制备方法，在所述步骤(四)中，二次球磨处理时，用酒精作为分散剂对所述粉末进行湿法球磨；将所述待烧结粉末压制成待烧结坯件时，施加压力为11000-13000psi。在上述的一种高功率微波铁氧体材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤(五)中，烧结温度为1400-1550℃，烧结时间为2.5-3.5小时。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术采用多个晶粒之间通过隔离层隔离的特征，阻止了烧结过程中晶粒的增长，减小了晶粒尺寸，实现了增加了自旋波线宽的效果，提高了材料的最高适用功率。(2)本专利技术采用隔离层中含有硅元素的特征，更好地阻止了烧结过程中晶粒的增长，减小了晶粒尺寸，实现了增加了自旋波线宽的效果，进一步提高了材料的最高适用功率。(3)本专利技术采用所述石榴石结构的化学式为(YxGd1-x)3FeyO12，且所述化学式中x为正数且不大于1，y为正数且不大于5的特征，实现了在增加自旋波线宽的基础上，获得可调的饱和磁化强度，提高了材料应用的便捷性。附图说明图1为本专利技术一种高功率微波铁氧体材料的结构示意图；图2为本专利技术实一种高功率微波铁氧体材料制备方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：本专利技术的原理在于：本专利技术在微波铁氧体材料的多个晶粒之间引入含有硅(Si)元素的隔离层，由于所述隔离层阻止了晶粒在烧结过程中的增大，减小了晶粒尺寸，所以增大了自旋波线宽；由于所述隔离层的引入不影响晶粒本体的元素组成及晶体结构，且隔离层厚度在纳米级，在材料中所占比例很小，所以对微波铁氧体的其他性能影响较小。如图1所示为一种高功率微波铁氧体材料的结构示意图，由图可知，一种高功率微波铁氧体材料，包括多个晶粒101和隔离层102；其中多个晶粒101彼此相邻，且任意两个晶粒101之间通过隔离层102隔离，多个晶粒101的边界被隔离层102包围。所述晶粒(101)的主相为石榴石结构；隔离层(102)中含有Si元素。所述石榴石结构的化学式为(YxGd1-x)3FeyO12；所述化学式中x为正数，且x不大于1；y为正数，且y不大于5。所述隔离层(102)还包含+2价M元素。所述铁氧体材料的饱和磁化强度为1331-1754G；所述铁氧体材料的铁磁共振线宽为132-151Oe；所述铁氧体材料的自旋波共振线宽为2.9-14.5Oe。如图2所示为本专利技术实一种高功率微波铁氧体材料制备方法流程图，由图可知，一种高功率微波铁氧体材料的制备方法，包括如下步骤：步骤(一)、根据化学式(YxGd1-x)3FeyO12，按照Y元素和Fe元素的比例为x比y的比例混合Fe2O3粉末及Y2O3粉末，配制成粉末混合物；将粉末混合物进行球磨处理及加热处理；对粉末混合物加热处理方法为：温度为1050-1200℃，保温2-5小时。步骤(二)、将处理后的粉末混合物溶入凝胶溶液中，所述凝胶溶液包含硅元素；凝胶溶液通过以下步骤进行配制：配制Si(OC2H5)4和M(CH3COO)24H2O的混合溶液，其中Si(OC2H5)4用于提供Si元素，M(CH3COO)24H2O用于生成M元素；在所述混合溶液中加入盐酸进行催化，形成凝胶溶液，其中盐酸体积为凝胶溶液体积的2-3％，浓度为12mol/l；所述凝胶溶液中生成含Si元素化合物的质量为粉末混合物质量的0.1～0.6％；凝胶溶液中生成的M元素化合物的质量为粉末混合物质量的0.1-0.2％。步骤(三)、将溶入粉末混合物的凝胶溶液烘干，形成待烧结粉末；步骤(四)、对所述待烧结粉末进行二次球磨处理后，将所述待烧结粉末压制成待烧结坯件；二次球磨处理时，用酒精作为分散剂对所述粉末进行湿法球磨；将所述待烧结粉末压制成待烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率微波铁氧体材料，其特征在于：所述铁氧体材料包括多个晶粒(101)和隔离层(102)；其中多个晶粒(101)彼此相邻，且任意两个晶粒(101)之间通过隔离层(102)隔离，多个晶粒(101)的边界被隔离层(102)包围。

【技术特征摘要】
1.一种高功率微波铁氧体材料，其特征在于：所述铁氧体材料包括多个晶粒(101)和隔离层(102)；其中多个晶粒(101)彼此相邻，且任意两个晶粒(101)之间通过隔离层(102)隔离，多个晶粒(101)的边界被隔离层(102)包围。2.根据权利要求1所述的一种高功率微波铁氧体材料，其特征在于：所述晶粒(101)的主相为石榴石结构；隔离层(102)中含有Si元素。3.根据权利要求2所述的一种高功率微波铁氧体材料，其特征在于：所述石榴石结构的化学式为(YxGd1-x)3FeyO12；所述化学式中x为正数，且x不大于1；y为正数，且y不大于5。4.根据权利要求2所述的一种高功率微波铁氧体材料，其特征在于：所述隔离层(102)还包含+2价M元素。5.根据权利要求1-4之一所述的一种高功率微波铁氧体材料，其特征在于：所述铁氧体材料的饱和磁化强度为1331-1754G；所述铁氧体材料的铁磁共振线宽为132-151Oe；所述铁氧体材料的自旋波共振线宽为2.9-14.5Oe。6.一种高功率微波铁氧体材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(一)、根据化学式(YxGd1-x)3FeyO12，按照Y元素和Fe元素的比例为x比y的比例混合Fe2O3粉末及Y2O3粉末，配制成粉末混合物；将粉末混合物进行球磨处理及加热处理；步骤(二)、将处理后的粉末混合物溶入凝胶溶液中，所述凝胶溶液包含硅元素；步骤(三)、将溶入粉末混合物的凝胶溶液烘干，形成待烧结粉末；步骤(四)、对所述待烧结粉末进行二次球磨处理后，将所述待烧结粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昱天，苌群峰，黄信林，刘春乐，张楚贤，杨斌，禹继芳，
申请(专利权)人：中国航天时代电子公司，
类型：发明
国别省市：北京;11