技术领域
[0001] 本
发明涉及一种钴铁氧体磁致伸缩材料的制备方法，即通过对
烧结钴铁氧体进行热
等静压烧结，来获得高致
密度、较高磁致伸缩系数和较低磁致伸缩激励场产品的工艺。
背景技术
[0002] 钴铁氧体磁致伸缩材料具有高
电阻率、高环境
稳定性和价格低廉等诸多优点，适用于高频磁应
力传感器，
水声、大功率超
声换能器的核心部件，精密仪器的微驱动部件等。
[0003] 多晶钴铁氧体在施加激励场达4000Oe时，平行方向磁致伸缩系数绝对值可达150ppm，但应用时很难达到如此高的激励场，这制约了其在诸多领域中的应用。目前多晶铁氧体多采用固相反应法制备得到，受工艺条件限制其致密度约为80～90％，样品内部残存的较多孔隙影响
磁畴转动，同时孔隙产生的退
磁场提高了激励场，对
磁性能不利。
热等静压技术通过同时施加高温高压可以得到致密度接近100％的样品。
[0004] 迄今为止，尚未见采用热等静压工艺制备钴铁氧体磁致伸缩材料的报道。
发明内容
[0005] 针对
现有技术的
缺陷，本发明的目的是提供一种钴铁氧体的制备方法，该方法采用对常压烧结的钴铁氧体进行热等静压烧结，不用包套即可制备高致密度、高饱和磁致伸缩系数和较低磁致伸缩激励场的钴铁氧体。
[0006] 一种钴铁氧体磁致伸缩材料的制备方法，依次包括如下步骤：
[0007] 1、原料粉体制备步骤，将钴和铁的氧化物装入混料机进行混料得到混合均匀的粉末；
[0008] 2、粉体加压成型步骤，对所述混合粉末进行加压成型得到预制坯体；
[0009] 3、预制坯体烧结步骤，对所述预制坯体进行常压烧结致密化处理得到初步致密化坯体；
[0010] 4、热等静压烧结步骤，对所述初步致密化坯体进行热等静压烧结得到热等致密化坯体。
[0011] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述方法得到的铁氧体阳离子按摩尔百分比由如下成分组成：钴20～40％，铁60～80％，其余为不可避免的杂质。示例性的，钴33.3％，铁66.7％。其余为杂质。
[0012] 在上述方法中，原料可以采用钴和铁的氧化物、氢氧化物和盐等，通过球磨混合法、共沉淀法、自蔓延合成方法等得到，作为一种优选实施方式，在原料粉体制备步骤，以氧化钴和氧化铁为原料，通过高能球磨得到混合均匀的粉末，粉末粒度为0.5～100μm。示例性地，所述混合粉末的粒度可以为0.5～2.0μm、2.0～5.0μm、5.0～20.0μm、20.0～40.0μm或40.0μm～100.0μm。所述氧化铁的纯度优选为99.0％以上，氧化钴的纯度优选为99.5％以上。
[0013] 在上述方法中，粉体成型可以采用模压成型、
冷等静压成型等多种成型方式，作为一种优选实施方式，在所述粉体加压成型步骤，采用模压成型方式，压力为50～600MPa，保压时间为0.5～10min。示例性地，所述成型压力可以为50MPa、100MPa、200MPa或600MPa；所述保压时间可以为0.5min、1.0min、2.0min或10.0min。
[0014] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在预制坯体烧结步骤，所述烧结
温度为1000～1400℃，保温时间为0.5～10h。示例性地，所述烧
结温度可以为1000℃、1200℃、1350℃或1400℃；所述保温时间可以为0.5h、1h、3h、5h或10h。
[0015] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在热等静压烧结步骤，所述加压介质为氮气或氩气，所述热等静压烧结温度为900～1300℃，热等静压烧结压力为50～300MPa，保压时间为0.5～6h。示例性地，所述热等静压烧结温度可以为900℃、1000℃、1150℃或1300℃；所述热等静压烧结压力可以为50MPa、100MPa、200MPa或300MPa；所述保温保压时间可以为
0.5h、2h、4h或6h。
[0016] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述方法还包括
热处理步骤，具体为：对热等致密化坯体进行热处理，热处理温度为600～1300℃，热处理时间为1～8h。示例性地，所述热处理温度可以为600℃、800℃、1000℃或1300℃；所述热处理时间可以为1h、2h、3h、5h或8h。
[0017] 采用上述方法制得的钴铁氧体致密度大于99％，饱和磁致伸缩系数大于-150ppm，磁致伸缩激励场小于2000Oe。
[0018] 本发明的有益效果如下：1)利用所述方法得到致密度大于99％的钴铁氧体磁致伸缩材料，热等静压烧结可以较好的排除孔隙、线缺陷和面缺陷等缺陷对样品磁性能的影响，更准确地体现成分、组织对磁性能的影响规律。2)利用所述方法得到的样品由于孔隙率的降低，可以使磁畴更容易转动，从而使饱和磁致伸缩系数升高、磁致伸缩激励场降低。3)所述热等静压烧结步骤无需采用包套。如果采用包套不仅需要对样品进行
真空封装，而且热等静压后包套往往与样品嵌合在一起，剥离样品较为麻烦；而本发明省去了包套步骤，首先对预制坯体进行烧结致密化，待样品致密度达到一定程度，利用样品本身表面的致密层作起承受压力的作用，大大降低了热等静压的成本。
[0019] 综上所述，本发明对烧结样品进行热等静压处理制备出的钴铁氧体，致密度高，饱和磁致伸缩系数高，磁致伸缩激励场低，可以用作高频磁
应力传感器、超生换能器以及微
驱动器等器件的核心部件，应用前景广阔。
附图说明
[0020] 图1.热等静压烧结后CoFe2O4(500MPa
压制成型)XRD图谱分析，
[0021] 图2.热等静压烧结对CoFe2O4结构的影响，a为HIP烧结前，b为HIP烧结后，[0022] 图3.热等静压处理对CoFe2O4(500MPa模压成型)磁致伸缩性能的影响，[0023] 图4.热等静压处理对CoFe2O4(100MPa模压成型)磁致伸缩性能的影响。
具体实施方式
[0024] 为了使本发明的特征和优点更加清楚，本发明采用以下
实施例进行详细说明，但不能理解为对本发明可实施范围的限定。
[0025] 实施例1
[0026] 本实施例提供了一种钴铁氧体CFO1，具体包括以下步骤：
[0027] 1)将氧化钴和氧化铁按
原子比Co：Fe＝1：2进行配制，装入
球磨机，400r/min混合10h，得到混合均匀的粉末，过100目筛，最终粉末粒度为100～200μm；
[0028] 2)粉末采用单向模压成型，压制压力为500MPa，保压30s，得到预制坯体；
[0029] 3)对预制坯体进行常压烧结，烧结温度为1350℃，保温10h，得到初步致密化样品；
[0030] 4)对初步致密化样品进行热等静压烧结，加压介质为氩气，烧结温度为1100℃，压力为150MPa，保压3h，得到致密化样品。
[0031] 本实施例得到的最终样品致密度为99.2％，样品
X射线衍射图谱见如图1，热等静压烧结前后的样品断面形貌见如图2，热等静压前后样品的磁致伸缩性能见图3。可见热等静压可以明显改善钴铁氧体的组织结构，降低孔隙率，同时提高饱和磁致伸缩系数(本样品提高了100％以上)，降低磁致伸缩激励场。
[0032] 实施例2
[0033] 本实施例提供了一种钴铁氧体CFO2，具体包括以下步骤：
[0034] 1)将氧化钴和氧化铁按原子比Co：Fe＝1：2进行配制，装入球磨机，400r/min混合10h，得到混合均匀的粉末，过100目筛，最终粉末粒度为100～200μm；
[0035] 2)粉末采用单向模压成型，压制压力为100MPa，保压30s，得到预制坯体；
[0036] 3)对预制坯体进行常压烧结，烧结温度为1350℃，保温10h，得到初步致密化样品；
[0037] 4)对初步致密化样品进行热等静压烧结，加压介质为氩气，烧结温度为1100℃，压力为150MPa，保压3h，得到致密化样品。
[0038] 本实施例得到的最终样品致密度为99.0％，与常压烧结样品相比，致密度得到进一步提高。同时热等静压烧结后样品饱和磁致伸缩系数大大提高(本样品提高了70％以上)，磁致伸缩激励场降低。
[0039] 实施例3
[0040] 本实施例提供了一种钴铁氧体CFO3，具体包括以下步骤：
[0041] 1)将氧化钴和氧化铁按原子比Co：Fe＝1：2进行配制，装入球磨机，600r/min混合10h，得到混合均匀的粉末，过100目筛，最终粉末粒度为100～200μm；
[0042] 2)粉末采用冷等静压成型，成型采用橡皮套作为模具，压制压力为150MPa，保压15min，得到预制坯体；
[0043] 3)对预制坯体进行常压烧结，烧结温度为1350℃，保温10h，得到初步致密化样品；
[0044] 4)对初步致密化样品进行热等静压烧结，加压介质为氩气，烧结温度为1200℃，压力为150MPa，保压2h，得到致密化样品。
[0045] 本实施例得到的生坯致密度高于模压成型，最终得到热等静压烧结样品致密度高于99.5％，同时磁致伸缩系数得到提高，磁致伸缩激励场进一步降低。通
过冷等静压成型可以使生坯密度分布更加均匀，避免分层现象的出现，热等静压烧结的致密化效果更加明显。
[0046] 实施例4
[0047] 本实施例提供了一种钴铁氧体CFO4，具体包括以下步骤：
[0048] 1)将氧化钴和氧化铁按原子比Co：Fe＝1：2进行配制，装入球磨机，600r/min混合10h，得到混合均匀的粉末，过100目筛，最终粉末粒度为100～200μm；
[0049] 2)粉末采用冷等静压成型，成型采用橡皮套作为模具，压制压力为2000MPa，保压10min，得到预制坯体；
[0050] 3)对预制坯体进行常压烧结，烧结温度为1350℃，保温10h，得到初步致密化样品；
[0051] 4)对初步致密化样品进行热等静压烧结，加压介质为氩气，烧结温度为1200℃，压力为150MPa，保压2h，得到致密化样品。对致密化样品进行热处理，热处理温度为1100℃，热处理时间为10h，得到热处理样品。
[0052] 本实施例得到的最终热处理样品与热等静压得到的样品相比致密度变化不大，但晶粒尺寸明显变大，内应力得到消除，同时磁致伸缩系数得到提高，磁致伸缩激励场进一步降低。通过对热等静压烧结后的样品进行热处理可以使晶粒明显增大，内应力被消除，使性能更加优异。
[0053] 应当理解，所列实施例的用途仅用于说明本发明而非限制本发明保护范围。此外，也应理解，在了解本发明的技术内容后，本领域技术人员科技对本发明作各种改动、
修改或
变形，所有的这些等价形式同样落于本
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