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具有亚 铁 磁性的材料及其制备方法

阅读：207发布：2020-05-11

专利汇可以提供具有亚铁磁性的材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种具有亚铁磁性的材料及其制备方法，制备方法包括：提供Al2O3粉末、CuO粉末和Fe2O3粉末；将所述Al2O3粉末、CuO粉末和Fe2O3粉末按预定比例混合，其中化学计量摩尔比Al∶Cu∶Fe＝1∶3∶4；将混合后的粉末研磨预定时间后，在常压空气气氛、700～900℃ 温度范围内对研磨后的粉末进行烧结形成具有亚铁磁性的AlCu3Fe4O12。本发明采用固相法常压下空气气氛中烧结，工艺简单，低成本，适合于工业化生产。，下面是具有亚铁磁性的材料及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有亚铁磁性材料的制备方法，其特征在于，包括：
提供Al2O3粉末、CuO粉末和Fe2O3粉末；
将所述Al2O3粉末、CuO粉末和Fe2O3粉末按预定比例混合，其中化学计量摩尔比Al∶Cu∶Fe＝1∶3∶4；
对混合粉末研磨后，进行烧结前，还包括：对混合粉末进行压片；压片工艺采用的装置为单轴压片机，压力为100-300MPa，压片后形成直径10mm、长度5-15mm圆柱体；
将压制的圆柱体在常压空气气氛、700～900℃温度范围内进行烧结形成具有亚铁磁性的AlCu3Fe4O12；所述烧结的时间大于等于2小时。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Al2O3粉末的粒径为：300-500目、CuO粉末的粒径为：200-400目，所述Fe2O3粉末的粒径为：200-400目。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述研磨的时间大于等于2小时。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的时间为6-8小时。
5.一种具有亚铁磁性的材料，其特征在于，所述材料为如权利要求1-4所述方法得到AlCu3Fe4O12化合物。
6.如权利要求5所述的具有亚铁磁性的材料，其特征在于，所述材料为陶瓷材料。

说明书全文

具有亚铁 磁性的材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于无机非金属材料领域，特别涉及了一种具有亚铁磁性的材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 磁性材料一般可分成五类，即顺磁性材料、抗磁性材料、反铁磁性材料、铁磁性材料和亚铁磁性材料。对于亚铁磁性材料，只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率χd＞0，而且数值大到101～103数量级，其磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线性的复杂函数关系，反复磁化时出现磁滞现象。

[0003] 亚铁磁材料在外场撤离后，其磁性很快消除，在电磁元件中有广泛的用途。目前报道的YCu3Fe4O12(Hidenobu Etani，Ikuya Yamada，Kenya Ohgushi，Naoaki Hayashi，Yoshihiro Kusano，Masaichiro Mizumaki，Jungeun Kim，Naruki Tsuji，RyojiTakahashi，Norimasa Nishiyama，Toru Inoue，Tetsuo Irifune，and Mikio Takano，J.Am.Chem.Soc.2013，135，6100-6106)，其制备需要高压15GPa和高温1000℃。其实温度1000℃是很容易实现的，但是，高压15GPa则在工业上和实验室里不易实现，极大地限制了其生产。如何实现在常压下生产该亚铁磁性材料具有很大的实际意义。

[0004] 因此，研发一种制备简单、成本较低的亚铁磁性材料具有重要意义。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于研发一种制备简单、成本较低的亚铁磁性材料。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供一种具有亚铁磁性材料的制备方法，包括：

[0007] 提供Al2O3粉末、CuO粉末和Fe2O3粉末；

[0008] 将所述Al2O3粉末、CuO粉末和Fe2O3粉末按预定比例混合，其中化学计量摩尔比Al∶Cu∶Fe＝1∶3∶4；

[0009] 将混合后的粉末研磨预定时间后，在常压空气气氛、700～900℃温度范围内对研磨后的粉末进行烧结形成具有亚铁磁性的AlCu3Fe4O12。

[0010] 可选的，所述Al2O3粉末的粒径为：300-500目、CuO粉末的粒径为：200-400目，所述Fe2O3粉末的粒径为：200-400目。

[0011] 可选的，所述研磨的时间大于等于2小时。

[0012] 可选的，所述烧结的时间大于等于2小时。

[0013] 可选的，所述烧结的时间为6-8小时。

[0014] 可选的，对混合粉末研磨后，进行烧结前，还包括：对混合粉末进行压片；压片工艺采用的装置为单轴压片机，压力为100-300MPa，压片后形成直径10mm、长度5-15mm为圆柱体。

[0015] 本发明还提供一种具有亚铁磁性的材料，所述材料为AlCu3Fe4O12化合物。

[0016] 本发明的有益效果：

[0017] 本发明在常压空气气氛、700～900℃温度范围内利用固相烧结法对研磨后的Al2O3粉末、CuO粉末和Fe2O3粉末进行烧结，实现亚铁磁性的AlCu3Fe4O12。烧结方法简单，容易实现，成本低，适合于工艺化生产。附图说明

[0018] 图1为实例1合成的AlCu3Fe4O12的XRD图谱(700℃，8h)。

[0019] 图2为实例2合成的AlCu3Fe4O12的XRD图谱(800℃，6h)。

[0020] 图3为实例3合成的AlCu3Fe4O12的XRD图谱(900℃，6h)。

[0021] 图4为所制备的AlCu3Fe4O12的磁滞回线。

具体实施方式

[0022] 本实施例的具有亚铁磁性材料的制备方法，包括：

[0023] 提供Al2O3粉末、CuO粉末和Fe2O3粉末；

[0024] 将所述Al2O3粉末、CuO粉末和Fe2O3粉末按预定比例混合，其中化学计量摩尔比Al∶Cu∶Fe＝1∶3∶4；

[0025] 将混合后的粉末研磨预定时间后，在常压空气气氛、700～900℃温度范围内对研磨后的粉末进行烧结形成具有亚铁磁性的AlCu3Fe4O12。

[0026] 其中，

[0027] 所述Al2O3粉末的粒径为：300-500目、CuO粉末的粒径为：200-400目，所述Fe2O3粉末的粒径为：200-400目。但不限于以上所列粒径。

[0028] 所述研磨的时间大于等于2小时。

[0029] 所述烧结的时间大于等于2小时，可以选择烧结的时间为6-8小时。

[0030] 研磨的目的是为了让各种粉末更好的混合。烧结的时间必须大于等于2小时，如果小于2小时，不能形成具有亚铁磁性的AlCu3Fe4O12。

[0031] 按照以上方法形成的具有亚铁磁性的AlCu3Fe4O12为陶瓷材料。

[0032] 为了形成块状的具有亚铁磁性的AlCu3Fe4O12，对混合粉末研磨后，进行烧结前，可以对混合粉末进行压片。其中，例如可以利用单轴压片机，压片工艺的压力为100-300MPa，压片后形成直径10mm、长度5-15mm为圆柱体。

[0033] 实例1--制备陶瓷AlCu3Fe4O12

[0034] 将粉末状的Al2O3、CuO和Fe2O3按化学计量摩尔比Al∶Cu∶Fe＝1∶3∶4称取原料；之后将三种粉末放到研钵内研磨2h，用单轴方向压片机200MPa的压强下压制成直径10mm，高10mm的圆柱体。在空气气氛炉子中，700℃温度下烧结8h，空气中自然降至室温。

[0035] 产品对应的XRD图谱物相分析见图1，图1的XRD结果显示形成了纯的立方相AlCu3Fe4O12(XRD中没有杂质相和原料的峰)。

[0036] 实例2--制备陶瓷AlCu3Fe4O12

[0037] 与实例1的不同之处在于：烧结温度为800℃，烧结时间是6h。产品对应的XRD图谱物相分析见图2，图2的XRD结果显示形成了纯的立方相AlCu3Fe4O12(XRD中没有杂质相和原料的峰)。

[0038] 实例3--制备陶瓷AlCu3Fe4O12

[0039] 与实例1和2的不同之处在于：烧结温度为900℃，烧结时间为6h。产品对应的XRD图谱物相分析见图3，图3的XRD结果显示形成了纯的立方相AlCu3Fe4O12(XRD中没有杂质相和原料的峰)。

[0040] 磁性测试实验

[0041] 图4是所制备的AlCu3Fe4O12的磁滞回线。通过曲线可以看出，在外磁场B接近2000Oe时，AlCu3Fe4O12的磁化强度接近饱和值(18emu)，说明所制备的样品属于亚铁磁性材料。在外磁场等于零时，AlCu3Fe4O12的磁矩并不等于零，说明制备的样品具有一定的剩磁。

[0042] 本发明具体实施例还提供一种具有亚铁磁性的材料，所述材料为AlCu3Fe4O12化合物。该材料为陶瓷材料。

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