《磁性材料》PPT课件

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1、第8章磁性材料18.1材料的磁性磁性材料和磁化率：磁性材料分类按导电性差异,可分为：金属和铁氧体磁性材料；按磁性能差异，可分为：软磁、永磁、旋磁、压磁以及磁光材料等；按磁化率大小和符号，可分为抗磁性材料、顺磁性材料和铁磁性材料。8.1.1抗磁性和顺磁性抗磁性＜0且绝对值很小，惰性气体，许多有机化合物，部分金属（Bi，Zn，Ag等）和非金属2顺磁性＞0且绝对值很小，居里定律居里-外斯定律顺磁材料典型的有稀土金属和铁族元素的盐类8.1.2铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性铁磁性有一类材料在一定温度下，只要很小的外加磁场就能被磁化到饱和，其磁化大率大于零，数值

2、为10～106数量级，M与H的关系是非线性的函数关系，反复磁化时出现磁滞现象；原子磁矩来源于电子自旋磁矩（μS）和轨道磁矩（μL）；自发磁化和磁畴铁磁性材料和顺磁性材料的区别：有无自发磁化现象；铁磁性元素不多，但具有铁磁性的合金和化合物很多。3反铁磁性另一类材料，当T＞TN时，磁化率与温度的关系遵从居里-外斯定律（Tp通常小于零），当T＜TN时，磁化率不是继续增大，而是减小，并在TN处出现极大值，TN称为奈尔温度，这类磁性称为反铁磁性；内部离子之间存在交换相互作用，只是不同次晶格的离子磁矩反平行排列，且大小相等；反铁磁性材料主要有过渡金属元素的盐

3、类及化合物。亚铁磁性反铁磁外材料中的次晶格磁矩相互抵消。如果次晶格磁矩虽然反平行排列，但大小不同，从而出现未被抵消的净磁矩，其宏观磁性跟铁磁性相同，这类磁性称为亚铁磁性．磁化率约在100～104数量级，铁氧体是典型的亚铁磁性材料；超交换相互作用抗磁性、顺磁性和反铁磁性属于弱磁性范畴，铁磁性和亚铁磁性属于强磁性范畴。48.1.3磁性材料的磁化曲线和磁滞回线磁化曲线(B-H或M-H曲线）5磁滞回线剩余磁化强度Mr和剩余磁感应强度Br内禀矫顽力MHC和感应强度矫顽力BHC∣MHC∣＞∣BHC∣矫顽力表征材料磁化后保持磁化状态的能力按BHC的大小，材料分

4、为：软磁材料BHC＜8×10～8×102A·m-1永磁材料BHC＞8×103～8×105A·m-1半永磁材料BHC介于软、永磁材料之间68.2软磁材料8.2.1软磁材料的特性软磁材料的磁滞回线窄而长，起始磁导率μi高，矫顽力Hc小，既容易获得也容易失去磁性，是极其重要的一类磁性材料。分类：按电阻率的不同，可分为金属软磁材料（主要用于频率较低的场合）铁氧体软磁材料（主要用于频率较高的场合）衡量软磁材料性能优劣的主要参数起始磁导率(μi)，其中表征储能特性，表征能量损耗特性材料的μi越高，在相同电感量要求下，器件体积可以越小，线圈匝数也可减小，并越有

5、利于减小漏磁。72.磁损耗产生原因:软磁材料在弱交变磁场，一方面会受磁化而储能，另一方面由于各种原因造成B落后于H而产生损耗，即材料从交变磁场中吸收能量并以热能形式耗散.定义来表征，还常用比损耗系数来表征在低频弱场下，，所以交变磁场中软磁材料的损耗主要来自三方面：磁滞损耗(tanδh)，涡流损耗(tanδe)和剩余损耗(tanδr)，总损耗为：83.磁导率的温度稳定性磁导率的温度系数实际应用中，常用比温度系数来表征4.磁导率的减落软磁材料尤其是铁氧体软磁材料在受到外加的电、磁、光、热和机械等冲击后．畴壁易于移动，表现出较高的磁导率。当冲击停止后一

6、段时间内，离子或空位在自发磁化的影响下将逐渐向低能态的稳定状态迁移，从而导致磁导率下降。这种磁导率随时间的减落是一种可逆变化。磁导率的表征减落D减落系数d减落因子DF95.磁老化由于材料结构的变化而引起的不可逆变化；磁老化系数磁老化系数的大小与材料的μ值和制造工艺有关6.截止频率软滋材料畴壁共振及自然共振的影响，使软磁材料的值降为起始值的一半且达到峰值时的频率，称为截止频率fr．它与材料的组成和显微结构有关。108.2.2铁氧体软磁材料1.晶体结构与金属离子的分布铁氧体是铁和其他一种或多种适当的金属元素的复合氧化物，其磁性属于亚铁磁性；磁性来源于

7、被氧离子所分隔的磁性金属离子间的超交换相互作用，它使处于不同晶格位置上的金属离子磁矩反向排列，磁矩不相等时，表现出强磁性；铁氧体的晶体结构类型尖晶石型AFe2O4，主要有NiZn和MnZn，主要作为软磁材料。磁铅石型MFe12O19，M2+：二价金属离子，主要有BaFe12O19和SrFe12O19，主要作为永磁材料。石榴石型R3Fe5O12，R3+：三价稀土金属离子，主要作为旋磁材料。11甲尖晶石型铁氧体分子式：MeFe2O4，其中Me为二价金属离子，Fe3＋可部分被Al3＋或Cr3+取代AB2O4晶体结构A位置金属离子B位置金属离子O2-位置

8、尖晶石晶胞的部分结构示意图甲甲甲乙乙乙乙12氧离子密堆积中的A，B位置A位四面体B位八面体O2-A位金属离子B位金属离子13点阵常数a及