特种陶瓷课件6章功能陶瓷-61磁性陶瓷

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1、6.1磁性陶瓷本章主要内容：1磁学基本概念1.1物质的宏观磁性1.2抗磁性1.3顺磁性1.4铁磁性1.5反铁磁性1.6亚铁磁性1.7磁畴1.8磁致伸缩2磁性陶瓷（铁氧体陶瓷）分类3铁氧体材料3.1软磁铁氧体3.1.1软磁铁氧体材料及性能3.1.2软磁铁氧体的制备过程3.1.3软磁铁氧体制备中的影响因素3.1.4软磁铁氧体的应用3.2硬磁铁氧体3.3其他铁氧体3.3.1磁记录材料3.3.2旋磁铁氧体（微波铁氧体）3.3.3矩磁铁氧体3.3.4磁泡材料3.3.5磁光材料3.3.6压磁铁氧体1磁学基本概念1.1物质的宏观磁性当一个外加磁场作用于材料时，磁场H导致

2、磁偶极子形成，并作定向排列，产生磁化。物质的磁化性能可以用磁化强度M与磁场强度H的比值来度量，称为磁化率χ，即χ=M/H=C/T1.2抗磁性磁化率是物质的一种性质，它与外磁场H无关。对一些材料来说，磁化的方向与外磁场的方向相反，即χ<0。此时若外加磁场H时，材料内部感生一个与外磁场方向相反的感生磁场，这样材料内部总的磁通密度小于外磁场的磁通密度。这种性质被称为抗磁性，具有这种性质的材料称为抗磁材料。1.3顺磁性对于过渡金属离子或稀土离子，其结构中有未成对电子，就存在由此种电子所产生的磁矩。在外磁场作用下，这些磁矩沿着磁场方向择优取向排列而产生宏观的净磁矩。

3、由于净磁矩的方向是沿外磁场方向的，所以磁化率χ>0，材料内部总的感通密度大于外磁场的磁通密度，材料的这种性质被称为顺磁性，具有这种性质的材料称为顺磁材料。1.4铁磁性邻近原子由于互相作用，在加上外磁场H时，能使磁矩趋向于外磁场方向而整齐排列。这种现象称为铁磁性，具有这种性能的材料称为铁磁体。一般铁磁性物质即使在较弱的磁场内也可得到很高的磁场强度，使物质显示出较高的磁导率，在外磁场移去后仍保留很强的磁性。铁磁材料在较弱外场下达到饱和磁化是因为在没有外磁场的作用下已经以某种方式整齐排列达到一定程度的磁化，即自发磁化。1.5反铁磁性把磁矩反向平行且大小相等的情况

4、称之为反铁磁性，具有这种性质的物质称为反铁磁物质。当提高温度时，这种反铁磁体的磁矩的排列混乱，成为顺磁体。把此转化温度称为尼尔温度（Neeltemperature）。在反铁磁体中，由于磁矩相互抵消，所以不产生自发磁化。1.6亚铁磁性在反铁磁体的磁矩排列中，若磁矩的大小不相同，没有完全相互抵消时，相减时磁矩不为零，会产生自发磁化，这种物质称为亚铁磁体。亚铁磁性实质上是两种晶格上的反向磁矩未完全抵消的反铁磁性。1.7磁畴铁磁或亚铁磁材料中含有许多已经自发磁化了的微区（或畴），也就是说，每个畴内部所有磁矩都按相同方向排列，这种畴被称为磁畴。当块状材料未被磁化时，

5、这些磁畴排列方向杂乱，故整个材料的净磁矩等于零。从一个磁畴到另一个方向不一致的磁畴要经过一个渐变的区域，称为畴壁。1.8磁致伸缩铁磁性和亚铁磁性材料磁化时，在磁化反向所发生的伸长或缩短现象称为磁致伸缩。2磁性陶瓷（铁氧体陶瓷）分类磁性陶瓷(magneticceramics)分为含铁(ferrite)的铁氧体陶瓷和不含铁的磁性陶瓷。铁氧体陶瓷是以氧化铁和其他铁族或稀土族氧化物为主要成分的复合氧化物。按铁氧体的晶体结构分：尖晶石型（MFe2O4）；石榴石型（R3Fe5O12）；磁铅石型（MFe12O19）（M为铁族元素，R为稀土元素）。按铁氧体的性质及用途分：

6、软磁、硬磁、旋磁、矩磁、磁泡、磁光、磁记录材料等。按其结晶状态分：单晶体和多晶体铁氧体。按其外观形态分：粉末、薄膜和体材等。3铁氧体材料3.1软磁铁氧体3.1.1软磁铁氧体材料及性能软磁铁氧体是一种在通讯、广播、电视等领域中广泛应用的磁性材料，主要作为各种电感元件的磁芯。衡量软磁铁氧体性能的一个重要指标是磁导率u，一般来说u值越高，则满足相同电感量要求的线圈体积就越少。根据不同的使用条件，u值有不同的类型。对于在高频弱磁场线性区域下工作的磁芯，一般以起始磁导率ui表示。衡量软磁铁氧体的第二个指标是损耗因子tanδ或其倒数，即品质因素Q。Q值表示软磁材料在交

7、变磁化时，能量的储存和消耗的性能，所以Q值越高越好，实际中常将Q与磁导率u的乘积作为技术指标。第三个指标是工作频率范围，随着频率增加，u和Q都有所下降，通常将u和Q大大下降的频率称为应用频率极限。第四个指标为工作温度范围，软磁铁氧体的ui值随温度而显著变化，以致使磁芯工作不稳定。磁导率的温度稳定性以磁导率的温度不稳定系数αu表示。3.1.2软磁铁氧体的制备过程软磁铁氧体的制备过程如下图所示：称量→混合→煅烧→球磨造粒→成型→烧结→机械加工→包装用于制备铁氧体的原料可以采用机械方法处理过的矿物原料，或用化学方法制备的高纯化合物。将氧化铁和其他氧化物或碳酸盐采

8、用球磨的方法进行混合，然后进行煅烧。经煅烧的粉末在球磨罐中重新球磨