软磁材料及应用-March

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1、磁性功能材料及应用Part1绪论（4）Part2磁电子学材料及应用(4)Part3软磁材料及应用(12)Part4永磁材料及应用(12)Part5旋磁铁氧体材料及其应用（4）Part6电磁波吸收材料的发展及其在EMC中的应用(4)3.1概述3.2软磁材料理论基础3.3金属软磁材料3.4非晶、纳米晶软磁材料2.5铁氧体软磁材料Part3软磁磁材料3.5软磁铁氧体材料3.5.1软磁铁氧体材料特性要求3.5.2软磁铁氧体材料合成与制备3.5.3尖晶石铁氧体材的结构与特性3.5.4常见的软磁铁氧体材料3.5.1软磁铁氧体材料的

2、特性要求软磁铁氧体材料的特性要求一.概述:1.要求：四高----µi、Q、fr、稳定性高(温度系数μ、减落因子DF);2.特点：容易获得磁性也容易失去,主要用于高f弱场二.分类二.分类1.按晶体结构:尖晶石型;平面六角晶系;2.按材料应用性能分：1>.高磁导率材料(µi=2000--4104)：低频、宽频带变压器及小型脉冲变压器2>.低损耗材料：电源磁芯,高功率场合;3>.低损耗高温定性材料:通信滤波器磁芯;4>.高频大磁场材料：空腔谐振器、高功率变压器等5>.功率铁氧体（高Bs）材料：开关电源及低频功率变压器6>

3、高密度记录材料：用做录音,录象磁头;7>电波吸收体材料：吸收电磁波能量，广泛应用于抗干扰电子技术磁特性参数1.起始磁导率µIL：电感量（mH）；R：电阻；h、Di、Do：样品高，内径，外径2.磁损耗:品质因素：Q=ωL/R;损耗角正切：tgδ=1/Q;比损耗系数:tg/µi=1/µi•Q一般材料µi•Q=常数.3.温度稳定性:温度系数比温度系数：u/µi3.174.减落:反映材料随时间的稳定性5.磁老化6.截止频率fr:由于畴壁或自然共振,值迅速下降为起始值的一半且达到峰值时的频率,衡量材料应用频率的上限.

4、f软磁材料的磁性能随时间增长而不断下降，其原因除减落之外，还可能出现由于材料结构变化而引起的不可逆变化，称为磁老化，用老化系数Ia表示。式中1、2分别为老化前后测得的磁导率。在磁正常状态化之后，恒定温度下经过一定的时间间隔(t1-t2)，材料磁导率的相对减小。软磁铁氧体的磁导率一、起始磁导率的理论概述:微观机理:可逆畴转，可逆畴壁位移µi=µi转+µi位对于一般烧结铁氧体：1.如内部气孔较多,密度低,壁移难,µi转为主;2.如晶粒大,气孔少,密度高,以壁移为主.磁化的难易程度决定于磁化动力(MsH)与阻滞之比,比值

5、高则易磁化;反之难磁化.理论上提高磁导率的条件:1.必要条件：1>.Ms要高(Ms2);2>.k1,s0;2.充分条件:1>.原料杂质少,;2>.密度要提高(P),即材料晶粒尺寸要大(D);3>.结构要均匀(晶界阻滞);4>.消除内应力s•σ;5>.气孔,另相(退磁场)二、提高µi的方法（一）.提高材料的Ms尖晶石铁氧体Ms=

6、MB-MA

7、1.选高MBs的单元铁氧体如:MnFe2O4(4.6--5µB);NiFe2O4(2.3µB)2.加入Zn,使MAs降低(二).降低k1和s1.离子取代降

8、低k1,s1>.加入Zn2+,冲淡磁性离子的磁各向异性2>.加入Co2+:一般铁氧体k1<0,Co2+的k1>0,正负k补偿；3>.引入Fe2+,Fe2+在MnZn表现为正k,可正负补偿调整k;4>.加入Ti4+,2Fe3+Fe2++Ti4+;有轨道矩存在的离子，通过晶场效应与自旋-轨道耦合作用，将产生大的磁晶各向异性。L=0或轨道矩猝灭的离子，磁晶各向异性小。2.选总轨道角动量L=0的单元铁氧体;MnFe2O4,Li0.5Fe2.5O43.选择L被猝灭;NiFe2O4,CuFe2O4(三).显微结构：1.结晶状态

9、:晶粒大小、完整性、均匀性；2.晶界状态:厚薄、气孔、另相；3.晶粒内气孔,另相:大小、多少和分布；高µ材料:大晶粒,晶粒均匀完整,晶界薄,无气孔和另相(四).内应力对µ的影响：1>.有磁化过程中的磁致伸缩引起，它与s成正比；2>.烧结后冷却速度太快，晶格应变和离子、空位分布不均匀而产生畸变；3>.由气孔、杂质、另相、晶格缺陷、结晶不均匀等引起的应力，与原材料纯度和工艺有关。高µ材料:消除内应力、晶格畸变等综上所述1.原材料：纯度高、活性好、杂质少,对MnZn材料而言粒度最好在0.15～0.25µm范围内。特别注意半

10、径较的大杂质混入；2.配方除满足高Ms，更重要是满足k10,s0；一般当要求µi在5000以下时,可以加入必要的添加剂如CaO,TiO2,LaO,CuO,Bi2O3,B2O3,BaO,V2O5,ZrO2等，以改善损耗特性及其它性能；3.保证获得高密度及优良显微结构，造成磁化过程以壁移为主。用二次还原烧结法和平衡气氛烧结法