《先进陶瓷材料及进展》第11章磁性陶瓷ppt课件.ppt

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1、1、基本特性：物体放在外加磁场中，物体就被磁化了，其磁化强度M和磁场强度H的关系由M=xH来描述。M、H、B三者关系：M=xH;B=μ0（H+M）=μ0（x+1）H定义μ=1+x，则B=μ0μH第十一章磁性陶瓷从实用的磁学观点看，物质可分为抗磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性五类材料。其中前三种材料

2、x

3、→0，因此一般不能算作磁性材料，而铁磁性材料

4、x

5、可达101～106量级，一般为Fe、Co、Ni及一些稀土金属磁性材料。亚铁磁性材料

6、x

7、可达101～104量级，一般为铁氧体材料。具有铁磁性和亚

8、铁磁性的材料才能算真正的磁性材料。磁性材料分类磁性材料软磁硬磁金属软磁：包括硅钢片、坡莫合金等，特点是磁导率和Bs大，居里温度高，电阻率小。非晶/纳米晶软磁：包括Co基/Fe基非晶/纳米晶材料，特点是磁导率和Bs大，居里温度高，电阻率较小，但价格昂贵。铁氧体软磁：主要包括尖晶石系和六角晶系铁氧体，特点是磁导率和Bs不太高，居里温度较低，但电阻率高，价格较低，特别适合中高频使用。铁粉芯软磁：将金属软磁与有机介质复合，具有Bs大，电阻率高，不易饱和等特点，但磁导率不高，特别适合于差模扼流圈。稀土硬磁：包括

9、烧结稀土硬磁和粘结稀土硬磁。铁氧体硬磁：主要为六角晶系Ba铁氧体。铁氧体旋磁：主要包括尖晶石系和石榴石系旋磁。旋磁铁氧体软磁尖晶石系Mn/Zn铁氧体：Bs和磁导率较高，但电阻率相对较低，在3MHz以下性能一般优于NiZn铁氧体。按应用主要可分为功率型MnZn和高导型MnZn材料两大类。Ni/Zn铁氧体：Bs和磁导率相对较低，但电阻率很高，因而更适合高频应用，按应用可分为功率型、高频电感型、抗EMI型、低温共烧型材料等几类。Co2Z铁氧体：磁导率低，电阻率高，截止频率很高，可应用GHz的特高频，可用于高

10、频电感和抗EMI材料。六角晶系铁氧体属于亚铁磁性材料。来源于被氧离子所分隔的磁性金属离子间的超交换作用。它使处于不同晶格位置上的金属离子磁距反向排列。当相反排列的磁距不相等时，则表现出强磁性。2、尖晶石型铁氧体的结构、特性尖晶石铁氧体的晶体结构与天然矿物尖晶石MgAl2O4的结构相同，故因此得名。尖晶石的化学分子式可写为MeFe2O4。其中Me为二价金属离子。也可写成AB2O4，A和B为金属离子。由于尖晶石中氧离子半径远大于一般的金属离子，可看成是由氧离子密堆积而成，为面心立方结构，而金属离子则嵌入在

11、氧离子缝隙中。氧离子的缝隙有两种，一类是间隙较大，由6个氧离子包围而成的八面体间隙（简称B位置），另一类是由4个氧离子包围而成的四面体间隙（简称A位置）。(a)晶胞（b）四面体结构（c）八面体结构在一个单位晶胞中，包含有64个A位置，32个B位置。但实际金属离子仅占用了8个A位置和16个B位置，其余都是空的，这些空位对配方不准所造成的成分偏离正分及对掺杂有利。整个单位晶胞包含8个AB2O4分子式的离子数。3、离子置换的摩尔比条件：尖晶石铁氧体每个分子中有3个金属离子，4个氧离子，为保持电中性，金属离子

12、价总和必须为正8价。一般来说，金属离子总和为3不是必要条件，而金属离子价总和和氧离子价总和相等则是必要的。因此，金属离子的价位将随着金属离子相对于氧离子数量的改变而发生变化。尤其表现在铁离子上。如MnZn铁氧体，在氧气氛不足的高温下烧结，会发生脱氧出现氧离子空位，因此部分金属离子由高价转变为低价，由此来实现电中性。4、金属离子分布的一般规律对于尖晶石铁氧体：分子式MeFe2O4分布式:(MexFe1-x)[MeFe1+x]O4x=1：(Me)[Fe2]O4---正尖晶石x=0：(Fe3+)[Me2+F

13、e3+]O4---反型尖晶石0

14、位趋向性占B位趋向性(1)内能(2)外能：温度、应力影响内能的因素:离子键离子尺寸晶场影响共价键的空间配位性以上各种因素是同时起作用，金属离子到底如何分布，应考虑各种因素的综合结果影响金属离子分布的因素：影响金属离子占位的因素很多，通过大量理论和实践的分析，有以下一些规律：金属离子占A、B位的趋势有一定倾向性，顺序如上页所示。特喜占A位或B位的金属离子进行置换，可在极大程度上改变金属离子的原来分布。某些金属离子对A、B位虽然有一定的倾向性，但在A、B位能