11功能陶瓷第四章–磁性陶瓷材料（MagneticCeramics）2ChapterOutline6.1铁氧体磁性材料概述6.2铁氧体的晶体结构和化学组成6.3铁氧体材料的制备工艺6.4铁氧体陶瓷材料的新发展36.1铁氧体磁性材料概述铁氧体材料发展简况和磁性来源（一）铁氧体材料发展简况春秋战国时代，“慈石召铁”。“慈石”-磁铁矿石，铁氧体，Fe3O4，天然的铁氧体。铁氧体，20世纪30年代。20世纪40年代，软磁铁氧体的商品问世；二战期间，铁氧体材料得到飞速发展；20世纪50年代，铁氧体蓬勃发展的时期；1952年，磁铅石型硬磁铁氧体；1956年，平面型的超高频铁氧体，含稀土元素的石榴石型铁氧体。尖晶石型、磁铅石和石榴石型三大晶系铁氧体材料4磁学基本概念磁性陶瓷：含铁的铁氧体和不含铁的磁性陶瓷。优点：多为半导体，电阻率10~106Ω.m。代替低电阻率10-8~10-6Ω.m的金属磁性材料，可以大大降低涡流损耗，适于高频场合。较高的高频磁导率，远高于金属。缺点：饱和磁化强度低，大约为纯铁的1/3~1/5。居里点也不高，不宜高温或低频大功率条件下工作。4抗磁性和顺磁性抗磁体（diamagnet）：当原子或离子的电子结构为闭层时，磁性相互抵消，原子不产生磁矩。顺磁体(paramagnet)：未成对电子具有磁矩，加上磁场，磁矩方向性排列，产生磁化。磁化率χ=磁化强度M/磁场强度H=C/T，顺磁体χ>0，反磁体χ<0。5铁磁体和反铁磁体铁磁体（ferromagnet）：即使不加外磁场，磁矩也向同一方向整齐排列，产生自发磁化。铁磁体加热到居里温度，磁矩的整齐排列受到干扰，成为顺磁体。反铁磁体(antiferromagnet)：磁矩在相反方向排列，磁矩大小相等，相互抵消后的总磁矩大小为零。。反铁磁体加热到尼尔温度成为顺磁体。亚铁磁体：未被抵消的反铁磁性。磁铁矿。56磁学基本概念磁化过程和磁滞磁感应强度-磁场强度(B-H磁化曲线)残留磁感应强度Br：饱和磁感应强度Bs：矫顽力（抗磁力）Hc：B=μH,μ-磁导率,磁滞(曲线):硬磁体（permagnet）(永磁)：Hc大,消磁困难。磁滞曲线包围面积大。（BH）最大磁能积：软磁(softmagnetic):：Hc小,磁滞曲线包围面积小。磁畴的成长和消失在极小的磁场中进行。6778铁氧体材料发展简况和磁性来源磁性来源磁学研究范畴，1948年。铁族原子的磁性是由末被填满的3d壳层的电子磁矩所决定的。在这类金属氧化物中，金属阳离子被氧离子隔离开，氧离子能使相邻金属阳离子间产生一种相互作用，在磁学中称之为间接交换作用，也称为超交换作用。在铁氧体中的这种间接交换作用往往是负的，从而导致相邻的金属阳离子的磁矩成反平行排列。9反铁磁性:MA、MB两者的各自磁矩大小相等，相互抵消后的总磁矩大小为零。在MA和MB两个具有磁性的阳离子之间夹着一个氧离子，通过氧离子的作用使MA、MB各自的磁矩呈反平行排列，它们合成总磁矩是抵消之后的剩余磁矩，通常把由此产生的强磁性称之为亚铁磁性。亚铁磁性实质上是属于未被抵消的反铁磁性，10铁氧体磁性材料的种类和应用(1)软磁铁氧体材料品种最多，应用最广。在较弱的磁场作用下，很容易被磁化也容易被退磁。起始磁导率μ0高，相同电感量的线圈体积缩小；磁导率温度系数要小；矫顽力Hc要小。比损耗因素tgδ/μ0要小，电阻率要高，减少损耗，适用于高频下使用。两种晶体结构：尖晶石结构和平面型六角晶体结构磁铅石型的甚高频铁氧体：11铁氧体磁性材料的种类和应用1尖晶石结构半导体，电阻率102~1012Ω·cm；涡流损耗很小，是适合在高频段使用的磁性材料之一。缺点：饱和磁感应强度Bs低，最高0.5~0.6T（硅钢片2T），对于用来作为转换(或储存)能量的磁芯是不利的。导磁率最高10000~40000，不如金属磁性材料。低频下金属材料占优。典型材料：Mn-ZnFe2O4：高μ，＜1MHz适用。Ni-ZnFe2O4：高频软磁材料中性能最好的一种，1~300MHz适用。锂锌铁氧体和镍铜锌铁氧体等。12铁氧体磁性材料的种类和应用尖晶石结构铁氧体应用：收音机里的天线磁芯和中频变压器磁芯(镍-锌铁氧体)以及电视接收机里的回扫变压器磁芯〔镍-锌铁氧体)；有线电讯线路中的增感器、滤波器等的磁芯；高频磁记录换能器(磁头...
