6 功能陶瓷(5)磁性陶瓷

6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.1 软磁铁氧体
应用 主要用于通讯、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。 变压器铁芯：根据电磁感应原理，初级线圈中施以电 讯号，则次级线圈中感生电压感生电流产生，从而获 得电压升高、降低和稳压的作用。根据讯号的不同， 可有音频变压器、脉冲变压器、选频倒相变压器等。 电感元件：如谐振回路中的电感、日光灯镇流器、天 线的磁芯、变压器磁芯、天线磁芯、偏转磁芯以及磁 带录音磁头等。 主要性能指标： 要求： 磁导率m 品质因子Q 高磁导率 工作频率 低剩磁和矫顽力 工作温度
6.5.2.2 磁性来源
自发磁化
1)存在未填满电子的内存 2)相邻原子距离与未填满电子层 的半径比大于3
克尔显微镜下的NdFeB颗粒中的磁畴
铁磁性
亚铁磁性
反铁磁性
6.5.2铁氧体
6.5.2.2 磁性来源
超交换作用
(a)基态
(b)激发态
3d5
2P6
3d5
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.1 软磁铁氧体
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.2 硬磁铁氧体
特点
（1）剩余磁感应强度Br较高。剩余磁感应强度即材料经外场磁 化达饱和并除去外场后，在闭合磁路中所剩余的磁感应强度， 正是由于Br的存在，硬磁材料才能在没有外磁场时，对外保持一 定的磁场。一般Br为0.3-0.5T。
（2）矫顽力Hc大。矫顽力Hc即处于饱和磁化状态的磁性材料， 将磁场单调减小至零并反向增加，使磁化强度沿饱和磁滞回线 减小到零时的磁场强度。它表示材料抵抗退磁的能力。一般为 0.1-0.4T左右。 （3）最大磁能积（BH）max高。磁能积是衡量硬磁材料的一项重 要参数，它是指磁滞回线在第II象限（退磁曲线）内磁感应强度 B和磁场强度H的乘积。
混合型尖晶石
(Me2+(1-x)Fe3+x)[Me2+xFe3+(2-x)]O4 X为Me2+离子占有A位的份数。
Zn2+, Cd2+, Ca3+, In3+, Mn2+, Fe3+, Mn3+, Fe2+, Mg2+, Cu2+, Co2+, Ti4+, Ni2+, Cr2+
占据A位 占据B位
6.5.2铁氧体
宽温矩磁铁材料有Li系（如Li-Mn、Li-Ni、
Li-Cu等）。目前大量使用的磁矩铁氧体材 料主要是Mn-Mg系和Li系。
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.4 压磁铁氧体
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
缩短的现象。 以磁致伸缩效应为应用原理的铁氧体称为压磁铁氧体，主要 应用于超声器件（超声探伤器、超声钻头、超声焊接器等）、 水声器件、机械滤波器、混频器、压力传感器等方面。 主要压磁铁氧体材料有Ni-Zn、Ni-Cu、Ni-Mg及Ni-Co铁氧体等，
(3) 开关式电源
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.1 软磁铁氧体
(4) 混合动力汽车DC-DC转化器
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.2 硬磁铁氧体
又称为永磁铁氧体或恒磁铁氧体，是一种磁化后不易退 磁，能长期保持磁性的铁氧体。
磁铅石型 Ba0.6Fe2O3 Sr0.6Fe2O3
Pb0.6Fe2O3
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.1 软磁铁氧体
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.1 软磁铁氧体
实际应用 (1) ADSL宽带变压器（wideband transformer）
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.1 软磁铁氧体
(2) LAN(局域网)接口变压器
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.1 软磁铁氧体
软磁铁氧体是可表示为下列分子式的尖晶石晶体结构的磁性材 料： MeO·Fe2O3 Me=Mn, Ni, Zn, Cu, Mg, Co等二价金属离子 电阻率大，适用于高频 领域 不同形状和尺寸 饱和磁通密度较低 脆性大，易碎
化学稳定性，不生锈
制造成本较低
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.1 软磁铁氧体
Me=Mn2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Mg2+, Zn2+, Fe2+, Cd2+等
MeFe2O4 (MeOFe2O3) Me为二价金属离子，通常是过度金属
Fe3+可以被三价（Al3+, Cr3+, Ca3+）或其他离子（Fe2+, Ti4+）取代
6.5.2铁氧体
6.5.2.1 概念
ห้องสมุดไป่ตู้
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.2 硬磁铁氧体
硬盘驱动电机
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.3 矩磁铁氧体
具有矩形磁滞回线，且矫顽力较小的铁氧体， 广泛应用与电子计算机、自动控制和远程控
制等尖端科学技术中，用于制作记忆元件、
开关元件和逻辑元件，磁放大器、磁光存储 器及磁声存储器等。 常温的磁矩铁氧体材料有Mn-Mg系、Mn-Zn 系、Cu-Mn系等；在-65~125oC温度范围内的
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.1 软磁铁氧体
组成
Mn-Zn
Ni-Zn
高起始磁导率Ni-Zn铁氧体： NiO ~15%； ZnO ~35%； Fe2O3 ~50% 高频Ni-Zn铁氧体（10-100MHz，要求高电阻）： NiO ~25-30%； ZnO ~15-20%； Fe2O3 ~50%
高饱和磁感应强度Ni-Zn铁氧体： NiO ~30%； ZnO ~20%； Fe2O3 ~50%
尖晶石型（MFe2O4） 石榴石型（R3Fe5O12） 磁铅石型（MFe12O19）
单晶体 多晶体
（4）按性质用途分 （3）按外观形态分 粉末 薄膜 体材 软磁铁氧体 硬（永）磁铁氧体 旋磁铁氧体 矩磁铁氧体 压磁铁氧体 磁泡铁氧体 微波铁氧体
6.5.2铁氧体
6.5.2.1 概念
铁氧体是氧化铁（Fe2O3）和其他一种或几种金属氧化物化 合而成的物质，是复合氧化物。 (1)尖晶石型铁氧体
6.5.3 磁性陶瓷
6.5.3.2 硬磁铁氧体
应用 应用领域 应用部件
收（录）音机
电视机 空调器
扬声器、同步电机、话筒、耦合器等
扬声器、中心调整磁体、色彩校正磁体等 风扇电机、压缩机电机、温度传感器等
计算机外设
OA设备 汽车、摩托车
硬盘驱动电机、磁头驱动电机及传动机构、风扇 电机等
驱动电机、磁辊、旋转传感器等 起动电机、燃料泵电机、各种传感器等
其中以Ni-Zn铁氧体应用最广。
特种陶瓷
第6章 功能陶瓷 第5节 磁性陶瓷
内容
1 概述
本讱主要 内容
2 铁氧体
3 磁性陶瓷材料
6.5.1概述
6.5.1.1 铁氧体
分为含铁的铁氧体陶瓷和 不含铁的磁性陶瓷。铁氧 体陶瓷是以氧化铁和其他 铁族或者稀土族氧化物为 主要成分的复合氧化物。
6.5.1概述
6.5.1.2 分类体
（1）按晶体结构分 （2）按结晶状态分
一个尖晶石单胞，实际上只有8个A位和16个B位被金属离子填充。
6.5.2铁氧体
6.5.2.1 概念
正型尖晶石 (Me2+) (Fe3+2)O4 Me2+原子填充A位，Fe3+离子填充B位。 例子：ZnFe2O4和CdFe2O4 反型尖晶石 (Fe3+)(Me2+Fe3+)O4 Me2+原子填充B位，Fe3+离子填充A和B位。 例子：Li，Cu，Fe，Co，Ni铁氧体