磁性陶瓷材料
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。
2024年磁性陶瓷市场分析现状
2024年磁性陶瓷市场分析现状引言磁性陶瓷是一种具有特殊磁性性质的陶瓷材料，广泛应用于电子、汽车、医疗器械等领域。
本文将对磁性陶瓷市场的现状进行分析，探讨其发展趋势以及存在的挑战。
市场规模磁性陶瓷市场在近年来呈现稳定增长的态势。
根据市场研究机构的数据显示，2019年全球磁性陶瓷市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元。
市场应用磁性陶瓷在各个领域都有广泛的应用。
其中，电子领域是磁性陶瓷市场的主要应用领域之一。
由于其具有优异的磁性能，磁性陶瓷被广泛应用于电感器、传感器、磁珠等电子元器件中。
此外，磁性陶瓷在汽车领域也得到了广泛应用，主要用于汽车发动机的磁涡轮增压器、ABS系统以及电机控制系统中。
此外，磁性陶瓷在医疗器械、环境监测等领域也有不可替代的应用。
市场发展趋势技术创新推动市场发展随着科技的进步，磁性陶瓷领域不断涌现新的技术创新。
高性能磁性陶瓷的研发与应用成为市场的发展趋势之一。
目前，高性能磁性陶瓷以其独特的磁性能在电子、航空航天等领域得到了广泛应用，预计在未来几年内市场需求将持续增长。
区域市场差异明显由于各个地区的经济发展水平和产业布局不同，磁性陶瓷市场在全球范围内存在差异。
目前，亚太地区是全球磁性陶瓷市场规模最大的地区。
中国作为全球最大的磁性陶瓷生产国之一，对全球磁性陶瓷市场的发展起到了重要的推动作用。
此外，北美和欧洲市场也呈现出一定的增长势头。
环保意识提升驱动市场需求随着环境问题的日益突出，社会对绿色环保产品的需求也不断增加。
磁性陶瓷由于其无毒、无污染、可回收利用的特点，成为市场关注的焦点之一。
据预测，未来磁性陶瓷市场将继续受到环保意识提升的驱动，市场需求有望进一步增加。
市场挑战市场竞争激烈磁性陶瓷市场竞争激烈，市场上存在较多的企业竞争。
技术壁垒相对较高，企业想要在市场中取得竞争优势需要不断进行技术创新，并且不断提高产品质量和性能。
原材料价格波动磁性陶瓷生产过程中需要大量的原材料，包括氧化铁、氧化铝等。
磁性陶瓷材料的热稳定性研究
磁性陶瓷材料的热稳定性研究磁性陶瓷材料在现代科技领域中具有广泛的应用前景，如电子器件、传感器、储存设备等。
然而，随着设备功率的不断提升，对材料的热稳定性要求也越来越高。
因此，研究和理解磁性陶瓷材料的热稳定性是十分重要的。
热稳定性是指材料在高温环境下的性能表现和稳定性。
对于磁性陶瓷材料来说，热稳定性的研究主要关注其磁性能的变化。
一方面，磁性陶瓷材料具有较高的矫顽力和剩余磁感应强度，这使得它们在高温环境下的磁性表现较为稳定。
另一方面，由于磁性陶瓷材料的结构和成分特殊，其磁性能受到温度的影响较大。
因此，热稳定性研究需要明确材料的组成、结构和热处理方法等因素。
热稳定性研究的第一步是确定磁性陶瓷材料的组成和结构。
一般来说，磁性陶瓷材料由金属氧化物和磁性颗粒组成。
不同的组成和结构对热稳定性有不同的影响。
例如，部分磁性陶瓷材料的晶粒尺寸较小，热膨胀系数较大，容易因热膨胀而产生应力集中和结构破坏。
因此，热稳定性研究需要通过X射线衍射、扫描电镜等技术手段来观察和测量材料的晶体结构、晶粒尺寸等参数。
热稳定性研究的第二步是通过热处理方法模拟高温环境，观察和测量磁性陶瓷材料在高温下的磁性能变化。
高温热处理可以使材料中的晶粒长大、结构松散，并可能导致剩余磁场的减小和矫顽力的下降。
通过热处理实验，我们可以探究不同温度对磁性陶瓷材料的影响，找出热稳定性降低的原因。
同时，我们还可以通过添加稀土元素或其他添加剂来改善磁性陶瓷材料的热稳定性。
除了实验研究外，理论模拟也是磁性陶瓷材料研究的重要方法之一。
通过建立模型和计算，可以预测和分析磁性陶瓷材料在高温环境下的磁性变化规律。
利用计算机模拟，我们可以更深入地理解磁性陶瓷材料的热稳定性，指导实验，优化材料性能。
除了研究磁性陶瓷材料的热稳定性，为了更好地应对高温环境，还可以结合其他技术进行改进。
例如，可以通过设计复合材料、涂层等方式改善材料的热稳定性。
此外，结合磁性陶瓷材料的特点，也可以探索其在高温热工领域的新应用，如高温传感器、高温监测等。
功能陶瓷的特点及应用
功能陶瓷的特点及应用功能陶瓷是指具有特定功能的陶瓷材料，它们通常具有特殊的物理、化学、电学和磁学性能，以及高温稳定性和耐腐蚀性。
以下将以电子陶瓷、磁性陶瓷、结构陶瓷和生物陶瓷为例，介绍功能陶瓷的特点及应用。
1. 电子陶瓷：电子陶瓷是一种应用于电子器件中的陶瓷材料，具有优异的电学特性和高温稳定性。
其特点包括高介电常数、低介电损耗、低热膨胀系数和优异的绝缘性能。
电子陶瓷主要应用于电容器、石英晶体谐振器、微波滤波器等电子元件中，广泛应用于通信、计算机和消费电子等领域。
2. 磁性陶瓷：磁性陶瓷是一种具有磁性的陶瓷材料，主要包括铁氧体陶瓷和硬质磁性材料。
磁性陶瓷具有优异的磁性能，如高磁导率、高剩磁和高矫顽力。
铁氧体陶瓷主要应用于电感器、传感器、磁记录材料等领域；硬质磁性材料则广泛应用于电机、发电机、转轴、磁磨粉等领域。
3. 结构陶瓷：结构陶瓷是一种具有优异力学性能的陶瓷材料，主要包括氧化铝、氮化硅和碳化硅等。
结构陶瓷具有高硬度、高强度、耐磨性和耐腐蚀性等特点，广泛应用于机械、航空航天、汽车和能源等领域。
例如，氧化铝陶瓷可用于制造切割工具、机械密封件和电子陶瓷等；氮化硅和碳化硅陶瓷则常用于制造高温热工装备和轴承等。
4. 生物陶瓷：生物陶瓷是一类用于医疗和生物工程的陶瓷材料，主要包括氧化锆、羟基磷灰石和氧化铝等。
生物陶瓷具有良好的生物相容性、化学稳定性和力学性能，可用于制造人工骨骼、牙科修复材料、植入器件等。
例如，氧化锆陶瓷可用于制作人工关节和牙科修复材料，羟基磷灰石陶瓷则可用于骨修复和植骨。
总结起来，功能陶瓷具有特定的物理、化学和电学性能，以及高温稳定性和耐腐蚀性。
它们在电子、磁性、结构和生物领域都具有重要的应用价值，广泛用于电子器件、磁性材料、机械装备、医疗器械等各个领域。
随着科技的发展，功能陶瓷的研究和应用将进一步得到拓展，为各行各业的发展提供新的可能性。
磁性陶瓷在电磁屏蔽技术中的应用研究
磁性陶瓷在电磁屏蔽技术中的应用研究引言：随着科技的不断发展，无线通信、电子设备日益普及，电磁辐射的问题也逐渐引起了人们的关注。
电磁辐射不仅会对人体健康造成潜在的危害，还会干扰其他电子设备的正常工作。
为了降低电磁辐射对人体和周围环境的影响，人们开始研究和应用电磁屏蔽技术。
其中，磁性陶瓷作为一种重要的材料，在电磁屏蔽技术中得到了广泛的应用。
本文将重点研究磁性陶瓷在电磁屏蔽技术中的应用，并对其原理与优势进行深入探讨。
一、磁性陶瓷的基本特性磁性陶瓷是指具有磁性的陶瓷材料，通常由铁氧体、钙钛矿和铁基合金等制成。
其主要特性包括高磁导率、高电阻率、低损耗和较高的抗腐蚀性能。
这些特性使得磁性陶瓷成为在电磁屏蔽技术中应用广泛的材料。
二、磁性陶瓷在电磁屏蔽材料中的应用1. 电磁屏蔽材料的制备磁性陶瓷可以通过陶瓷工艺制备成电磁屏蔽材料，主要包括铁氧体和钙钛矿两种。
其中，铁氧体磁性陶瓷具有高磁导率和高电阻率的特性，可以有效地屏蔽电磁辐射。
钙钛矿磁性陶瓷除了具备铁氧体的屏蔽性能外，还具有良好的热稳定性，能够在高温环境下工作。
因此，磁性陶瓷在电磁屏蔽材料的制备中起到了重要的作用。
2. 磁性陶瓷在电子设备中的应用磁性陶瓷能够提供良好的电磁屏蔽效果，因此广泛应用于电子设备中。
例如，手机、电视、计算机等电子产品都会使用磁性陶瓷作为电磁屏蔽材料，以减少电磁辐射对人体的影响，保障设备的正常工作。
3. 磁性陶瓷在航空航天领域的应用航空航天领域对电磁辐射的要求非常严格，因此需要使用高效的电磁屏蔽材料。
磁性陶瓷具有较高的磁导率和电阻率，能够有效地屏蔽电磁辐射。
因此，磁性陶瓷在航空航天领域得到了广泛应用，用于制备电磁屏蔽材料、天线和导电垫等。
三、磁性陶瓷在电磁屏蔽技术中的优势1.高电磁屏蔽性能磁性陶瓷具有高磁导率和高电阻率的特性，能够有效地屏蔽电磁辐射。
通过合理设计和制备，磁性陶瓷能够提供良好的电磁屏蔽性能，使人们在电子设备使用过程中更加安全。
磁性陶瓷材料的磁导率与温度关系研究
磁性陶瓷材料的磁导率与温度关系研究引言：磁性陶瓷材料是一种具有特殊磁性能的陶瓷材料，广泛应用于电磁场控制、传感技术和高频电磁设备中。
磁导率是表征磁性材料对外界磁场响应的重要参数，其与温度之间的关系对于材料的实际应用和性能优化具有重要意义。
一、磁性陶瓷材料的基本特性磁性陶瓷材料以其特殊的磁性特性而备受关注。
磁性陶瓷材料通常由一种或多种过渡金属氧化物和填充物组成。
它们具有高温稳定性、低温蠕变和高热导率等特点，是一类重要的功能材料。
二、磁导率的定义和意义磁导率是衡量磁性材料在外部磁场作用下磁化程度的物理量。
它刻画了材料各个点在磁力线上的分布情况，对于材料的磁特性和电磁性能具有重要影响。
三、磁导率与温度关系的研究现状过去的研究表明，磁导率与温度之间存在一定的关系。
不同类型的磁性陶瓷材料在温度变化下，其磁导率可能呈现出不同的变化趋势。
对于一些材料来说，随着温度的升高，磁导率呈现出线性下降或指数下降的趋势。
而对于另一些材料，磁导率则在特定温度范围内呈现出峰值或谷值。
四、磁导率与温度关系的影响因素分析磁导率与温度关系的变化受多个因素的影响，包括材料本身的结构、质量和制备方法等。
其中，晶体结构对于磁性材料的磁导率具有重要影响。
晶体结构的变化可能导致材料的磁导率在温度变化下呈现出不同的趋势。
此外，材料的成分和纯度也会对磁导率与温度关系产生影响。
五、磁导率与温度关系的应用研究磁导率与温度关系的研究对于磁性陶瓷材料的应用具有重要意义。
通过了解不同温度下材料的磁导率变化规律，可以为其在电磁场控制、传感技术和高频电磁设备等领域的应用提供参考。
此外，磁导率与温度关系的研究还可以为材料的性能优化和制备提供指导。
六、未来的研究方向磁导率与温度关系的研究是一个复杂而有挑战的课题。
目前，尚有许多待解决的问题，例如纳米结构磁材料的磁导率与温度关系研究、磁性铁氧体的磁导率温度稳定性等。
同时，随着新材料的不断涌现和制备技术的进展，对于磁导率与温度关系的研究仍有很大的发展空间。
常用的四种陶瓷材料
常用的四种陶瓷材料
常用的四种陶瓷材料包括：
1. 瓷器陶瓷：瓷器陶瓷是一种高温烧制而成的陶瓷材料，以瓷土为主要原料，经过成形、干燥、烧结等工艺制成。
它具有高强度、耐磨、耐高温等特点，广泛应用于餐具、建筑装饰等领域。
2. 琉璃陶瓷：琉璃陶瓷是一种透明或半透明的陶瓷材料，由石英、长石、硼砂等原料经过高温烧结而成。
它具有色彩斑斓、光泽美观的特点，常用于制作工艺品、首饰等。
3. 磁性陶瓷：磁性陶瓷是一种具有磁性能的陶瓷材料，由氧化铁等磁性物质与粘土等原料经过高温烧制而成。
它具有较高的磁导率和磁化强度，广泛应用于电子器件、传感器等领域。
4. 耐火陶瓷：耐火陶瓷是一种具有良好耐高温性能的陶瓷材料，由高岭土、石英等原料经过高温烧结而成。
它具有优异的耐热、耐腐蚀和绝缘性能，常用于制作耐火材料、炉具等。
这只是四种常见的陶瓷材料，实际上还有很多其他类型的陶瓷材料，每种材料都有其特定的用途和特点。
磁性陶瓷在雷达技术中的应用研究
磁性陶瓷在雷达技术中的应用研究随着雷达技术的不断发展，磁性陶瓷在雷达系统中的应用日益广泛。
磁性陶瓷具有特殊的磁性和导电性能，使得它成为雷达中重要的功能材料。
本文将探讨磁性陶瓷在雷达技术中的应用，并对其研究进展进行介绍。
首先，磁性陶瓷在雷达天线系统中的应用值得关注。
雷达天线作为雷达系统的核心组成部分，需要具备高效的能量转换和较强的信号接收能力。
通过在天线结构中加入磁性陶瓷材料，可以改善天线的电磁性能。
磁性陶瓷材料具有较高的磁导率和介电常数，能够增强天线的接收和辐射效率。
此外，磁性陶瓷还能够提供天线系统所需的机械强度和热稳定性，使得整个雷达系统具备更好的性能和可靠性。
其次，磁性陶瓷在雷达滤波器中的应用也十分重要。
雷达系统中的滤波器用于对接收到的信号进行频率选择性滤波，以去除噪声和干扰。
磁性陶瓷在滤波器设计中扮演着重要角色。
其特殊的磁性能使得磁性陶瓷材料具有较高的截止频率和较低的损耗，能够有效地滤除无用信号。
此外，磁性陶瓷材料还能够提供较高的温度稳定性和较低的热膨胀系数，以适应雷达系统在恶劣环境下的应用需求。
另外，磁性陶瓷在雷达波导系统中也有着广泛的应用。
雷达波导系统用于传输和引导雷达信号，需要具备较好的电磁特性和机械稳定性。
磁性陶瓷材料的高导磁率和低电导率使得其在波导系统中有着显著的优势。
磁性陶瓷可以提供较低的波阻抗匹配损耗和较高的信号传输效率，使得整个波导系统的性能得到改善。
此外，磁性陶瓷还具有优异的机械刚度和耐腐蚀性能，能够保持波导系统的结构稳定性和长期可靠运行。
磁性陶瓷在雷达技术中的应用还不止于此。
例如，磁性陶瓷可以用于制备雷达干扰器，用于干扰敌方雷达系统的工作。
磁性陶瓷材料可以提供较好的传导性和辐射性能，使得干扰信号可以有效地传输和发射。
另外，磁性陶瓷还可以用于制备雷达吸波材料，用于吸收来自外部环境的雷达波，以减少反射和散射。
磁性陶瓷的高导磁率和复合结构可以使得其具备较好的吸波特性，提高雷达系统的隐身性能。
功能陶瓷材料-磁功能陶瓷
4
反铁磁性和亚铁磁性的物理本质是相同的，即原子间的相 互作用使相邻自旋磁矩成反向平行。当反向平行的磁矩恰好 相抵消时为反铁磁性，部分抵消而存在合磁矩时为亚铁磁性。 所以，反铁磁性是亚铁磁性的特殊情况。亚铁磁性和反铁磁 性，均要在一定温度以下原子间的磁相互作用胜过热运动的 影响时才能出现，对于这个温度，亚铁磁体仍叫居里温度 (Tc)，而反铁磁体叫奈耳温度(TN)。
型。Mg-Mn铁氧体是应用最广泛的矩磁铁氧体，这是属于能
自发出现矩形磁滞回线的一类。另一类需经磁场退火后才能
出现矩形磁滞回线，这类铁氧体是Co-Fe、Ni-Fe、Ni-Zn-Co、
Co-Zn-Fe等系统铁氧体。
23
几种铁氧体矩磁材料的性能
24
❖磁记录材料
对磁记录材料的性能要求大致有如下几个方面：
铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性的自旋排列
5
❖磁滞回线
磁滞回线可用来表征磁性材料的各种主要特征。
Hc称为矫顽力（矫顽场）； Hm称为最大磁场； Br称为剩余磁感应强度； Bm称为最大磁感应强度（或叫饱 和磁感应强度）。
磁滞回线
6
❖磁导率μ
磁导率是表征磁介质磁化性能的一个物理量。铁磁体的磁 导率很大，且随外磁场的强度而变化；顺磁体和抗磁体的磁 导率不随外磁场而变，前者略大于1，后者略小于1。 对铁磁体而言，从实用角度出发，希望磁导率越大越好。 尤其现今为适应数字化趋势，磁导率的大小已成为鉴别磁性 材料性能是否优良的主要指标。
功能陶瓷 4.3 磁功能陶瓷
❖ 由于金属和合金磁性材料的电阻率低(10-8～ 10-6Ω·m)，损 耗大，因而无法适用于高频。陶瓷质磁性材料电阻率高(10～ 106Ω·m)，可在从商用频率到毫米波范围以多种形态得到应用。 而且其具有较高的高频磁导率，这也是其他金属和合金磁性 材料难以比拟的。
铁氧体
铁氧体简介铁氧体（ferrites）铁氧体是一种非金属磁性材料，又叫铁淦氧。
它是由三氧化二铁和一种或几种其他金属氧化物（例如：氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等）配制烧结而成。
它的相对磁导率可高达几千，电阻率是金属的1011倍，涡流损耗小，适合于制作高频电磁器件。
铁氧体有硬磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁五类。
旧称铁淦氧磁物或铁淦氧，其生产过程和外观类似陶瓷，因而也称为磁性瓷。
铁氧体是铁和其他一种或多种适当的金属元素的复合氧化物。
性质属于半导体，通常作为磁性介质应用，铁氧体磁性材料与金属或合金磁性材料之间最重要的区别在于导电性。
通常前者的电阻率为102～108Ω·cm，而后者只有10-6～10-4Ω·cm。
铁氧体历史沿革中国最早接触到的铁氧体是公元前4世纪发现的天然铁氧体，即磁铁矿(Fe3O4),中国所发明的指南针就是利用这种天然磁铁矿制成的。
到20世纪30年代无线电技术的发展，迫切地要求高频损耗小的铁磁性材料。
而四氧化三铁的电阻率很低，不能满足这一要求。
1933年日本东京工业大学首先创制出含钴铁氧体的永磁材料，当时被称为OP磁石。
30～40年代，法国、日本、德国、荷兰等国相继开展了铁氧体的研究工作，其中荷兰菲利浦实验室物理学家J.L.斯诺克于1935年研究出各种具有优良性能尖晶石结构的含锌软磁铁氧体，于1946年实现工业化生产。
1952年，该室J.J.文特等人曾经研制成了以BaFe12O19为主要成分的永磁性铁氧体。
这种铁氧体与1956年该室的G.H.永克尔等人所研究的四种甚高频磁性铁氧体具有类似的六角结构。
1956年E.F.贝尔托和F.福拉又报道了亚铁磁性的Y3Fe5O12的研究结果。
其中代换离子Y有Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu等稀土离子。
由于这类磁性化合物的晶体结构与天然矿物石榴石相同，故将其称之为石榴石结构铁氧体。
迄今为止，除了1981年日本杉本光男采用超急冷法制得的非晶结构的铁氧体材料以外，从结晶化学的观点看，均未超出上述三种类型的晶体构造。
功能陶瓷的种类
功能陶瓷的种类
1. 电子陶瓷：电子陶瓷是指具有电性能、热性能、机械性能和光学性能的特殊陶瓷材料。
这些陶瓷材料广泛应用于电子元器件、高频电器、电气绝缘、传感器、导波器等领域中。
2. 磁性陶瓷：磁性陶瓷即氧化铁磁性陶瓷，是一种具有铁磁性质的陶瓷材料。
该类材料广泛应用于电子、环保、能源、医疗等领域中，如磁性材料、电磁传感器、水处理等。
3. 生物陶瓷：生物陶瓷是一种具有生物相容性和骨组织相似性的材料，常用于人造骨、牙科修复、骨块修复、种植等领域。
4. 光学陶瓷：光学陶瓷是指具有优异光学性能的特殊陶瓷材料，广泛应用于光学仪器、激光器、光伏电池、光导纤维、光学传感器等领域中。
5. 复合陶瓷：复合陶瓷是将两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有优异的综合性能。
这类材料广泛应用于摩擦材料、复合刀具、内衬材料、热障涂层等领域中。
6. 耐磨陶瓷：耐磨陶瓷是指具有优异耐磨性能的特殊陶瓷材料。
这类材料广泛应用于磨损零部件、耐腐蚀零部件、煤矿机械等。
磁性陶瓷
矩，这种磁矩是由于未成对电子的轨道运动和自旋运动共同提供的。这类物质就 称为顺磁性。
由于在同一方向旋转的电子和在相反方向旋转的电子数目相等，而且在电子 的自旋上也是自旋方向相反的电子数目相等，故其磁性都相互抵消，原子不产生 磁矩。在这种闭层结构的原子或离子上加外磁场时，按照楞次定律，在阻碍磁场 变化的方向上产生电流，即由这种电流所产生的磁场抵消了外部磁场，最终结果 是物质内部的磁场较外磁场的强度变小了，这类物质即为抗磁性。
15.1.5 磁致伸缩常数和磁晶各向异性常数
当有一外加磁场平行于一棒状样品轴线进行磁化时，磁场一方面克服各向异性能将 磁矩取向于外磁场方向；另一方面棒的长度也将发生变化。磁致伸缩常数λS是铁磁性材 料内在参数之一，当棒伸长时， λS>0;当棒缩短时， λS<0 。
大多数铁磁性材料λS<0，且数量级在10-5～10-6 。
当对铁磁体加热时，由于温度提高而增加了热运动的能量，致使磁矩整齐
排列的方式受到干扰，因此变为顺磁体。人们把顺磁体和铁磁体相互转化的温度 称为居里温度或居里点。
(a) 顺磁性
(b)铁 磁 性
(c)反 铁 磁 性
(d)亚 铁 磁 性
15.1.3 磁畴和磁畴壁
图 15.1 磁体中的磁矩
在没有外磁场的情况下，铁磁质中电子自旋磁 矩可在小范围内“自发地”排列起来，形成一个个 小的“自发磁化区域”称为磁畴，在没有外磁场作 用时，各磁畴中分子磁矩取向各不相同，磁化过程 如图15.2所示。
磁性陶瓷的原理应用
磁性陶瓷的原理应用1. 什么是磁性陶瓷磁性陶瓷是一种特殊材料，具有磁性和陶瓷的特性。
它是由氧化铁、氧化钡、氧化镍等纳米颗粒组成的复合材料。
磁性陶瓷通常具有高磁导率、低电阻率和优异的磁性能，被广泛应用于电子、通信、医疗等领域。
2. 磁性陶瓷的原理磁性陶瓷的磁性是由其微观结构和磁性颗粒的相互作用引起的。
磁性陶瓷通常使用氧化铁等纳米颗粒作为磁性材料。
这些纳米颗粒会自发地排列成一个有序的结构，形成磁性颗粒团簇。
当外加磁场作用于磁性陶瓷时，磁性颗粒团簇会按照磁场的方向重新排列，从而实现磁性陶瓷的磁化和反磁化。
3. 磁性陶瓷的应用磁性陶瓷在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：3.1 电磁装置磁性陶瓷在电磁装置中起到重要作用。
例如，在变压器和电感器中，可以利用磁性陶瓷的磁导率和低电阻率来提高电磁效率。
此外，在电机和发电机中，磁性陶瓷可以用作永磁材料，实现能量转换和控制。
3.2 通信设备磁性陶瓷在通信设备中也有广泛的应用。
例如，在手机和其他无线通信设备的天线中，磁性陶瓷可以作为天线材料，提供高电导率和稳定性能。
此外，磁性陶瓷还可以用于微波和雷达设备中的滤波器和衰减器。
3.3 医疗器械磁性陶瓷在医疗器械中的应用也越来越广泛。
例如，在核磁共振成像（MRI）设备中，磁性陶瓷被用作磁体材料，实现对人体组织的成像。
此外，磁性陶瓷还可以用于医疗器械中的磁性导航和定位系统。
4. 磁性陶瓷的优点磁性陶瓷具有许多优点，使其成为许多应用领域的理想选择：•高磁导率：磁性陶瓷具有高磁导率，使其在电磁装置中能够有效地传导磁场。
•低电阻率：磁性陶瓷的低电阻率有助于减少能量损耗，提高能源效率。
•稳定性能：磁性陶瓷在高温和恶劣环境下仍然能够保持优异的性能，具有良好的稳定性。
•可调节性：磁性陶瓷的磁化和反磁化可以通过外加磁场进行调节，具有灵活性和可控性。
5. 磁性陶瓷的发展趋势随着科学技术的不断发展，磁性陶瓷在应用领域也在不断创新和拓展。
磁性陶瓷及超导陶瓷
由外磁场H(宏观电流所产生的磁场)和物质内部由电子自旋产生的 附加磁场HD (分子电流或微观电流所产生的磁场)两部分组成。
B H HD H 4M (1 4 )H ' H
式中：0=1为自由空间(真空)的磁导率，真空中 = 0；’是材
二.硬磁铁氧体
硬磁铁氧体属于磁铅石型六方晶系，主要为钡铁氧体和
铝铁氧体。
三.用途：
主要的磁材料、高通滤波器、天线、线圈骨架、 半导体衬底、磁记录材料、磁致功能材料等等
7.4.5超导陶瓷
一.超导陶瓷的基本概念 每一种超导体都有表现其特征的临界温度Tc，当温度低于Tc时，
其电阻为零，并且保持不变。然而，若施加一个大于Hc的磁场， 则可使超导体失去超导性，回到正常状态。这里磁场Hc称为临界 磁场。 二.超导陶瓷材料
亚铁磁性与反铁磁
性很相似，然而由于两 个方向上的磁矩不相等， 导致净宏观磁矩，因而 在某特征温度下表现出 自发磁化。亚铁磁体的 宏观磁化性质与铁磁体 很相似，这类材料中最 重要的是磁性氧化物 (铁氧体)及MnSb、MnAs
等， 达102数量级。
B
BS Bm
Br
Hc
Hm H
典型的磁滞回线
磁滞效应
铁磁性和亚铁磁性材料在 外磁场作用下的宏观磁化，具 有不可逆性，也即具有磁滞效 应。磁化曲线(磁滞回线)中， 端点对应的磁场和磁感应强度 为最大磁场Hm和最大磁感应强 度Bm，横坐标交点Hc是矫顽 力，纵坐标交点Br是剩余磁感 应强度。饱和磁滞回线在纵坐 标上最高点BS是饱和磁化强度。
主要材料体系： 主要成分： 氧化物、磷化物、堇青石 、磷青 石；等生物相容性材料
铁氧体磁的缺点
铁氧体磁体（Ferrite Magnet）是一种具有磁性的陶瓷材料，相比于其他类型的永磁体如钕铁硼磁体，铁氧体磁体具有一些特定的缺点：
1.磁性能较低：相较于稀土磁体，如钕铁硼磁体，铁氧体磁体的磁性能较
低，即磁感应强度（Br）和最大磁能积（BHmax）相对较小，这意味它们
的磁力相对较弱。
2.温度稳定性较差：虽然铁氧体磁体的居里温度相对较高，但其磁性能随温
度变化仍较明显，高温下磁性会有所降低。
3.矫顽力较低：铁氧体磁体的矫顽力（Hc）相对较低，意味着它们对外磁场
干扰较为敏感，更容易失去磁性。
4.易碎性：由于铁氧体磁体属于陶瓷材料，故其质地脆，机械强度和韧性较
差，不耐冲击和碰撞，不适合用于要求高强度机械负载的场合。
5.磁化难度：铁氧体磁体的磁化过程相对复杂，不易达到很高的饱和磁化状
态，且一旦磁化，其磁化状态难以通过简单的方法改变。
6.磁密度低：相比NdFeB等高性能磁体，铁氧体磁体的磁密度较低，同等体
积下产生的磁能较小。
尽管存在上述缺点，铁氧体磁体因其成本低廉、无腐蚀、无毒性、耐高温和抗氧化等优点，在许多应用领域仍然得到广泛的使用，如扬声器、变压器、无线充电器、电机以及电磁屏蔽材料等。
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第7章 磁性陶瓷
与超导磁悬浮 有何异同？
7.1 材料的磁性
7.1.2 抗磁性
抗磁悬浮
因抗磁性产生磁浮的热解碳 (pyrolytic carbon)。
抗磁悬浮视频
超导磁悬浮
偏置磁体和悬浮体都是永磁材料，它们之间的磁力用 来平衡悬浮体的重力，抗磁体附加在悬浮永磁体上下， 用来使悬浮体平稳悬浮，在径向和辐向都有稳定悬浮 的作用。
第7章 磁性陶瓷
7.1 材料的磁性
7.1.5 反铁磁性
材料具有自发磁化磁矩，但相邻晶面的磁矩排列方向 正反两个方向，且大小相等，在有外磁场H时，无磁化 现象发生。这种现象称为反铁磁性，具有这种性能的材 料称为反铁磁体。如非金属氧化物MnO，Cr2O3， α-Fe2O3等过渡元素的化合物.
χ＝0 μ＝1 M ＝0
磁畴：
自发磁化的磁矩按一样方向 排列的微小区域〔magnetic
磁畴
磁畴
domains〕，亦称韦斯畴。
畴壁：
磁畴之间的边界区域——方
向不一致磁畴之间的渐变区
〔约厚100nm〕。
图8.3 磁畴壁中原子偶极子取向的变化 N－材料外表形成的磁极
第7章 磁性陶瓷
7.1 材料的磁性
7.1.8 磁滞曲线
铁磁体或亚铁磁体在外磁 场H 作用下，各磁畴随着磁场
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功能陶瓷材料_磁功能陶瓷
功能陶瓷材料_磁功能陶瓷磁功能陶瓷可以分为软磁性陶瓷和硬磁性陶瓷两类。
软磁性陶瓷是指具有高磁导率、低磁阻和低磁化消散的特性。
它广泛应用于电子设备中，如变压器、感应器、电磁线圈等。
软磁性陶瓷具有良好的磁导率和低磁化损耗，能够有效地承受高频信号的传导和传输，同时具有优良的电气绝缘性能，能够阻止电流泄漏和高频信号的干扰。
此外，软磁性陶瓷还具有良好的耐温性能，能够在高温环境下长时间稳定工作。
目前，软磁性陶瓷的主要材料有氧化锌、氧化镍、氧化镉等。
硬磁性陶瓷是指具有较高的磁化强度和矫顽力的特性。
它在电子设备、汽车、医疗器械等领域具有广泛的应用。
硬磁性陶瓷具有高矫顽力和良好的稳定磁性能，能够在外加磁场的作用下保持稳定的磁性，并能够承受较高的磁场强度。
此外，硬磁性陶瓷还具有优良的耐腐蚀性、抗磨损性和耐高温性能，能够在恶劣的工作环境中长时间稳定工作。
硬磁性陶瓷的常见材料有氧化铝、氧化体钨、氧化硅等。
除了软磁性陶瓷和硬磁性陶瓷外，磁功能陶瓷还具有其他一些特殊的功能和特性。
例如，压敏陶瓷具有压力敏感特性，能够随外界压力的变化而改变电阻值，广泛应用于传感器、开关和控制系统中。
热敏陶瓷具有随温度的变化而改变电阻值的特性，用于温度传感器、控温设备等。
超导陶瓷具有无电阻和完全排斥磁场的特性，广泛应用于磁共振成像、超导电力设备等领域。
总之，功能陶瓷材料的不断发展和应用使得陶瓷材料具备了更多的特殊功能和特性，为不同领域的应用提供了更多的选择。
特别是磁功能陶瓷作为一种重要的功能陶瓷材料，不仅具有磁导率、磁阻、磁化消散等优良的磁性能，还具备压力敏感、温度敏感、超导等特殊功能，为电子、汽车、医疗等领域的发展提供了重要支持。
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磁性陶瓷材料1.铁氧体磁性材料概述铁氧体是一种非金属磁性材料，又称磁性陶瓷。
早在我国春秋战国时代就有“慈石召铁”的记载。
其中所谓的“慈石”就是现代称之的磁铁矿石，也就是铁氧体的一种，其主要成分是Fe3O4，可以称其为天然的铁氧体。
人类研究铁氧体是从20世纪30年代开始的，至今已有70多年历史了。
早期有日本、荷兰等国家对铁氧体进行了系统研究，于20世纪40年代开始有软磁铁氧体的商品问世。
在第二次世界大战期间，由于无线电、微波、雷达和脉冲技术的飞速发展，迫切需要能由于高频段，并具有损耗低的新型磁性材料。
当时的金属磁性材料由于存在严重的趋肤效应和涡流损耗，而无法使用。
铁氧体基本上是绝缘体，电阻率高，涡流损耗小，在当时得到了迅速的研究和开发。
20世纪50年代是铁氧体蓬勃发展的时期。
1952年磁铅石型硬磁铁氧体研制成功。
1956年又在此晶系中开发出平面型的超高频铁氧体，同时发现了含稀土元素的石榴石型铁氧体，从而形成了尖晶石型、磁铅石和石榴石型三大晶系铁氧体材料体系。
应该说铁氧体的问世，是强磁性磁学和磁性材料发展史上的一个重要里程碑。
至今铁氧体磁性材料已在广播、通讯、收音机、电视、音像技术、电子计算机技术、自动控制、雷达、宇航与卫星通讯、仪器、仪表、印刷、显示以及生物医学、光电子技术等众多高技术领域得到了广泛应用。
尖晶石型铁氧体磁铅石型铁氧体从化学组成上看，铁氧体是由铁族离子、氧离子及其他金属离子所组成的复合金属氧化物。
但也有少数不含铁的磁性氧化物，近年来显示出明显的科学意义和高新技术方面的应用前景。
2.铁氧体磁性材料的种类和应用--《功能陶瓷材料》铁氧体材料分为软磁、硬磁、旋磁、矩磁和压磁等五类。
（1）软磁铁氧体材料这类铁氧体是最先得到广泛运用的，也是日常生活中人们经常接触到的。
所谓软磁铁氧体材料是指在较弱的磁场作用下，很容易被磁化也容易被退磁的一类铁氧体材料。
其典型的代表是锰锌铁氧体Mn-ZnFe2O4，如图《镍锌铁氧体Ni-ZnFe2O4，如图O其次是锂锌铁氧体和镍铜铁氧体等。
在晶体结构上，软磁铁氧体有两种。
一种是由氧离子和金属阳离子组成的尖晶石结构的金属氧化物，其导电性属半导体，电阻率在102~1012Ω.m之间。
它的涡流损耗很小，是很适合在高频段使用的磁性材料之一。
通过改变各种金属元素的比例或加入少量某些元素以及调节制备过程，可以得到性能不同、分别适于在各种线路设计中应用的铁氧体。
软磁铁氧体材料的化学成分和制备过程从20世纪30年代以后不断有所发展。
目前国际上成批生产的有三四十个品种。
全世界铁氧体软磁材料的年生产量在万吨以上。
这一类铁氧体被应用的数量最大、经济价值最高。
收音机里的天线磁芯和中频变压器磁芯（一般是镍-锌铁氧体）以及电视接收机里的回扫变压器磁芯（一般是镍-锌铁氧体）都大量使用软磁铁氧体成品。
作为有线电讯中的增感器、滤波器等的磁芯，使用也很广泛。
近年来，在高频磁记录换能器(磁头)中的应用也很广泛。
（2）永磁铁氧体材料永磁铁氧体是铁氧体材料里的又一个重要分支。
它是相对于软磁铁氧体材料而言的。
指材料被磁化后不易退磁，而能长期保持磁性的铁氧体材料。
钡铁氧体，如图（主要成分BaFe12O19）研制成功后，20世纪50年代后被制成至今被大量使用的永磁铁氧体主要有钡铁氧体BaFe12O19-。
这种铁氧体材料作为永磁材料使用，才真正成了能与合金永磁材料较量优劣的新品种。
永磁铁氧体在工业、农业、医疗等领域中有了十分广泛的应用。
用永磁铁氧体制成的永磁电动机，在小轿车中大约有十四处被使用，在汽车的刮雨器、通风器、玻璃窗的升降器以及车灯用的交流发电机等，全是永磁铁氧体材料制作而成的。
（3）旋磁铁氧体材料又称微波铁氧体。
在高频磁场作用下，平面偏振的电磁波在铁氧体中按一定方向传播时，偏振面会不断绕传播方向旋转的铁氧体材料。
主要有多晶型的和单晶型的两大类。
单晶型的现不常用。
多晶型的，按结构分，主要有：(1)尖晶石型，如MgFe2O4系、NiFe2O4系、LiFe系、Mg-Mn-Al系、Nb-Co-A1系、Li-Zn-Ti-Co 系等；(2)石榴石型，如Y3F5O12、Y-Al系、Y-Gd系、Y-Gd-Al系等；(3)磁铅石型，如BaFe12O19等。
具有铁磁共振线宽小、自旋波共振线宽大、在低频段，饱和磁化强度低和磁晶各向异性常数小、介质损耗低、稳定性高等性能。
采用电子陶瓷工艺，热压烧结或氧气氛中烧结制造而成。
主要用于制作毫米波铁氧体器件。
（4）矩形铁氧体材料具有矩形磁滞回线、剩余磁感强度Br和工作时最大磁感应强度Bm的比值，即Br/Bm接近于1和矫顽力较小的铁氧体材料。
主要有两大类：一类是常温矩磁铁氧体材料，如Mn-Mg系、Mn-Zn系、Cu-Mn系和Cd-Mn系等；另一类是宽温(-50～150℃)矩磁材料，如Li系(Li-Mn、Ni、Cu、Zn等)，Ni系(Ni-Mn、Zn、Cd等)。
大量使用的矩磁铁氧体主要是Mn-Mg系和Li系铁氧体材料。
这类材料具有磁性记忆功能，极高的可靠性。
主要用于电子计算机随机存取的记忆装置。
还可作为磁放大器、变压器，脉冲变压器等使用。
用这类材料作为磁性涂层可制成磁鼓、磁盘、磁卡和各种磁带等各种铁氧体的主要特性和应用范围比较3.铁氧体材料的制备工艺工艺方法。
在成型方面有用粉末干压、湿压、冲压、等静压和注浆成型等工艺方法。
这类工艺方法的缺点是成本较高、工艺和设备比较复杂。
随着磁记录共业和微波器件研制的发展需要，多晶铁氧体材料已满足不了使用需求。
科技工作者又研制成功了各种单晶铁氧体的各种制备工艺，并且达到了批量生产的水平。
其中较成熟的有布里兹曼法、熔岩法、提拉法、水热合成法和焰熔法等。
（1） 配料 选择和确定配方是一个比较复杂的问题。
通常是根据已有的经验和理论分析作为定性指导。
配方一经确定以后，按照各种元素的摩尔分数或计量分数作为投料量。
上述两种可以互相变换。
例如需要三种氧化物的原料，质量分数分别为X ，Y ，Z ，摩尔分数分别为x ，y ，z ，他们的摩尔质量分别为M 1，M 2，M 3。
则从质量分数求出摩尔分数的公式为采用同样的方法可以计算出Y 和Z 。
制备铁氧体的化学原料是用金属氧化物或碳酸盐，有时也可以用可用性硝酸盐、硫酸盐、草酸盐。
对于软磁性铁氧体的配方选择，是在充分研究各种成分的磁特性的基础上，按磁导率μ、品质因素Q 和磁导率的温度系数d μ相互最佳关系来确定。
为了保证配方在质量上满足各项物理特性的要求和生产上容易控制，往往要求有较宽的单项固溶体区域。
而这个单项固溶体区域也称之为配方区。
在配方区内，物理性能最好的部位的各种成分比例称为配方点（或最优配方）。
最常用的多晶软磁铁氧体有Mn-Zn 铁氧体和Ni-Zn 铁氧体。
它们分别是由MnO-ZnO-Fe 2O 3)和NiO-ZnO-Fe 2O 3)等三种成分组合的复合铁氧体。
调整各个成分配比就可以改变铁氧体的物理性能。
实际上，铁氧体的性能还和原料来源、球磨、烧结、压制等工艺有关。
图为--多晶铁氧体的制备工艺流程总之，可以将配方设计归为以下三个主要原则：首先，配方必须保证产品的使用要求；其次是做到原料就地取材，贯彻综合运用的同时，尽量采用性能好、成分稳定、来源广泛和价廉的原料。
（2）球磨球磨就是把配好的粉料和一定大小与比例的钢球、液体（通常用水）放在钢桶中，然后装在球磨机上不断的转动，利用钢球与原料之间的撞击，钢球之间和钢球与桶内壁的研磨，将原料磨细和混匀。
第一次球磨的作用，主要是将各种细粉末混合均匀。
（3）预烧将混合后的配料在高温炉中加热，促进固相反应，形成具有一定物理性能的多晶铁氧体。
也称为烧结铁氧体。
这种预烧过程是在低于材料熔融温度状态下，通过固体粉末间的化学反应来完成固相反应。
在固相反应中，一般来说，铁氧体所用的各种固态原料，在常温下是相对稳定的，各种金属离子受晶格制约，只能在原来的结极其点做一些微小的变动。
随着温度升高，金属离子在结点上的热震动的振幅越来越大，从而原来的结点发生了位移，由于一种原料的颗粒进入另一种原料的颗粒。
形成了离子扩散现象。
（4）成型经过预烧已经成了铁氧体材料，通常把它做成粒料。
由于铁氧体种类多，大小各异，成型方法也很不相同，一般有干压成型、热压住成型、等静压成型等，其中，以干压成型最为普遍。
干压成型就是将粒料装入钢制的模具中压制成各种需要的产品形状的毛坯过程。
为了保证毛坯的性能，需要在物料中添加少量的胶黏剂，如5%的聚乙烯醇溶液。
干压成型的加压方式又有单向加压和双向加压之分。
压制较长的毛坯，为了保证毛坯上下的密度均匀，多采用双向加压法。
由于成型压力的均匀与否会影响烧结产品的成败。
因此，在生产上必须认真选择成型方式和控制成型的压力。
对于大型产品，为了使毛坯有较大的成型密度而又各处受力均匀的坯件，往往采用静水压的成型方法。
首先把粒料装入所需要的橡胶模具中，然后把密封的模具置于能承受高压的高压容器内，利用高压泵将油或水压入高压容器内，从而使橡胶模具的各个部分均匀受力。
在制备小尺寸而形状比较复杂的铁氧体材料时，通常采用注浆成型的方法。
把粒料溶在加热的液体石蜡中，做成流动的浓浆料，通过液压法把浆料注入到可开启的金属模具中，待冷却后凝固成毛坯，在凝固之前，需经过排蜡工序。
此法的挤压效率较高，可连续地压制出形状较复杂的小型铁氧体坯件。
（5）烧结铁氧体材料的烧结温度一般在1000~1400o C。
由于铁氧体烧结时周围气氛对性能影响很大。
铁氧体生成时的固相化学反应不能在还原气氛中进行。
对于某些有特殊要求的铁氧体材料，必须在特殊的炉子中烧结，如高磁导率的锰锌铁氧体，必须在真空炉子中烧结。
铁氧体烧结过程中，要发生一系列氧化和还原反应、固溶体的发生和分解过程。
其中以氧化和还原过程中的化学变化最重要，对铁氧体的物理性能影响最大。
在烧结的过程中的氧化和还原过程，实质上是烧结体与周围气氛共同作用、进行吸氧或放氧的过程。
氧化和还原的进行，与周围气氛的氧分压力大小以烧结温度的高低有密切关系。
最终影响材料中的金属离子价态。
不同的铁氧体，他们的平衡气压值都是不一样的，因此在进行铁氧体烧结的时候除了考虑烧结气氛压力、烧结温度等条件外，对于烧结过程中升温和降温制度也要给予认真的对待。
根据材料的不同，物理性能的要求不同，在工艺上常采取以下措施，如真空降温、氮气降温、高温淬火等。
烧结过程中也会发生物理变化，即在体积、密度、外形以及相组成和微观结构上也发生了一系列物理变化。
铁氧体在烧结的过程中的物理变化可概括为烧缩和结晶两个阶段。
一般认为烧缩结束后才开始结晶生长。
但是实际上这两个阶段很难有明显的界限，主要取决于固相反应物质的起始状态。
铁氧体在烧结的过程中发生的显著的体积收缩，在密度、空隙率上发生很大的变化，根据气孔率的不同，可将烧结分为初期、中期和后期阶段。