发布时间 : 星期二 文章材料物理性能知识点总结 - 图文更新完毕开始阅读
??B??H转到外磁场方向的过程。 ??M??H两种方式的技术磁化：①磁畴壁的迁移②磁畴的旋转
??(1??)?0磁化曲线和磁磁滞回线是技术磁化的结果
d?5.3.4磁化曲线和磁滞回线 ua?M-H或B-H曲线非线性是铁磁性物质的特征。 H?0dH
磁化至饱和后，磁化强度不再随外磁场的增加而增加。起始磁导率
最大磁导率μm。 退磁：随H减小，M(B)减小.
退磁过程中M的变化落后于H的变化。该现象称为磁滞现象。 5.4 磁性材料的损耗
磁芯在不可逆交流磁化过程中所消耗的能量，统称为铁芯损耗（铁损），它由磁
Q?HdB滞损耗、涡流损耗和剩余损耗三部分组成。
涡流损耗：交变磁场 感应电动势导致涡电流，涡电流的大小和电阻率成反比，磁畴壁处还产生内部涡电流导致感生电动势抵消外磁场，从而引起趋肤效应。 磁滞回线所包围的面积表征磁化一周时所消耗的功，称为磁滞损耗Q 5.5 铁氧体磁性材料
铁氧体是含铁酸盐的陶瓷磁性材料。通称为铁磁性物质；
铁氧体一般都是多种金属的氧化物复合而成，所以含有不同的磁矩，其磁性是两磁短之和的体现，故严格来说是亚铁磁性物质；
铁氧体结构:尖晶石型、石榴石型、磁铅石型、钙钛矿型、钛铁矿型和钨青铜型等6种。
铁氧体的晶体结构
铁氧体是含铁酸盐的陶瓷磁性材料，即以氧化铁为主要成分的强磁性氧化物，通称为铁磁性物质；
铁氧体一般都是多种金属的氧化物复合而成，所以含有不同的磁矩，其磁性是两磁矩之和的体现，故严格来说是亚铁磁性物质；
铁氧体结构:尖晶石型、石榴石型、磁铅石型、钙钛矿型、钛铁矿型和钨青铜型等6种。
尖晶石型铁氧体
尖晶石型铁氧体的化学通式：M2+N23+O4,其晶体结构中氧原子呈紧密堆积，阳离子分别填充在氧原子形成的部分四面体或八面体空隙中。
Pb(Fe7.5Mn正尖晶石型结构：二价阳离子M3.填充N填充5Al01/8.5Ti的四面体空隙中，三价阳离子0.5)O19在1/2的八面体空隙中。
反尖晶石型结构：三价阳离子N一半填充在1/8的四面体空隙中， 另一半与二价阳离子一起填充1/2的八面体空隙中。 Mg1-xMnxFe2O4
中间型尖晶石：二价和三价阳离子同时既占据四面体空隙，也占据八面体空隙。 一般说来，反尖晶石型铁氧体具有亚铁磁性，正尖晶石型铁氧铁为反铁磁性 磁铅石型铁氧体
晶体结构与天然磁铅石 类似，属六方晶系，分子式可写成MeFe12O19，晶体结构中的二价离子与氧离子 一起形成紧密堆积，其它离子填充其空隙，故其对称性低于尖晶石。 磁铅石型铁氧体具有较大的矫顽力，是磁性较强的硬磁材料。 典型实例： 钡铁氧体 BaFe12O19
lim?石榴石型铁氧体
晶体结构与天然石榴石 X3Y2[SiO4]3类似的铁氧体，属于立方晶系，其中阳离子可占据四面体、八面体和十二面体等大的空隙中，后者常为离子半径大的稀土元素所占据。
石榴石型铁氧体具有优异的磁性和介电性能，体积电阻高，损耗小，同时还具有一定的透光性，在微波、磁泡和磁光等领域是重要的磁性材料。 实例： M3Fe5O12
5.5.1软磁材料
1）软磁材料的特点是高的磁导率，高电阻，低的矫顽力和低铁芯损耗。
2）畴壁含有沉淀相和杂质等不均匀相，它们对畴壁运动起钉扎作用。结果提高矫顽力，降低磁导率，提高了铁芯损耗。 3）用于需要反复磁化的场合及高频。
3）减小各向异性→改善初始磁导率→降低铁芯损耗
4）高频应用，涡流损失成为主要因素，铁氧体电阻率高（是金属的106倍）宜于高频应用。
5）亚铁磁性的铁氧体，如含锌的尖晶石用于高频 软磁材料主要应用：电感线圈，小型变压器，脉冲变压器，中频变压器等的磁芯，录音磁头，磁放大器等。 5.5.2 硬磁材料
1）硬磁材料又称永磁材料，指磁化后保持较强剩磁的材料，要求剩磁和矫顽力大。
2）用最大磁积能（BH）max来反映硬磁材料储有磁能的能力
3）用途：在磁路系统中作永磁以产生恒定磁场 如扬声器，助听器录音磁头。电视聚焦器，磁电式仪表。
4）重要的铁氧体硬磁材料钡恒磁：BaFe12O19它比金属者电阻大。
5）磁畴转向和畴壁移动是磁化过程机理，晶粒小至单畴，则阻止畴壁移动而只有磁畴转动，提高 矫顽力；磁致晶粒取向使与外磁场 一致。可提高剩磁，提高最大磁积能。如铷铁硼类金属间化合物材料
1）硬磁材料又称永磁材料，指磁化后保持较强剩磁的材料，要求剩磁和矫顽力大。
2）用最大磁积能（BH）max来反映硬磁材料储有磁能的能力
3）用途：在磁路系统中作永磁以产生恒定磁场 如扬声器，助听器录音磁头。电视聚焦器，磁电式仪表。
4）重要的铁氧体硬磁材料钡恒磁：BaFe12O19它比金属者电阻大。
5）磁畴转向和畴壁移动是磁化过程机理，晶粒小至单畴，则阻止畴壁移动而只有磁畴转动，提高 矫顽力；磁致晶粒取向使与外磁场 一致。可提高剩磁，提高最大磁积能。如铷铁硼类金属间化合物材料 5.5.3矩磁材料
1）磁滞回线近似于矩形的材料
2）用B-1/2Hm/Bm作为磁矩材料的参数 3）磁矩材料的主要要求：
①高剩磁比有时要求高B-1/2Hm/Bm ②矫顽力小HC小
③开头常数（Ha-HO）ts=SW ④损耗小
⑤对温度、振动和时间稳定度好
4）矩磁材料以尖晶石结构为主Co-Fe, Ni-Fe，Ni-Zn-Co和 Co-Zn-Fe等系统。
5）作记忆材料，开关材料等。 铁氧体微观结构与性能
烧结铁氧体为多晶多相的陶瓷材料，主要由晶粒、晶界、气孔等相组成。 (3)晶粒大小的影响
一般材料的晶粒越大，晶界越整齐，则起始磁导率越高。 晶粒越小，矫顽力越大。 (4) 气孔的影响
气孔率高的材料，剩余磁感应强度低，矫顽力高，磁滞回线的矩形性罗差，磁导率较低。
多数磁性材料均要求晶粒均匀，晶界清晰，晶粒形状完整，周围没有氧化区，尽量避免各种结构缺陷。 软磁铁氧体的配方
目前主要应用的软磁材料有MnZn铁氧体和NiZn铁氧体两类，分别属于MnO-ZnO- Fe2O3和NiO-ZnO- Fe2O3两个三元系统。部分配方见表15.3和表15.4 各配方组成有大致的范围，而最优配方点的确定，取决于使用性能的要求 配方中主要化学组分含量与磁特性 （1）ZnO
对NiZn铁氧体：随ZnO增加，磁化强度M显著上升，但损耗 也显著增大，居里温度下降。
对MnZn铁氧体：随ZnO增加，磁导率始升后降，有一最佳值。且随ZnO增加，居里温度降至低于100 ℃ ，使使用价值减小。 （2）Fe2O3
\\过量的Fe2O3使烧结体在高温下生成Fe3O4，后者能抵消其它化学成分导致的磁致伸缩，得到磁致伸缩引起的内应力小，磁导率高的材料。
过量的Fe2O3使烧结体在高温下生成Fe3O4，会降低材料的电阻率，使损耗显著增大
软磁铁氧体的烧结
1）畴壁含有沉淀相和杂质等不均匀相，它们对畴壁运动起钉扎作用。结果提高矫顽力，降低磁导率，提高了铁芯损耗。烧结时尽量减小结构缺陷，有利于磁导率的提高和损耗的增加。
2）减小各向异性→改善初始磁导率→降低铁芯损耗。
3）烧结制度和气氛均要严格控制，以免形成还原相降低电阻率或因氧化而使关键组元如MnO2分解
4）高频应用，涡流损失成为主要因素，铁氧体电阻率高（是金属的106倍）宜于高频应用。
5）亚铁磁性的铁氧体，如含锌的尖晶石用于高频 软磁材料主要应用：电感线圈，小型变压器，脉冲变压器，中频变压器等的磁芯，录音磁头，磁放大器等。
5.6 磁性材料的其它性质与效应
5.6.1超顺磁性
??Ql1）减小磁性材料的磁粉粒度，使其小于只包含一个单畴的尺度，该尺寸R0为
P???/?V …90°磁畴壁能密度， …真空磁导率
MS …磁化强度.
当一个晶粒中只包含一个单畴时,有利于提高矫顽力.
PP??e?,0E?e,矫顽力又开始下降,当粒度减小到某值时当粒径太小热扰动加剧,热扰动能量 大?e???r?1?0E于交换能,自发磁化完全破坏,矫顽力降为零,出现超顺磁性. 5.6.2 磁致电阻效应 ?r1)概念:磁性材料的电阻率随磁化状态而改变的现象 2)磁阻比 03) 1986年,在一些超薄多层膜系统中发现磁场引起电阻变化大于50%的现象,称为巨磁电阻效应(铁/铬超薄多层膜)
00e00r4)当磁场引使电阻率变化达到更高量级时,称为庞磁电阻效应. 第6章 材料的功能转换性能 6.1电介质的极化与损耗 6.1.1平板电容器及其极化
1）电容的定义：两个临近导体加上电压后具有存储电荷能力的量度。即 C=Q/V
平行板电容器的电容 9??22）电介质的定义 R0?2?MS在电场作用下能够建立极化的物质。在外加电场作用下，正极板附近的介质表面
??感应出负电荷，在负极板附近的介质表面感应出正电荷，这种感应出的表面电荷02称为感应电荷（或叫束缚电荷） 6.1.2极化相关物理量 极化分子存在电偶极矩
Q为所含电量，l为正负电荷重心的距离。 电极化强度
等于分子表面电荷密度σ（C/m2）
??(RH?R0)/R0??R/R0电极化强度不仅与所加外电场有关，而且还和极化电荷所产生的电场有关
为电极化率。
为相对介电常数
电位移
对各向同性体， C0?Q/V??0A/d6.1.3电介质极化的机制 Q?qA???0EA??0(V/d)A电子极化; 离子极化; 取向极化; 空间电荷极化; 自发极化
1）电子位移极化：原子的正负电荷中心在电场作用下分离。电子极化率的大小与原子半径有关。
特点：因电子很轻，所以极化很快，可以光频跟随电场变化。
D??E?PD??E?P??E???E???E??E?