《磁性材料》PPT課件

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1、第8章磁性材料18.1材料的磁性磁性材料和磁化率：磁性材料分類(lèi)按導(dǎo)電性差異,可分為：金屬和鐵氧體磁性材料；按磁性能差異，可分為：軟磁、永磁、旋磁、壓磁以及磁光材料等；按磁化率大小和符號(hào)，可分為抗磁性材料、順磁性材料和鐵磁性材料。8.1.1抗磁性和順磁性抗磁性＜0且絕對(duì)值很小，惰性氣體，許多有機(jī)化合物，部分金屬（Bi，Zn，Ag等）和非金屬2順磁性＞0且絕對(duì)值很小，居里定律居里-外斯定律順磁材料典型的有稀土金屬和鐵族元素的鹽類(lèi)8.1.2鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性鐵磁性有一類(lèi)材料在一定溫度下，只要很小的外加磁場(chǎng)就能被磁化到飽和，其磁化大率大于零，數(shù)值

2、為10～106數(shù)量級(jí)，M與H的關(guān)系是非線性的函數(shù)關(guān)系，反復(fù)磁化時(shí)出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象；原子磁矩來(lái)源于電子自旋磁矩（μS）和軌道磁矩（μL）；自發(fā)磁化和磁疇鐵磁性材料和順磁性材料的區(qū)別：有無(wú)自發(fā)磁化現(xiàn)象；鐵磁性元素不多，但具有鐵磁性的合金和化合物很多。3反鐵磁性另一類(lèi)材料，當(dāng)T＞TN時(shí)，磁化率與溫度的關(guān)系遵從居里-外斯定律（Tp通常小于零），當(dāng)T＜TN時(shí)，磁化率不是繼續(xù)增大，而是減小，并在TN處出現(xiàn)極大值，TN稱為奈爾溫度，這類(lèi)磁性稱為反鐵磁性；內(nèi)部離子之間存在交換相互作用，只是不同次晶格的離子磁矩反平行排列，且大小相等；反鐵磁性材料主要有過(guò)渡金屬元素的鹽

3、類(lèi)及化合物。亞鐵磁性反鐵磁外材料中的次晶格磁矩相互抵消。如果次晶格磁矩雖然反平行排列，但大小不同，從而出現(xiàn)未被抵消的凈磁矩，其宏觀磁性跟鐵磁性相同，這類(lèi)磁性稱為亞鐵磁性．磁化率約在100～104數(shù)量級(jí)，鐵氧體是典型的亞鐵磁性材料；超交換相互作用抗磁性、順磁性和反鐵磁性屬于弱磁性范疇，鐵磁性和亞鐵磁性屬于強(qiáng)磁性范疇。48.1.3磁性材料的磁化曲線和磁滯回線磁化曲線(B-H或M-H曲線）5磁滯回線剩余磁化強(qiáng)度Mr和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br內(nèi)稟矯頑力MHC和感應(yīng)強(qiáng)度矯頑力BHC∣MHC∣＞∣BHC∣矯頑力表征材料磁化后保持磁化狀態(tài)的能力按BHC的大小，材料分

4、為：軟磁材料BHC＜8×10～8×102A·m-1永磁材料BHC＞8×103～8×105A·m-1半永磁材料BHC介于軟、永磁材料之間68.2軟磁材料8.2.1軟磁材料的特性軟磁材料的磁滯回線窄而長(zhǎng)，起始磁導(dǎo)率μi高，矯頑力Hc小，既容易獲得也容易失去磁性，是極其重要的一類(lèi)磁性材料。分類(lèi)：按電阻率的不同，可分為金屬軟磁材料（主要用于頻率較低的場(chǎng)合）鐵氧體軟磁材料（主要用于頻率較高的場(chǎng)合）衡量軟磁材料性能優(yōu)劣的主要參數(shù)起始磁導(dǎo)率(μi)，其中表征儲(chǔ)能特性，表征能量損耗特性材料的μi越高，在相同電感量要求下，器件體積可以越小，線圈匝數(shù)也可減小，并越有

5、利于減小漏磁。72.磁損耗產(chǎn)生原因:軟磁材料在弱交變磁場(chǎng)，一方面會(huì)受磁化而儲(chǔ)能，另一方面由于各種原因造成B落后于H而產(chǎn)生損耗，即材料從交變磁場(chǎng)中吸收能量并以熱能形式耗散.定義來(lái)表征，還常用比損耗系數(shù)來(lái)表征在低頻弱場(chǎng)下，，所以交變磁場(chǎng)中軟磁材料的損耗主要來(lái)自三方面：磁滯損耗(tanδh)，渦流損耗(tanδe)和剩余損耗(tanδr)，總損耗為：83.磁導(dǎo)率的溫度穩(wěn)定性磁導(dǎo)率的溫度系數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，常用比溫度系數(shù)來(lái)表征4.磁導(dǎo)率的減落軟磁材料尤其是鐵氧體軟磁材料在受到外加的電、磁、光、熱和機(jī)械等沖擊后．疇壁易于移動(dòng)，表現(xiàn)出較高的磁導(dǎo)率。當(dāng)沖擊停止后一

6、段時(shí)間內(nèi)，離子或空位在自發(fā)磁化的影響下將逐漸向低能態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)遷移，從而導(dǎo)致磁導(dǎo)率下降。這種磁導(dǎo)率隨時(shí)間的減落是一種可逆變化。磁導(dǎo)率的表征減落D減落系數(shù)d減落因子DF95.磁老化由于材料結(jié)構(gòu)的變化而引起的不可逆變化；磁老化系數(shù)磁老化系數(shù)的大小與材料的μ值和制造工藝有關(guān)6.截止頻率軟滋材料疇壁共振及自然共振的影響，使軟磁材料的值降為起始值的一半且達(dá)到峰值時(shí)的頻率，稱為截止頻率fr．它與材料的組成和顯微結(jié)構(gòu)有關(guān)。108.2.2鐵氧體軟磁材料1.晶體結(jié)構(gòu)與金屬離子的分布鐵氧體是鐵和其他一種或多種適當(dāng)?shù)慕饘僭氐膹?fù)合氧化物，其磁性屬于亞鐵磁性；磁性來(lái)源于

7、被氧離子所分隔的磁性金屬離子間的超交換相互作用，它使處于不同晶格位置上的金屬離子磁矩反向排列，磁矩不相等時(shí)，表現(xiàn)出強(qiáng)磁性；鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型尖晶石型AFe2O4，主要有NiZn和MnZn，主要作為軟磁材料。磁鉛石型MFe12O19，M2+：二價(jià)金屬離子，主要有BaFe12O19和SrFe12O19，主要作為永磁材料。石榴石型R3Fe5O12，R3+：三價(jià)稀土金屬離子，主要作為旋磁材料。11甲尖晶石型鐵氧體分子式：MeFe2O4，其中Me為二價(jià)金屬離子，F(xiàn)e3＋可部分被Al3＋或Cr3+取代AB2O4晶體結(jié)構(gòu)A位置金屬離子B位置金屬離子O2-位置

8、尖晶石晶胞的部分結(jié)構(gòu)示意圖甲甲甲乙乙乙乙12氧離子密堆積中的A，B位置A位四面體B位八面體O2-A位金屬離子B位金屬離子13點(diǎn)陣常數(shù)a及