功能陶瓷材料-磁功能陶瓷全解ppt课件.ppt
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1、 14.3 磁功能陶瓷v 由于金属和合金磁性材料的电阻率低(10-8 10-6m),损耗大,因而无法适用于高频。陶瓷质磁性材料电阻率高(10 106m),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。v 磁功能陶瓷主要指铁氧体陶瓷,铁氧体陶瓷是以氧化铁和其它铁族或稀土氧化物为主要成分的复合氧化物。铁氧体陶瓷具有高电阻、低损耗等优点,它们在现代无线电电子学、自动控制、微波技术、电子计算机、信息存储、激光调制等方面有着十分广泛的应用。 功能陶瓷 2 真空的磁导率, =410-7 H/m; B0 磁场在真空中的磁感应强度(T)。4.
2、3.1 磁性陶瓷的磁学性质v固体的磁性固体的磁性 固体的磁性在宏观上是以物质的磁化率来描写的。对于处于外磁场强度为H的磁介质,其磁化强度M为:磁化率为:00/ B 0000B 3结合以上式子得知材料中磁感应强度为:0000()=(1)BB 磁导率, 1 按照磁化率的数值,固体的磁性可分成下面几类: 逆磁体逆磁体:这类固体的磁化率是数值很小的负数,它几乎不随温度变化。 的典型数值约-10-5。 顺磁体顺磁体:其磁化率是数值较小的正数,它随温度T成反比关系, 0C/T,称为居里定律,式中C是常数。 铁磁体铁磁体:其磁化率是特别大的正数,在某个临界温度临界温度Tc以下,即使没有外磁场,材料中也会出现
3、自发磁化的磁化强度。 4在高于Tc的温度,铁磁体变为顺磁体,其磁化绿服从居里-外斯定律:0()cC / TTTc称为居里温度或居里点。 亚铁磁体亚铁磁体:这类材料在温度低于居里点Tc时像铁磁体,但其磁化率不如铁磁体那么大,它的自发磁化强度也没有铁磁体的大;在高于居里点的温度时,它的特性逐渐变得像顺磁体。 反铁磁体反铁磁体:其磁化率是小的正数。 5 反铁磁性和亚铁磁性的物理本质是相同的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
4、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)。铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性的自旋排列 6v磁滞回线磁滞回线 磁滞回线可用来表征磁性材料的各种主要特征。 Hc称为矫顽力矫顽力(矫顽场); Hm称为最大磁场最大磁场; Br称为剩余磁感应强度剩余磁感应强度; Bm称为最大磁感应强度最大磁感应强度(或叫饱和磁感应强度)。磁滞回线 7v磁导率磁导率 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
5、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。 由磁化过程知道,畴壁移动和畸内磁化方向旋转越容易,磁导率值就越大。要获得高值的磁性材料,必须满足下列三个条件: 8 不论在哪个晶向上磁化,磁能的变化都不大(磁晶各向异性小); 磁化方向改变时产生的晶格畴变小(磁致伸缩小); 材质均匀,没有杂质(没有气孔、异相),没有残余应力。 9v最大磁能积最大磁能积(BH)max图中第II象限的磁化曲线相应于A点下的(BH)乘积称为磁能积,退磁曲线上某点下的(BH)乘积的最大值与该磁体单位体积内储存的磁能的最大值成正比,因此用(BH)max表示最大
6、磁能积。 (BH)max随铁氧体种类而不同。B-H曲线与(BH)max关系 10v损耗系数和品质因数损耗系数和品质因数 利用磁性材料制作线圈或变压器磁芯时,希望磁芯内的能量损耗小到尽可能忽略的程度。但实际上只要使用磁芯就必然产生损耗。损耗系数定义为因磁芯而产生的能量损耗与有效工作磁能之比,用tg表示。 tg/称为品质因素,这是表征铁氧体损耗大小的重要常数。对于具有不同值的材料,材料的优劣取决于这个值的大小。 114.3.2 磁性陶瓷材料及其应用v 铁氧体如按其晶体结构,可分为三大类:类晶石型类晶石型(MFe2O4)、石榴石型石榴石型(Re3Fe2O12)和磁铅石型磁铅石型(MFe12O19),
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