功能陶瓷第4章磁性陶瓷

1、11功能陶瓷功能陶瓷第四章第四章 磁性陶瓷材料磁性陶瓷材料（Magnetic Ceramics）2Chapter Outline o 6.1 鐵氧體磁性材料概述鐵氧體磁性材料概述o 6.2 鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成o 6.3 鐵氧體材料的制備工藝鐵氧體材料的制備工藝o 6.4 鐵氧體陶瓷材料的新發(fā)展鐵氧體陶瓷材料的新發(fā)展36.1 鐵氧體磁性材料概述鐵氧體磁性材料概述鐵氧體材料發(fā)展簡況和磁性來源鐵氧體材料發(fā)展簡況和磁性來源（一）鐵氧體材料發(fā)展簡況（一）鐵氧體材料發(fā)展簡況春秋戰(zhàn)國時(shí)代，春秋戰(zhàn)國時(shí)代，“慈石召鐵慈石召鐵” 。 “慈石慈石”-磁鐵礦石，鐵氧體，磁鐵礦石，鐵氧

2、體，F(xiàn)e3O4，天然的鐵氧體。，天然的鐵氧體。o 鐵氧體，鐵氧體，20世紀(jì)世紀(jì)30年代。年代。o 20世紀(jì)世紀(jì)40年代，軟磁鐵氧體的商品問世；二戰(zhàn)期間，年代，軟磁鐵氧體的商品問世；二戰(zhàn)期間，鐵氧體材料得到飛速發(fā)展；鐵氧體材料得到飛速發(fā)展；o 20世紀(jì)世紀(jì)50年代，鐵氧體蓬勃發(fā)展的時(shí)期；年代，鐵氧體蓬勃發(fā)展的時(shí)期；1952年，年，磁磁鉛石鉛石型硬磁鐵氧體；型硬磁鐵氧體；1956年，平面型的超高頻鐵氧體年，平面型的超高頻鐵氧體，含稀土元素的，含稀土元素的石榴石石榴石型鐵氧體。型鐵氧體。尖晶石型、磁鉛石和石榴石型三大晶系鐵氧體材料尖晶石型、磁鉛石和石榴石型三大晶系鐵氧體材料4磁學(xué)基本概念磁學(xué)基本概念

3、o磁性陶瓷：含鐵的鐵氧體和不含鐵的磁性陶瓷。磁性陶瓷：含鐵的鐵氧體和不含鐵的磁性陶瓷。o優(yōu)點(diǎn)：多為半導(dǎo)體，電阻率優(yōu)點(diǎn)：多為半導(dǎo)體，電阻率10106.m。代替低電阻率。代替低電阻率10-810-6.m的金屬磁性材料，可以大大降低渦流損耗，適于高頻場(chǎng)合。的金屬磁性材料，可以大大降低渦流損耗，適于高頻場(chǎng)合。較高的高頻磁導(dǎo)率，遠(yuǎn)高于金屬。較高的高頻磁導(dǎo)率，遠(yuǎn)高于金屬。o缺點(diǎn)：飽和磁化強(qiáng)度低，大約為純鐵的缺點(diǎn)：飽和磁化強(qiáng)度低，大約為純鐵的1/31/5。居里點(diǎn)也不高，。居里點(diǎn)也不高，不宜高溫或低頻大功率條件下工作。不宜高溫或低頻大功率條件下工作。4抗磁性和順磁性抗磁性和順磁性o抗磁體（抗磁體（diamag

4、net）：當(dāng)原子或離子的電子結(jié)構(gòu)為閉層時(shí)，磁性：當(dāng)原子或離子的電子結(jié)構(gòu)為閉層時(shí)，磁性相互抵消，原子不產(chǎn)生磁矩。相互抵消，原子不產(chǎn)生磁矩。o順磁體順磁體(paramagnet)：未成對(duì)電子具有：未成對(duì)電子具有磁矩磁矩，加上磁場(chǎng)，磁矩方，加上磁場(chǎng)，磁矩方向性排列，產(chǎn)生向性排列，產(chǎn)生磁化磁化。o磁化率磁化率=磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度M/磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度H=C/T，o順磁體順磁體0，反磁體，反磁體 0。5鐵磁體和反鐵磁體鐵磁體和反鐵磁體o 鐵磁體（鐵磁體（ferromagnet）：即使不加外磁場(chǎng)，磁矩也向：即使不加外磁場(chǎng)，磁矩也向同一方向整齊排列，產(chǎn)生自發(fā)磁化。同一方向整齊排列，產(chǎn)生自發(fā)磁化。o 鐵磁體加熱到

5、鐵磁體加熱到居里溫度居里溫度，磁矩的整齊排列受到干擾，成，磁矩的整齊排列受到干擾，成為順磁體。為順磁體。o 反鐵磁體反鐵磁體(antiferromagnet)：磁矩在相反方向排列，：磁矩在相反方向排列，磁磁矩大小相等，相互抵消后的總磁矩大小為零。矩大小相等，相互抵消后的總磁矩大小為零。 。o 反鐵磁體加熱到反鐵磁體加熱到尼爾溫度尼爾溫度成為順磁體。成為順磁體。o 亞鐵磁體：亞鐵磁體：未被抵消的反鐵磁性。磁鐵礦。未被抵消的反鐵磁性。磁鐵礦。56磁學(xué)基本概念磁學(xué)基本概念磁化過程和磁滯磁化過程和磁滯o磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度-磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度(B-H磁化曲線磁化曲線)o殘留磁感應(yīng)強(qiáng)度殘留磁感應(yīng)強(qiáng)度Br：

6、o飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs：o矯頑力（抗磁力）矯頑力（抗磁力）Hc：oB=H, -磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率,o磁滯磁滯(曲線曲線):o硬磁體（硬磁體（permagnet）(永磁永磁)： Hc大大,消磁困難。磁滯曲線包圍面積消磁困難。磁滯曲線包圍面積大。大。o（BH）最大磁能積：）最大磁能積：o軟磁軟磁(soft magnetic): ： Hc小小,磁滯曲線包圍面積小。磁疇的成長和磁滯曲線包圍面積小。磁疇的成長和消失在極小的磁場(chǎng)中進(jìn)行。消失在極小的磁場(chǎng)中進(jìn)行。6778鐵氧體材料發(fā)展簡況和磁性來源鐵氧體材料發(fā)展簡況和磁性來源磁性來源磁性來源磁學(xué)研究范疇，磁學(xué)研究范疇，1948年。年。鐵族原子的磁性是由

7、末被填滿的鐵族原子的磁性是由末被填滿的3d殼層的電子磁矩所決定殼層的電子磁矩所決定的。在這類金屬氧化物中，金屬陽離子被氧離子隔離開，的。在這類金屬氧化物中，金屬陽離子被氧離子隔離開，氧離子能使相鄰金屬陽離子間產(chǎn)生一種相互作用，在磁學(xué)氧離子能使相鄰金屬陽離子間產(chǎn)生一種相互作用，在磁學(xué)中稱之為中稱之為間接交換作用間接交換作用，也稱為，也稱為超交換作用超交換作用。 在鐵氧體中在鐵氧體中的這種間接交換作用往往是負(fù)的，從而導(dǎo)致相鄰的金屬陽的這種間接交換作用往往是負(fù)的，從而導(dǎo)致相鄰的金屬陽離子的磁矩成反平行排列。離子的磁矩成反平行排列。9反鐵磁性反鐵磁性:MA、MB兩者的各兩者的各自磁矩大小相等，相互抵消

8、自磁矩大小相等，相互抵消后的總磁矩大小為零。后的總磁矩大小為零。在在MA和和MB兩個(gè)具有磁性的兩個(gè)具有磁性的陽離子之間夾著一個(gè)氧離子陽離子之間夾著一個(gè)氧離子，通過氧離子的作用使，通過氧離子的作用使MA、MB各自的磁矩呈反平行排列各自的磁矩呈反平行排列，它們合成總磁矩是抵消之，它們合成總磁矩是抵消之后的剩余磁矩，通常把由此后的剩余磁矩，通常把由此產(chǎn)生的強(qiáng)磁性稱之為產(chǎn)生的強(qiáng)磁性稱之為亞鐵磁亞鐵磁性性。亞鐵磁性實(shí)質(zhì)上是屬于未被抵消的反鐵磁性亞鐵磁性實(shí)質(zhì)上是屬于未被抵消的反鐵磁性，10鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用(1)軟磁鐵氧體材料軟磁鐵氧體材料 品種最多，應(yīng)用最廣。品種最多，

9、應(yīng)用最廣。o在較弱的磁場(chǎng)作用下，很容易被磁化也容易被退磁。在較弱的磁場(chǎng)作用下，很容易被磁化也容易被退磁。o起始磁導(dǎo)率起始磁導(dǎo)率0高，相同電感量的線圈體積縮??；高，相同電感量的線圈體積縮小；o磁導(dǎo)率溫度系數(shù)要??；矯頑力磁導(dǎo)率溫度系數(shù)要?。怀C頑力Hc要小。要小。o比損耗因素比損耗因素tg/ 0要小，電阻率要高，減少損耗，適用要小，電阻率要高，減少損耗，適用于高頻下使用。于高頻下使用。兩種晶體結(jié)構(gòu)：兩種晶體結(jié)構(gòu)：尖晶石結(jié)構(gòu)和尖晶石結(jié)構(gòu)和平面型六角晶體結(jié)構(gòu)磁鉛石平面型六角晶體結(jié)構(gòu)磁鉛石型的甚高頻鐵氧體：型的甚高頻鐵氧體：11鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用1 尖晶石結(jié)構(gòu)尖晶石結(jié)構(gòu)p

10、半導(dǎo)體，電阻率半導(dǎo)體，電阻率1021012cm；渦流損耗很小，是適合；渦流損耗很小，是適合在高頻段使用的磁性材料之一。在高頻段使用的磁性材料之一。o缺點(diǎn)：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度缺點(diǎn)：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs低，最高低，最高0.50.6T（硅鋼片（硅鋼片2T），對(duì)于用來作為轉(zhuǎn)換），對(duì)于用來作為轉(zhuǎn)換(或儲(chǔ)存或儲(chǔ)存)能量的磁芯是不利的。導(dǎo)能量的磁芯是不利的。導(dǎo)磁率最高磁率最高1000040000，不如金屬磁性材料。低頻下金屬材，不如金屬磁性材料。低頻下金屬材料占優(yōu)。料占優(yōu)。典型材料：典型材料：oMn-ZnFe2O4：高：高，1MHz適用。適用。oNi-ZnFe2O4：高頻軟磁材料中性能最好的一種，：高頻軟磁材料中

11、性能最好的一種， 1300MHz適用。適用。o鋰鋅鐵氧體和鎳銅鋅鐵氧體等。鋰鋅鐵氧體和鎳銅鋅鐵氧體等。12鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體應(yīng)用尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體應(yīng)用：o收音機(jī)里的天線磁芯和中頻變壓器磁芯收音機(jī)里的天線磁芯和中頻變壓器磁芯(鎳鎳-鋅鐵氧體鋅鐵氧體) 以以及電視接收機(jī)里的回掃變壓器磁芯及電視接收機(jī)里的回掃變壓器磁芯鎳鎳-鋅鐵氧體鋅鐵氧體)；o有線電訊線路中的增感器、濾波器等的磁芯；有線電訊線路中的增感器、濾波器等的磁芯；o高頻磁記錄換能器高頻磁記錄換能器 (磁頭磁頭)。 2 平面型六角晶體結(jié)構(gòu)磁鉛石型的甚高頻鐵氧體：平面型六角晶體結(jié)構(gòu)磁鉛石型的甚高

12、頻鐵氧體：Ba3Co22+Fe24O41 （Co2Z）適用于適用于1001000MHz的超高頻和甚高頻范圍。在的超高頻和甚高頻范圍。在1000 MHz頻率下，其導(dǎo)磁率基本上不發(fā)生變化。頻率下，其導(dǎo)磁率基本上不發(fā)生變化。 100MHz以上優(yōu)于以上優(yōu)于Ni-ZnFe2O4。1313晶粒越大，起始磁導(dǎo)率晶粒越大，起始磁導(dǎo)率0越大，矯頑力越大，矯頑力Hc越小。越小。141415鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用(2)永磁鐵氧體材料永磁鐵氧體材料 o被磁化后不易退磁，能長期保留磁性。被磁化后不易退磁，能長期保留磁性。o殘留磁感應(yīng)強(qiáng)度殘留磁感應(yīng)強(qiáng)度Br較高（較高（0.30.5T），矯頑力

13、），矯頑力Hc高（高（0.10.4T）；磁能積（）；磁能積（BH）max高（高（600040000J/m3），高），高于高碳鋼。于高碳鋼。磁鉛石型磁鉛石型：BaFe12O19和和SrFe12O19。o價(jià)格低廉，制備簡便，性能雖不及優(yōu)質(zhì)永磁合金，但遠(yuǎn)價(jià)格低廉，制備簡便，性能雖不及優(yōu)質(zhì)永磁合金，但遠(yuǎn)比碳鋼優(yōu)良。金屬永磁合金使用大量的比碳鋼優(yōu)良。金屬永磁合金使用大量的Co和和Ni。o用途：永磁電動(dòng)機(jī)，汽車交流發(fā)動(dòng)機(jī)，噴霧器、玩具馬用途：永磁電動(dòng)機(jī)，汽車交流發(fā)動(dòng)機(jī)，噴霧器、玩具馬達(dá)、選礦機(jī)、儀表等。達(dá)、選礦機(jī)、儀表等。o晶粒越小，矯頑力越高；密度越高，晶粒越小，矯頑力越高；密度越高，Br越高。越高。o

14、11001200較低溫度燒結(jié)，還可以采用高溫預(yù)燒后二次較低溫度燒結(jié)，還可以采用高溫預(yù)燒后二次球磨、加入外加劑、等靜壓成型及熱壓燒結(jié)。球磨、加入外加劑、等靜壓成型及熱壓燒結(jié)。16鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用各向異性鐵氧體各向異性鐵氧體o 一般的硬磁氧體，雖然其晶粒是各向異性的，但由于一般的硬磁氧體，雖然其晶粒是各向異性的，但由于各個(gè)晶粒沒有定向排列。因此，整個(gè)鐵氧體還是各向各個(gè)晶粒沒有定向排列。因此，整個(gè)鐵氧體還是各向同性的。盡管磁化矯頑力很高，但同性的。盡管磁化矯頑力很高，但Br較小。因此，磁較小。因此，磁感矯頑力不可能很大，其磁能積感矯頑力不可能很大，其磁能積(BH)

15、max也就不大。也就不大。o 各鐵氧體中晶粒的磁化方向都排列接近一致時(shí)，這種各鐵氧體中晶粒的磁化方向都排列接近一致時(shí)，這種鐵氧體稱為鐵氧體稱為各向異性鐵氧體各向異性鐵氧體，其磁能積，其磁能積(BH)max比一般比一般的各向同性硬磁鐵氧體大出的各向同性硬磁鐵氧體大出34倍。倍。 生產(chǎn)方法有兩種：生產(chǎn)方法有兩種：o在磁場(chǎng)條件下成型、干燥和燒成。在磁場(chǎng)條件下成型、干燥和燒成。 采用顆粒呈扁平狀或條狀的原料。因?yàn)樗鼈冊(cè)诔尚瓦^采用顆粒呈扁平狀或條狀的原料。因?yàn)樗鼈冊(cè)诔尚瓦^程中易于定向排列。成型后采用熱壓燒結(jié)。程中易于定向排列。成型后采用熱壓燒結(jié)。171718鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用鐵氧體磁性材料的種類

16、和應(yīng)用(3)旋磁鐵氧體材料（旋磁鐵氧體材料（微波鐵氧體材料）微波鐵氧體材料）o在超高頻電磁場(chǎng)作用下，平面偏振的電磁波在同一天在超高頻電磁場(chǎng)作用下，平面偏振的電磁波在同一天中按一定方向傳播過程中，偏振面會(huì)不斷繞傳播方向旋中按一定方向傳播過程中，偏振面會(huì)不斷繞傳播方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。尖晶石結(jié)構(gòu)：價(jià)格便宜。尖晶石結(jié)構(gòu)：價(jià)格便宜。Mg-Mn鐵氧體，鐵氧體，Ni鐵氧體。鐵氧體。石榴石結(jié)構(gòu)：性能優(yōu)良。釔鐵石榴石鐵氧體石榴石結(jié)構(gòu)：性能優(yōu)良。釔鐵石榴石鐵氧體YIG。磁鉛石型鐵氧體：毫米波。磁鉛石型鐵氧體：毫米波。o熱壓工藝，氧氣氛燒結(jié)。提高密度。熱壓工藝，氧氣氛燒結(jié)。提高密度。o用途：微波領(lǐng)域，雷達(dá)、通訊、電視、測(cè)

17、量、衛(wèi)星、用途：微波領(lǐng)域，雷達(dá)、通訊、電視、測(cè)量、衛(wèi)星、導(dǎo)彈系統(tǒng)方面的微波器件。導(dǎo)彈系統(tǒng)方面的微波器件。19鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用 (4) 矩磁鐵氧體材料矩磁鐵氧體材料 o具有矩形磁滯回線，矯頑力較小的鐵氧體材料。具有矩形磁滯回線，矯頑力較小的鐵氧體材料。o一般密度高、晶粒均勻、結(jié)晶各向異性較大的尖晶石型。一般密度高、晶粒均勻、結(jié)晶各向異性較大的尖晶石型。 oMg-MnFe2O4和和Li-MnFe2O4等。等。o主要用于電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制等許多尖端科主要用于電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制等許多尖端科學(xué)技術(shù)中。學(xué)技術(shù)中。20鐵氧體磁性材料的種類和應(yīng)用鐵氧

18、體磁性材料的種類和應(yīng)用 (5)壓磁性鐵氧體材料壓磁性鐵氧體材料 o 某些鐵氧體具有很高的磁致伸縮系數(shù)，這類材料在外加某些鐵氧體具有很高的磁致伸縮系數(shù)，這類材料在外加磁場(chǎng)中能發(fā)生長度的改變。因而在交變場(chǎng)中能產(chǎn)生機(jī)械磁場(chǎng)中能發(fā)生長度的改變。因而在交變場(chǎng)中能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。振動(dòng)。o 通常利用的磁致伸縮系數(shù)比較大的鐵氧體是通常利用的磁致伸縮系數(shù)比較大的鐵氧體是Ni-Zn Fe2O4、Ni-CuFe2O4和和Ni-MgFe2O4等。等。o 用途：電磁能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的超聲和水聲器件、碰用途：電磁能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的超聲和水聲器件、碰聲器件以及電訊器件、電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制器件等。聲器件以及電訊器件、電子

19、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制器件等。 21226.2 鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成尖晶石型（尖晶石型（spinel）oMgO.Al2O3結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，MeFe2O4，Me+2價(jià)離子。價(jià)離子。o天然鐵氧體天然鐵氧體-磁鐵礦磁鐵礦Fe3O4，F(xiàn)e2+Fe3+2O4,鐵鐵氧體。鐵鐵氧體。o鎂鐵氧體鎂鐵氧體Mg2+Fe3+2O4；oA位氧四面體間隙，位氧四面體間隙，B位氧八面體間隙。位氧八面體間隙。o正尖晶石型：正尖晶石型： Me2+占據(jù)占據(jù)A位，位，F(xiàn)e3+占據(jù)占據(jù)B位。不具有磁性位。不具有磁性（總磁矩為零）。（總磁矩為零）。o反尖晶石型：反尖晶石型： Me2+占據(jù)占據(jù)B位，位，F(xiàn)e3+占

20、據(jù)占據(jù)A位及其余位及其余B位，且位，且B位被位被Me2+及及Fe3+各占一半。亞鐵磁性，呈現(xiàn)磁性。各占一半。亞鐵磁性，呈現(xiàn)磁性。o中間尖晶石型：介于之間。中間尖晶石型：介于之間。oMe2+Fe3+2O4中中Me2+及及Fe3+可以被其它陽離子取代?？梢员黄渌栯x子取代。o立方晶系的立方晶系的O147(F3dm)，較復(fù)雜的面心立方結(jié)構(gòu)每個(gè)晶胞，較復(fù)雜的面心立方結(jié)構(gòu)每個(gè)晶胞含有含有8個(gè)個(gè)AB2O4的分子式。的分子式。A、B分別代表二價(jià)和三價(jià)的金屬分別代表二價(jià)和三價(jià)的金屬離子。離子。232324磁鉛石型晶體結(jié)構(gòu)磁鉛石型晶體結(jié)構(gòu)o天然磁鉛石天然磁鉛石oMeFe12O19， Me+2價(jià)離子價(jià)離子-Ba2

21、+，Pb2+，Sr2+等。等。o對(duì)稱性較尖晶石型低，各向異性大，矯頑力大，硬磁。對(duì)稱性較尖晶石型低，各向異性大，矯頑力大，硬磁。o六角晶系的六角晶系的C6/mmm。比尖晶石型的更為復(fù)雜，僅金屬離子在晶格。比尖晶石型的更為復(fù)雜，僅金屬離子在晶格中的分布有五種占位。中的分布有五種占位。石榴石型，石榴石型，天然石榴石結(jié)構(gòu)天然石榴石結(jié)構(gòu)屬于體心立方系的屬于體心立方系的Oh12(Ia3d)。化學(xué)式為?；瘜W(xué)式為3Me3-O35Fe2O3優(yōu)異的磁性和介電性能，體積電阻率高，損耗小，有透光性。微波、優(yōu)異的磁性和介電性能，體積電阻率高，損耗小，有透光性。微波、磁泡、磁光領(lǐng)域。磁泡、磁光領(lǐng)域。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)

22、不久前發(fā)現(xiàn)的化學(xué)式為不久前發(fā)現(xiàn)的化學(xué)式為ABO3(A為三價(jià)金屬陽離子，為三價(jià)金屬陽離子，B為錳離子為錳離子)，該化，該化合物具有非常大的磁電阻效應(yīng)，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。合物具有非常大的磁電阻效應(yīng)，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。256.3 鐵氧體材料的制備工藝鐵氧體材料的制備工藝鐵氧體多晶材料的制備工藝流程：鐵氧體多晶材料的制備工藝流程： 球磨球磨一次球磨一次球磨預(yù)燒預(yù)燒二次球磨二次球磨成型成型燒結(jié)燒結(jié)制備鐵氧體粉料的方法：制備鐵氧體粉料的方法：p氧化物法氧化物法p鹽類分解法鹽類分解法p化學(xué)共沉淀法化學(xué)共沉淀法p電解共沉淀法電解共沉淀法p噴霧煅燒法噴霧煅燒法p冷凍干燥法冷凍干燥法2627(1)配料配料

23、o通常是根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和理論分析作為定性指導(dǎo)。通常是根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和理論分析作為定性指導(dǎo)。o原料：金屬氧化物或碳酸鹽，原料：金屬氧化物或碳酸鹽，Mn-Zn鐵氧體主要成分為鐵氧體主要成分為MnO-ZnO-Fe2O3。有時(shí)也用可溶性硝酸鹽、硫酸鹽或草酸。有時(shí)也用可溶性硝酸鹽、硫酸鹽或草酸鹽。鹽。o對(duì)于軟磁性鐵氧體的配方選擇，按對(duì)于軟磁性鐵氧體的配方選擇，按、Q和和的溫度系數(shù)的溫度系數(shù)d 相對(duì)最佳關(guān)系來確定。相對(duì)最佳關(guān)系來確定。o為了保證配方滿足各項(xiàng)物理特性的要求和生產(chǎn)上易于控制為了保證配方滿足各項(xiàng)物理特性的要求和生產(chǎn)上易于控制，往往要求有較寬的單相固溶體區(qū)域。（配方區(qū)）。，往往要求有較寬的單相固溶

24、體區(qū)域。（配方區(qū)）。oK+、Na+等堿金屬離子最為有害；等堿金屬離子最為有害；SiO2雜質(zhì)控制。雜質(zhì)控制。28(2)球磨球磨o鋼筒球磨機(jī)，粉料、鋼球、液體鋼筒球磨機(jī)，粉料、鋼球、液體(水水) 。o第一次球磨的作用，主要是將各種粉料混合均勻；第一次球磨的作用，主要是將各種粉料混合均勻；o預(yù)燒后的第二次球磨是將預(yù)燒料粉碎和磨細(xì)。預(yù)燒后的第二次球磨是將預(yù)燒料粉碎和磨細(xì)。o振動(dòng)球磨法：比普通滾動(dòng)球磨機(jī)的效率高出幾十倍，提高振動(dòng)球磨法：比普通滾動(dòng)球磨機(jī)的效率高出幾十倍，提高粉碎效率。粉料磨得更細(xì)，有利于以后的固相反應(yīng)。粉碎效率。粉料磨得更細(xì)，有利于以后的固相反應(yīng)。o振動(dòng)球磨：慣性式與偏旋式。振動(dòng)球磨：慣

25、性式與偏旋式。29(3)預(yù)燒預(yù)燒 o燒結(jié)鐵氧體。燒結(jié)鐵氧體。o預(yù)燒過程：固相化學(xué)反應(yīng)階段：預(yù)燒過程：固相化學(xué)反應(yīng)階段：表面接觸期表面接觸期-表面孿晶期表面孿晶期-孿晶的發(fā)展和鞏固期孿晶的發(fā)展和鞏固期-全面擴(kuò)散期全面擴(kuò)散期-反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物形成期反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物形成期-形成化合物的晶格結(jié)構(gòu)缺陷校正期。形成化合物的晶格結(jié)構(gòu)缺陷校正期。低溫預(yù)燒：低溫預(yù)燒：500高溫預(yù)燒：高溫預(yù)燒：1000二次預(yù)燒：低溫預(yù)燒二次預(yù)燒：低溫預(yù)燒500，粉磨，高溫預(yù)燒：，粉磨，高溫預(yù)燒：100030影響鐵氧體固相反應(yīng)的主要因素：影響鐵氧體固相反應(yīng)的主要因素：o粉粒越細(xì)越好粉粒越細(xì)越好。o原料的活性原料的活性是指原料中離子離開本身

26、晶格結(jié)構(gòu)，而擴(kuò)散到是指原料中離子離開本身晶格結(jié)構(gòu)，而擴(kuò)散到臨近元素晶格中去的難易程度。結(jié)晶結(jié)構(gòu)上有缺陷的原料臨近元素晶格中去的難易程度。結(jié)晶結(jié)構(gòu)上有缺陷的原料活性就大。原料的活性與原料的來源有關(guān)系?；钚跃痛?。原料的活性與原料的來源有關(guān)系。o提高煅燒溫度提高煅燒溫度可以便固相化學(xué)反應(yīng)速度明顯提高?？梢员愎滔嗷瘜W(xué)反應(yīng)速度明顯提高。o混合和混合和加壓加壓：混合均勻：混合均勻干壓干壓預(yù)燒。有利于固相反應(yīng)。預(yù)燒。有利于固相反應(yīng)。o礦化劑：礦化劑：可以降低物料參與化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快化學(xué)可以降低物料參與化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)。o助熔劑助熔劑：可使參加化學(xué)反應(yīng)的物料在達(dá)到固相反應(yīng)溫度之：可使

27、參加化學(xué)反應(yīng)的物料在達(dá)到固相反應(yīng)溫度之前，提前就被熔融了，加快反應(yīng)物的流動(dòng)性，從而加快化前，提前就被熔融了，加快反應(yīng)物的流動(dòng)性，從而加快化學(xué)反應(yīng)速度。學(xué)反應(yīng)速度。31(4)成型成型o干壓成型干壓成型：單向加壓和雙向加壓（壓制較長的毛坯）。單向加壓和雙向加壓（壓制較長的毛坯）。5%PVA.o等靜壓成型等靜壓成型：大型、較大的密度、受力十分均勻的坯件。大型、較大的密度、受力十分均勻的坯件。o熱壓鑄成型熱壓鑄成型： 小尺寸而形狀比較復(fù)雜的鐵氧體器件；小尺寸而形狀比較復(fù)雜的鐵氧體器件；把粒料溶在加熱的液體石蠟內(nèi)，做成流動(dòng)的濃漿料，通過液把粒料溶在加熱的液體石蠟內(nèi)，做成流動(dòng)的濃漿料，通過液壓法把漿料注塑

28、到可開啟的金屬模具中，冷卻后凝固成毛坯壓法把漿料注塑到可開啟的金屬模具中，冷卻后凝固成毛坯。在凝固之前，需經(jīng)過排蠟工序。效率比較高。在凝固之前，需經(jīng)過排蠟工序。效率比較高。32(5)燒結(jié)燒結(jié) o燒結(jié)溫度：燒結(jié)溫度：10001400。氧化氣氛。氧化氣氛。o特殊：高磁導(dǎo)率的錳鋅鐵氧體，必須在真空爐中燒結(jié)；釔特殊：高磁導(dǎo)率的錳鋅鐵氧體，必須在真空爐中燒結(jié)；釔鐵石榴石多晶鐵氧體，在鐵石榴石多晶鐵氧體，在1400以上的爐子中燒結(jié)；用于以上的爐子中燒結(jié)；用于錄像磁頭材料的高密度多晶鐵氧體：加壓燒結(jié)。錄像磁頭材料的高密度多晶鐵氧體：加壓燒結(jié)。o燒縮率應(yīng)控制在燒縮率應(yīng)控制在10左右，比普通陶瓷制品大很多。左右

29、，比普通陶瓷制品大很多。oMn和和Mn-Zn鐵氧體：高溫淬火和氮?dú)庖约罢婵战禍?。滿鐵氧體：高溫淬火和氮?dú)庖约罢婵战禍?。滿足相組成的要求。足相組成的要求。o高磁導(dǎo)率的軟磁材料需緩慢降溫，以消除內(nèi)應(yīng)力；矩磁材高磁導(dǎo)率的軟磁材料需緩慢降溫，以消除內(nèi)應(yīng)力；矩磁材料需要快速降溫。料需要快速降溫。o燒結(jié)隧道窯；成型自動(dòng)化。燒結(jié)隧道窯；成型自動(dòng)化。33化學(xué)共沉淀法制備鐵氧體粉料化學(xué)共沉淀法制備鐵氧體粉料o化學(xué)共沉淀法：化學(xué)共沉淀法：將配方中所需的金屬陽離子按一定比例在溶液狀態(tài)下將配方中所需的金屬陽離子按一定比例在溶液狀態(tài)下混合后，通過化學(xué)反應(yīng)，使溶液中的陽離子共同沉淀下來。得到混合均混合后，通過化學(xué)反應(yīng)，使

30、溶液中的陽離子共同沉淀下來。得到混合均勻、活性好的粉料。勻、活性好的粉料。o原料：硫酸鹽、硝酸鹽等金屬鹽類。原料：硫酸鹽、硝酸鹽等金屬鹽類。o沉淀劑：沉淀劑：NaOH、NH4OH、草酸銨、草酸氫銨等強(qiáng)堿。、草酸銨、草酸氫銨等強(qiáng)堿。o草酸鹽：高品質(zhì)，成本較高。在大量生產(chǎn)低損耗的高性能鐵氧體的時(shí)草酸鹽：高品質(zhì)，成本較高。在大量生產(chǎn)低損耗的高性能鐵氧體的時(shí)候，均采用碳酸氫銨作沉淀劑的工藝方法。候，均采用碳酸氫銨作沉淀劑的工藝方法。o化學(xué)共沉淀法優(yōu)點(diǎn)化學(xué)共沉淀法優(yōu)點(diǎn)：具有粉料活性好、成分容易控制、不易混入雜質(zhì)：具有粉料活性好、成分容易控制、不易混入雜質(zhì)離子，優(yōu)良磁性能。離子，優(yōu)良磁性能。o化學(xué)共沉淀法缺點(diǎn)化學(xué)共沉淀法缺點(diǎn)：成本過高，多用于性能要求較高的產(chǎn)品的制備。：成本過高，多用于性能要求較高的產(chǎn)品的制備。34單晶鐵氧體材料的制備單晶鐵氧體材料的制備o單晶是各種基本研究，如測(cè)定磁晶各向異性能、觀測(cè)磁疇、鐵磁共振單晶是各種基本研究，如測(cè)定磁晶各向異性能、觀測(cè)磁疇、鐵磁共振實(shí)驗(yàn)中必需的樣品。實(shí)驗(yàn)中必需的樣品。o鐵氧體單晶用在微波器件里，如濾波器、限幅器和延遲線等。高性能鐵氧體單晶用在微波器件里，如濾波器、限幅器和延遲線等。高性能和長壽命的磁頭，采用較大尺寸的尖晶石型和長壽命的磁頭，采用較大尺寸的尖晶石型Mn-Zn鐵氧體單晶。鐵氧體單晶。鐵氧