電子材料基礎(chǔ)試題及答案

1、一、填空題（共10分，共20空，每空0.5分）4、品質(zhì)因數(shù)是反映軟磁材料在交變磁化時(shí)能量的_貯能_和_損耗_的性能。5、鐵氧體材料按其晶體結(jié)構(gòu)分為_尖晶石鐵氧體_、_石榴石鐵氧體_ 和_磁鉛石（或六角晶系） 鐵氧體。6. 磁性材料材料在交變磁場中產(chǎn)生能量損耗，稱為 磁損耗 。磁損耗包括三個(gè)方面渦流損耗、磁滯損耗 和 剩余損耗。7. 永磁材料的一個(gè)重要的性能指標(biāo)為 磁能積 ，其單位為MGOe。二、名詞解釋（ 共12分） 3、氧參數(shù)（3分）描述尖晶石鐵氧體單位晶胞中氧離子真實(shí)位置的一個(gè)參數(shù)（1分），是指氧離子與小立方（又名子晶格）中最遠(yuǎn)一個(gè)面的距離（2分）。4、飽和磁化強(qiáng)度（3分）磁體在飽和磁化狀

2、態(tài)（磁矩平行排列）時(shí)（1分），定義單位體積內(nèi)磁體的磁矩矢量和為飽和磁化強(qiáng)度（2分）。（也可用公式表示）三、辨析題（共8分）2、磁晶各向異性常數(shù)K1為磁性材料的內(nèi)稟磁特性，只與材料的成分有關(guān)。故對Fe-Ni合金，只要其成分相同，其K1值都相同。請判斷上面說法的對錯(cuò)，同時(shí)說明原因。答：不對，磁晶各向異性常數(shù)K1為材料的內(nèi)稟磁特性，除與材料的成分相關(guān)外，還與其結(jié)構(gòu)相關(guān)。（2分）對成分相同F(xiàn)e-Ni合金，當(dāng)熱處理工藝不同時(shí)，其結(jié)構(gòu)、顯微組織將會不同,所以其K1值就有可能不相同。（2分） 四、問答題（共50分）3、什么叫固溶體？簡述固溶體的分類及影響固溶度的主要因素。（5分）固溶體：固態(tài)條件下，一種組分

3、內(nèi)溶解了其它組分而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體。（0.5分） 分類： 按溶質(zhì)原子在溶劑晶體中的位置來分類：置換型固溶體（0.5分）；填隙型固溶體（0.5分）； 按照溶解度：無限固溶體（或連續(xù)固溶體）（0.5分）；有限固溶體（或不連續(xù)固溶體）（0.5分）。影響溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的溶解度的主要因素： 晶體結(jié)構(gòu)（0.5分） 離子大?。?.5分） 電負(fù)性（0.5分） 溫度（0.5分） 離子電價(jià)（0.5分）6、請簡述晶粒大小對常規(guī)磁性材料和納米晶磁性材料性能的影響，并說明為什么。（6分）答：對于常規(guī)磁性材料而言，晶粒直徑越小，矯頑力越大，一般成Hc µ 1/D的關(guān)系(D 為晶粒直徑)。這是因?yàn)?/p>

4、晶粒越小，相同體積內(nèi)的材料含有的晶界數(shù)目越多。而晶界是疇壁位移所受阻力來源之一，晶界越多，疇壁位移過程將受到更多的阻力，從而導(dǎo)致矯頑力增大；（3 分，其中能說明理由的給2分）對納米晶而言，晶粒越小，矯頑力越小。根據(jù)隨機(jī)各向異性理論，納米晶材料的等效磁晶各向異性常數(shù)<K>可以表述如下： ，其中Kc 為常規(guī)晶粒尺度下的磁晶各向異性常數(shù)，N為晶粒臨界尺度（小于該尺度矯頑力不再遵循上述規(guī)律）內(nèi)納米晶的數(shù)目。晶粒越小，臨界尺度內(nèi)的納米晶數(shù)目越多，N值越大，從而使矯頑力越小，從而使得矯頑力一般遵循Hc µ D6 的關(guān)系。（3 分，其中能說明理由的給2分） 7、下圖為一種軟磁材料的磁化

5、曲線和磁滯回線（M-H），請?jiān)趫D中分別標(biāo)出Ms、Mr,、Hc 和起始磁導(dǎo)率mi，并指出哪些是內(nèi)稟磁參數(shù)？同時(shí)說明磁性材料的磁化機(jī)制。（7分）答：Ms、Mr,、Hc 和起始磁導(dǎo)率mi標(biāo)注見下圖。（4分）其中，Ms為內(nèi)稟磁參數(shù)。（1分）磁性材料的磁化機(jī)制主要包括疇壁位移和磁疇轉(zhuǎn)動。（2分）8、 如何提高永磁材料的Hc？（7分）永磁材料的矯頑力是磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0所需的磁場值稱為BHc；使磁感應(yīng)強(qiáng)度M=0所需的磁場值稱為MHc。（1分）如果Hc是由壁移機(jī)制決定的，可在合金內(nèi)增加應(yīng)力梯度及非磁性相來增加Hc；（3分）若Hc是由疇轉(zhuǎn)過程決定的，則磁疇在不可逆轉(zhuǎn)動過程中受到的阻力就是Hc值的度量。這時(shí)依賴于

6、造成單疇粒子或彌散的單疇脫溶相及其三種各向異性（磁晶、應(yīng)力及形狀）來增加疇轉(zhuǎn)的阻力，從而獲得高的Hc值。（3）分9、請問下列材料中，哪些是硬磁材料，哪些是軟磁材料。區(qū)分它們的主要磁性能參數(shù)是什么？(1) SrFe12O19； (2) Supermalloy; (3) Sm2Co17； (4) Fe-Si； (5) FINEMENT; (6) NiZn尖晶石鐵氧體； (7) AlNiCo；(8) a-Fe；(9) NdFeB； (10) 非晶FeSiB合金；答：屬于軟磁材料的有：2， 4，5，6，8，10；屬于硬磁材料的有：1，3，7，9（答對每個(gè)給0.3 分，共3分）區(qū)分它們的主要磁學(xué)參數(shù)是：

7、矯頑力 （2 分）五、計(jì)算題（共20分）2、已知一種Ni-Zn鐵氧體軟磁材料，其配方為：Fe2O3 = 40 mol%，NiO = 30 mol%，CoO = 15 mol%，ZnO = 15 mol%。(10分)請計(jì)算及分析：1） 制備1Kg材料需各種原料分別為多少？ 2） 寫出該材料的化學(xué)分子式與占位結(jié)構(gòu)分布式； 3） 并說明Co2+含量對Ni-Zn鐵氧體截止頻率的影響？4） Mn-Zn鐵氧體也是一類重要的軟磁鐵氧體材料，請問Ni-Zn和Mn-Zn鐵氧體的性能差別有哪些？注：分子量：Fe2O3 = 159.7, NiO = 74.7 CoO = 75, ZnO=81.4解：1） W總=0.

8、4 ×159.7+0.3×74.7+0.15×75+0.15×81.4=109.75制備1Kg材料需Fe2O3為:1×(0.4 ×159.7/109.75)=0.582(Kg);需NiO為: 1×(0.3×74.7/109.75)=0.204(Kg); 需CoO為: 1×(0.15×75/109.75)=0.103(Kg); 需ZnO為: 1×(0.15×81.4/109.75)=0.111(Kg); （2分）2）設(shè)化學(xué)式為：ZnNiCoFeO4則 =3 （1） ：=15：30：15：80 （2）聯(lián)立（1）（2）（3）式，得 = 9/28； = 18/28 = 9/14； = 9/28； = 48/28 = 12/7；故該材料的化學(xué)式為：Zn9/28Ni9/14Co9/28Fe12/7O4占位結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分布式為：（Zn 2+9/28Fe 3+18/28）Ni 2+18/28Co 2+9/28 Fe 3+30/28）O 2-4（3分）3） 隨Co2+含量的增加其截止頻率會增加，主要由于磁晶各向異性增在所造成的。（2分）4）