人民教育出版版選修11磁性材料最新同步測試

1、2012復(fù)習(xí)【平時作業(yè) + 課堂小測驗 + 下面的復(fù)習(xí)題】一、填空題(共10分，每空0.5分)1. 磁性材料在被磁化時，隨磁化狀態(tài)的改變而發(fā)生彈性形變的現(xiàn)象，稱為_。磁致伸縮效應(yīng)2. 設(shè)尖晶石鐵氧體的分子式為AxnABynBCznCO4其中A、B、C、為金屬元素，x、y、z為相應(yīng)的金屬離子數(shù)，nA 、nB、nC為相應(yīng)的金屬離子化學(xué)價。則該多元鐵氧體的離子數(shù)總合與化學(xué)價總合應(yīng)滿足：_、_x+y+z 3、x×nA+y×nB + z×nC83. 尖晶石鐵氧體在單位晶胞中，A位置共有_個，B位置共有_個，但實際占有金離子的A位置只有_個，B位置只有_個，其余空著，這些空位

2、對配方不準(zhǔn)造成的成分偏離正分并對_有利。64、32、8、16、摻雜4. 鐵氧體材料按其晶體結(jié)構(gòu)分為_、_ 和_ 鐵氧體。尖晶石鐵氧體、石榴石 鐵氧體、 磁鉛石（或六角晶系）5. 絕大多數(shù)鐵氧體其導(dǎo)電特性屬于_，其電阻率隨溫度的升高按指數(shù)規(guī)律_。半導(dǎo)體類型、下降6. 磁性材料在交變磁場中其復(fù)磁導(dǎo)率的實部和虛部隨頻率變化的關(guān)系曲線稱為磁譜。磁導(dǎo)率實部下降到一半或磁導(dǎo)率虛部達(dá)到極大值時所對應(yīng)的頻率稱為該材料的截止頻率fr。一般軟磁鐵氧體的工作頻率應(yīng)選擇低于它的截止頻率。材料的截止頻率與起始磁導(dǎo)率有密切的關(guān)系。一般而言，材料的起始磁導(dǎo)率越低，其截止頻率越高 ，使用的工作頻率也相應(yīng)提高。7. 一般來講，

3、鐵氧體材料其磁飽和磁化強(qiáng)度遠(yuǎn) 低 于金屬軟磁材料，其應(yīng)用頻率遠(yuǎn) 高 于金屬軟磁材料；金屬軟磁材料低電阻率的特性導(dǎo)致 趨膚 效應(yīng)， 渦流 損耗限制了其在高頻段的應(yīng)用。8. 磁性材料材料在交變磁場中產(chǎn)生能量損耗，稱為磁損耗。磁損耗包括三個方面渦流損耗、磁滯損耗和剩余損耗。9. 六角鐵氧體有三種磁晶各向異性： 、 和 。主軸型（theta=0），平面型（theta=90），錐面型（sin2 theta=-Ku1/2Ku2）10. 目前金屬納米晶磁性材料已得到廣泛的應(yīng)用，其中三種牌號的納米晶磁性材料為：_、_和_ 。(FINEMET、NANOPERM、HITPERM)11. 一般來講，技術(shù)磁化過程存在

4、兩種磁化機(jī)制，分別為 _ 和 _ 。(磁疇壁的位移運動、磁疇轉(zhuǎn)動)二、名詞解釋3. 磁性織構(gòu)： 答：在材料結(jié)構(gòu)一定的情況下，其晶?；虼女犜谝粋€方向上成規(guī)則排列的狀態(tài)，稱為織構(gòu)。使多晶材料產(chǎn)生織構(gòu)就是織構(gòu)化。4. 固態(tài)相變： 答：當(dāng)外界條件（溫度、壓強(qiáng)）作連續(xù)變化時，固體物質(zhì)在確定的條件下，其化學(xué)成分或濃度、結(jié)構(gòu)類型、晶體組織、有序度、體積、形狀、物理特性等一項或多項發(fā)生突變。5. 叵姆合金： 鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3-0.9的鐵鎳系軟磁合金6. 鐵磁共振線寬： 答：在H-M曲線上，令"=0.5"m處的磁場分別為Ha和Hb，則H=HbHa為鐵磁共振線寬。8. 截止頻率： 答：由于

5、軟磁材料疇壁共振及自然共振的影響，使軟磁材料的磁導(dǎo)率實部值下降到起始值的一半且磁導(dǎo)率的虛部達(dá)到峰值時的頻率。稱為截止頻率fr9. 固態(tài)相變：答：當(dāng)外界條件（溫度、壓強(qiáng)）作連續(xù)變化時，固體物質(zhì)在確定的條件下，其化學(xué)成分或濃度、結(jié)構(gòu)類型、晶體組織、有序度、體積、形狀、物理特性等一項或多項發(fā)生突變。10. 過飽和固溶體的脫溶：過飽和固溶體析出第二相，而其母相仍然保留，但濃度由過飽和達(dá)到飽和的相變。分類：連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶11. 金屬間化合物答：合金中各組元 的化學(xué)性質(zhì)和原子半徑彼此相差很大，或者固溶體中溶質(zhì)的濃度超過了溶解度極限，就不可能形成固溶體，這時，金屬與金屬、或金屬與非金屬之間常按一定比例

6、和一定順序，共同組成一個新的、不同于其任一組元的新點陣的化合物。這些化合物統(tǒng)稱為金屬間化合物。12. 氧參數(shù)：答：描述尖晶石鐵氧體單位晶胞中氧離子真實位置的一個參數(shù)，是指氧離子與小立方（又名子晶格）中最遠(yuǎn)一個面的距離。13. 失穩(wěn)分解：14. 磁性矯頑力答案：該磁學(xué)參數(shù)描述的是磁性材料磁化過程的難易的量，數(shù)值越大表示材料越難磁化。在M-H磁滯回線上, 矯頑力為使磁矩為零所需磁場大小。三、辯析題1、現(xiàn)有兩種磁性材料：FeNi合金和LiFeCr尖晶石鐵氧體，分別測得它們的M-T曲線如下圖所示，請問：（1）圖中的（1）和（2）分別是屬于哪一個材料？（2）它們有哪些不同之處？（3）圖中的A、B、C分別

7、是什么溫度？（4）如在晝夜溫差大的環(huán)境下使用，我們該選擇哪一材料來開發(fā)磁性器件（假設(shè)不計成本）？若用于開發(fā)高頻器件，我們應(yīng)該選擇哪種器件？ 2. Tc, Ms, Mr, Hc 和 m 等均為磁性材料的內(nèi)稟磁特性。4. 矯頑力Hcj和HcB從其物理意義上講是完全相同的，請在同一張圖上劃出M-H和B-H 的退磁曲線，并標(biāo)出MHc和BHc來。5. 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，同時說明原因。四、問答題1. 對軟磁材料基本性能的要求有哪些？ 貯能高 高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（2分） 靈敏度高 初始磁導(dǎo)

8、率，最大磁導(dǎo)率，脈沖磁導(dǎo)率要高（2分）效率高 Hc低，電阻率高，損耗?。?分） 回線矩形比高 穩(wěn)定性好 磁滯回線較窄 矯頑力小 磁導(dǎo)率高2. 如何提高永磁材料材料的矯頑力？答：矯頑力是使殘余磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)榱銜r所需的反向磁場的大小，主要依賴增加疇壁位移和疇轉(zhuǎn)的阻力增大Hc值。（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。這種機(jī)制只能獲得較低的Hc值（2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。這時依賴于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。（2分）3.請指出

9、下列材料中，哪些是永磁材料，哪些是軟磁材料？ (1)坡莫合金；（2）MnZn鐵氧體；(3) AlNiCo; (4) Nd-Fe-B; (5) 2:17型R-Co磁性材料； （6）純度為99.999%的鐵；(7) NiZn鐵氧體； (8) SmCo5；(9) BaFe12O19；（10）硅鋼片；答： 永磁材料： (3) AlNiCo; (4) Nd-Fe-B; (5) 2:17型R-Co磁性材料； (8) SmCo5；(9) BaFe12O19；軟磁材料：（1)坡莫合金；（2）MnZn鐵氧體；（6）純度為99.999%的鐵；(7) NiZn鐵氧體；（10）硅鋼片4. MGOe 是什么的單位？H的

10、單位有哪些？其中哪個是SI單位？ 答：MGOe 是磁能積的單位（2分）。H的單位包括有A/m, Oe等（2分）。其中A/m 是SI單位（1分）5. 請問什么是Snoek定理？請簡要說明一下。答：Snoek定理描述的是軟磁材料在高頻下起始磁導(dǎo)率與截止頻率的關(guān)系（1分）。若磁化過程只考慮疇轉(zhuǎn)機(jī)制，則起始磁導(dǎo)率和截止頻率的乘積可表示為： （2分）在等式右邊，g是一個常數(shù)，Ms都是材料的內(nèi)稟參數(shù)，只與材料的成分有關(guān)。所以在選定材料時，（mi-1）和fr的乘積為一常數(shù)。高的截止頻率，就會導(dǎo)致小的磁導(dǎo)率。反之亦然。（2分）。 若能畫圖表示出（mi-1）和fr的反比例關(guān)系，也給2分。6. 什么是技術(shù)磁化過程

11、？磁化過程主要通過哪些機(jī)制來完成？在磁化飽和狀態(tài)下的磁疇結(jié)構(gòu)如何？7. 請簡要說明金屬鐵磁性軟磁材料與鐵氧體軟磁材料的優(yōu)缺點。8. 請闡述Si的加入對Fe-Si合金磁性的影響主要有哪些方面？10. 鐵硅合金和鐵鎳合金在磁性和應(yīng)用上各具有什么特點？11. 影響稀土永磁材料磁穩(wěn)定性的因素有哪些？要提高穩(wěn)定性需采取哪些措施？答：穩(wěn)定性一般包括磁場穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、和時間穩(wěn)定性等。其中溫度的影響為主要因素。具體的措施： 1）選擇高的Hc, 高f 配方 ，并可添加有益雜質(zhì)；2）利用不同系列合金，正負(fù)溫度等效互相補(bǔ)償來提高穩(wěn)定性；時效處理，進(jìn)行人工老化（時效溫度比工作溫度高3050攝氏度）；溫度 循環(huán)處

12、理，在比工作溫度范圍寬的溫度，反復(fù)循環(huán)多次；交流退磁處理，在比干擾場稍大的交流磁場中退磁；正確選擇永磁體的工作點；利用熱磁合金進(jìn)行外補(bǔ)償，可以提高溫度穩(wěn)定性；3） 對于稀土永磁材料除了上述措施外還可采用如下措施：提高合金本身的耐蝕性；磁體表面形成保護(hù)膜；降低環(huán)境溫度。12. 簡述Fe、Ni、Co的晶體結(jié)構(gòu)（要求畫出示意圖）和磁性13. Si的加入對Fe-Si合金磁性的影響。答： 硅的加入可以降低磁滯損耗，提高磁導(dǎo)率；這主要是由于硅的加入使鐵硅合金的磁晶各向異性常數(shù)、飽和磁致伸縮系數(shù)下降； 飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和居里溫度均隨含硅量的增加而下降；這主要是由于Si為非磁性離子。14. 提高金屬永磁材料穩(wěn)定

13、性可采用哪些措施。15. 簡述金屬軟磁材料磁化機(jī)制，同時說明提高其起始磁導(dǎo)率的方法和措施。16. 比較永磁材料AlNiCo系列、SmCo系列和NdFeB系列的矯頑力機(jī)理。同時 從成分、結(jié)構(gòu)和工藝上說明如何保證獲得高的永磁特性。19. 請簡要說明金屬鐵磁性軟磁材料與鐵氧體軟磁材料的優(yōu)缺點。答案：金屬軟磁材料的優(yōu)點：（1分）（1）飽和磁化強(qiáng)度高；（2）磁性能溫度穩(wěn)定性高；（3）居里溫度高；（4）易于機(jī)械加工；金屬軟磁材料的缺點：（1分）（1）價格高；（2）以腐蝕；（3）電阻率低；（3）不適合高頻應(yīng)用鐵氧體軟磁材料的優(yōu)點：（1分）（1）價格低；（2）制備方法簡單、多樣；（3）電阻率高，可在高頻下使用

14、；（4）耐化學(xué)腐蝕；鐵氧體軟磁材料的缺點：（2分）（1）飽和磁化強(qiáng)度低；（2）居里溫度低；（3）磁性能溫度穩(wěn)定性差；（4）難機(jī)加工；20. 如何降低軟磁鐵氧體在高、低場應(yīng)用條件下的磁滯損耗？答： 磁滯損耗是指軟磁材料在交變場中存在不可逆磁化而形成磁滯回線所引起的被材料吸收掉的功率。 在低場下主要是防止不可逆磁化過程的產(chǎn)生。主要從以下兩方面考慮：與提高磁導(dǎo)率的方法一致，但要注意不可逆磁化的出現(xiàn)；但主要采用不提高磁導(dǎo)率不一樣的方法，如：晶粒細(xì)小、完整、均勻；晶界相對較厚，氣孔少。在高場下加速不可逆磁化的發(fā)生，使磁滯回線面積 配方原則：k10, ls 0原料要求純,活性好，與提高磁導(dǎo)率的方法一致(高

15、µ材料)；工藝原則：高密度,較大晶粒，均勻，完整，無異相摻雜，內(nèi)應(yīng)力??；晶界薄而整齊,氣孔少;與高Bs材料基本一致3。22. 磁性材料中存在哪些可能的各向異性？23. 從永磁材料和其它磁性材料的性能指標(biāo)最主要的區(qū)別來看，主要是永磁材料具有較高的矯頑力，它是獲得永磁特性的主要原因。因此，人們常依據(jù)造成高矯頑力的機(jī)理來劃分永磁材料。請問可以分成哪5類？ 答案：（每個1分）（1）淬火硬化型磁鋼（2）析出硬化型磁鋼（3）時效硬化型磁鋼（4）有序硬化型磁鋼（5）單疇微粉型永磁24. 表征軟磁材料性能的指標(biāo)有哪些？25.表征永磁材料性能的指標(biāo)有哪些？26Nd-Fe-B是何種磁性材料，它的顯微結(jié)構(gòu)

16、特點是怎樣的？ 27. 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。28. 對永磁材料基本性能的要求有哪些？五、計算分析題（20分，每題10分）已知一種Ni-Zn鐵氧體軟磁材料，其配方為：Fe2O3=50mol%，NiO=25mol%，CoO=5mol%，ZnO= 20mol%。請計算及分析： 制備10Kg材料需各種原料分別為多少？ 寫出該材料的化學(xué)分子式與占位結(jié)構(gòu)分布式； 說明Co2+含量變化對其截止頻率有何影響？注：分子量：Fe2O3=159.7, NiO=74.7 CoO=75, ZnO=81.4答： W總=0.5 ×159.7+0.25 ×

17、74.7+0.05×75+0.2×81.4=(g)制備1Kg材料需Fe2O3為:1×(0.5 ×159.7/)= (Kg);需NiO為:1×(0.25×74.7/)= (Kg);需CoO為:1×(0.05×75/)= (Kg);需ZnO為:1×(0.2×81.4/)=(Kg); 設(shè)化學(xué)式為：ZnNiCoFeO4則 =3 （1） ：=20：25：5：100 （2）又設(shè)Fe 2+的含量為x ×2 +×2 +×2 + x×2 +(-x)×3 =8 （3

18、）聯(lián)立（1）（2）（3）式，得 =；=；=；= ；x=故該材料的化學(xué)式為：ZnNiCo1Fe2O4占位結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分布式為：（Zn 2+Fe 3+）Ni 2+Co 2+ Fe 3+）O 2-4Co2+含量增加有利于提高Ni-Zn鐵氧體截止頻率。2. 有兩種Ni-Zn鐵氧體軟磁材料分別為Ni0.7Zn0.3Fe2O4和Ni0.6Zn0.4Fe2O4，（注：分子量：Fe2O3=159.7，NiO=74.7，CoO=75，ZnO=81.4；離子磁矩：Ni2+=2.3B，F(xiàn)e3+=5B，F(xiàn)e2+=4B 常量：N×B ×103=5585）請計算及分析：1）寫出兩種材料的占位結(jié)構(gòu)分布式；

19、2）計算兩種材料0K時的比飽和磁化強(qiáng)度； 3）比較兩種材料的起始磁導(dǎo)率，截止頻率和居里溫度的高低（不考慮微觀形貌的影響），同時簡要說明原因。3. Ni-Zn鐵氧體的化學(xué)式為Zn0.45Ni0.40Co0.05Fe2.1O4，請計算其飽和磁化強(qiáng)度；同時分析Ni2+增加Zn2+減少對其飽和磁化強(qiáng)度及起始磁導(dǎo)率的影響（不考慮工藝因素的影響）。已知密度為5g/cm3，Co2+=3.7B, Ni2+=2.3B, Fe3+=5B, Fe2+=4B;常量：N×B ×103=5585，分子量：Fe2O3=160， CoO=74.9，NiO=74.7， ZnO=81.4， FeO=71.6。解：占位結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分布式為：（Zn 2+0.45Fe 3+ 0.55）Ni 2+ 0.4Co 2+0.05 Fe 2+ 0.1Fe 3+ 1.45O2-4 分子量M=160×1+0.45×81.4+0.4×74.7+0.05×74.9+0.1×7