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1、陶瓷材料 一、陶瓷材料的微观结构 二、结构陶瓷 三、电功能陶瓷 四、铁氧体 物质的磁性 铁氧体 四、铁氧体 电源线等设备上的小圆 柱形是用来干嘛的？ 铁氧体磁珠或铁氧体扼流 圈，它们存在唯一目的就 是为了减少电磁干扰和射 频干扰。 当两个电磁设备通过电缆 连接之后，这根电缆就扮 演着天线的角色。那么问 题来了，像所有天线一样 ，这些电缆也可以接收、 传播从其他不相关的设备 中传出来的信号。 四、铁氧体 材料的磁性能 运动的电荷产生磁矩 材料的磁性能 电子磁矩 1.轨道磁矩： 电子 绕原子核运动形成 一环形电流，该电 流环相当于一磁矩 2.自旋磁矩： 电子 的自旋磁矩是由量子 效应造成的，它在空
2、 间有正反两种取向 在被电子填满了的电子壳层中， 总的轨道磁矩和自旋磁矩都分别为零 只有在末被电子填满的子完层中它 们才有可能不等于零。 材料的磁性能 为什么电子磁矩对物质磁矩起主要贡献，而 不是原子核磁矩呢？ 原子核比电子重1000多倍； 原子核运动速度仅为 电子速度的1/几千； 故：原子核磁矩可忽略 原子核 原子：原子核 和核外电子 材料的磁性能 l大多数自转方向不同的电子，虽然电子的磁矩不能抵消，导致 整个原子具有一定的总磁矩。但原子磁矩之间没有相互作用，它 们是混乱排列的，所以整个物体没有磁性。少数物质(如Fe、Co 、Ni），由于“交换相互作用”的机理，原子磁矩整齐地排列起来 ，整个
3、物体具有磁性。 无交换相互作用 有交换相互作用 材料的磁性能 磁畴：每个区域内部包含大量原子，这些原子的 磁矩都像一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的 不同区域之间原子磁矩排列的方向不同 材料的磁性能 磁光效应：线偏振光透过放置磁场中的物 质，沿着磁场方向传播时，光的偏振面发 生旋转的现象。 对磁畴进行可视化 材料的磁性能 材料的磁性能 如果对材料施加磁场，材 料内部的能量平衡关系将 被打破，为了构建新的平 衡，在各种晶体缺陷无法 演变的情况下，磁畴必须 做出响应。磁畴翻转、磁 畴畴壁迁移。 材料的磁性能 磁畴壁在迁 移的过程中 ，第二相粒 子，位错等 缺陷会降低 其迁移速度 。 介电常数：介质
4、在外加电场时会产生感应电荷而削弱 电场，原外加电场（真空中）与介质中的电场比值即 为相对介电常数(relative permittivity或dielectric constant) 外形相同，材质 不同，放在相同 的电场中，表面 聚集感应电荷数 量是否一样？ 回 顾 感应电荷越多，表示介电常数越大。 外形相同，材质 不同，放在相同 的电场中，表面 聚集的电荷数量 是否一样？ 回 顾 材料的磁性能 M / H 物质可根据的不同分为顺磁、抗磁及铁磁三大类. 磁化率，表示物质磁化性的重要参数。 物体被磁场磁化的程度与磁场强度有关 材料的磁性能 材料的磁性能 铁磁性Ferromagnetic 原子间
5、有交互作用，原子 磁矩互相平行排列，呈饱 和磁化的状态。常见的铁 磁性金属有：Fe、Ni、 Co。 自然状态下，普通的钢铁 材料处于地球磁场中，所 以也是带有磁性的，只是 比较微弱。 初始状态即是有序排列 材料的磁性能 亚铁磁性Ferrimagnetic 其特征是组成这些物质的原子具有 恒定的与外磁场无关的磁矩。原子 间有交互作用，原子磁矩互相平行 排列，但是有正向，也有逆向。正 向逆向. 也天然具有一定的磁性。常见的亚 铁磁性物质有：尖晶石型晶体、石 榴石型晶体等几种结构类型的铁氧 体，稀土钴金属之间的化合物和一 些过渡金属。 如果外部磁场足够大，则有可能完 全翻转到一个方向。 初始状态即是
6、有序排 列。但是有正向、也 有逆向。 材料的磁性能 顺磁性Paramagnetic 其特征是组成这些物质 的原子具有恒定的与外 磁场无关的磁矩 。 0， 感应磁场与外磁场 H方向相同；磁化率在 10-310-6 。 属于这类物质的金属有 ：La、Pr 初始状态即是无序排 列。在外场作用下沿 外场方向翻转。 材料的磁性能 抗磁性Diamagnetic 0，M与H方向相反 ； 磁化率 很小，-10-5 - 10-6 。 属于这类物质的金属有 ：Bi、Zn、Cu、Ag、 Au、Mg。 初始状态是无序排列 。在外场作用下沿外 场负方向翻转。 材料的磁性能 物质的抗磁性是普遍存在的 电磁感应普遍存在 由
7、于电磁感应 磁场中运动电子轨道发生 变化，产生抗磁性： 普遍存在； 值很小，通常被掩盖 温度的影响 顺磁性物质的磁化机理-磁场克服原子和 分子热运动的干扰，使原子磁矩排向磁场方 向的结果（固有磁矩从无序有序）所以随 T 顺磁磁化率下降，甚至铁磁性在居里温 度以上变为顺磁，铁磁磁化受阻（磁阻效应 ）。 居里温度 TC 铁磁性物质的特征是组成这些物质的原子具有 恒定的与外磁场无关的磁矩。原子间有交互作 用，原子磁矩互相平行排列，呈饱和磁化的状 态。 温度的影响 居里温度 TC 居里温度，原子热运动 超过了原子磁矩取向一 致的作用，而变为混乱 状态，呈顺磁性。 温度降低后，又会具有 铁磁性。 温度的
8、影响 材料的磁性能 材料的磁性能 材料的磁性能 材料的磁性能 磁滞现象的本质: A、磁畴的翻转，是 需要时间的。 B、磁畴壁在运动中 受到阻力。 其阻力 由位错、第二相颗 粒引起。 材料的磁性能 磁滞回线围成的面积，可以简单理解为外磁场对磁性材料做的功 对于交流环境，温度累计会使得材料的温度急剧上升。 矫顽力 铁氧体 铁氧体是由铁的氧化物及其他配料烧结而成 金属和合金磁性材料的电阻率低，在交变磁 场中，容易产生涡旋电流，引起损耗，因而 无法适用于高频。 铁氧体 多晶体铁氧体大多为 固相烧结，液相量很 少或不含液相，瓷体 主要由晶粒、晶界、 气孔和晶界夹杂物组 成。下面主要讨论晶 粒大小和气孔对
9、铁氧 体的影响。 起始磁化阶段 -磁畴壁小 范围地移动，外磁场撤消后，可 以恢复到初始状态。 不可逆磁化阶段-磁畴壁大 范围运动。类比于为错脱钉，产 生永久变形。 缓慢增加阶段 -磁畴转向 。类比于塑性变形中晶粒旋转， 产生织构。 铁氧体 矫顽力（类比：塑性变形的金属，需要施加反向压力，才能 使其复原） 对于硬磁材料、希望矫顽力大 对于软磁材料、希望矫顽力小 矫顽力 如果晶粒很大 ，在一个晶粒 里面会有多个 磁畴，可逆磁 化（畴壁迁移 ）占主导地位 ，矫顽力较小 。 铁氧体 矫顽力 如果一个晶粒 里面只有一个 磁畴，将不会 出现畴壁迁移 ，不可逆磁化 （旋转）占主 导地位。矫顽 力最大。 铁氧体 矫顽力 进一步减小， 各单畴晶粒发 生转动的可能 性将越来越大 （更容易转动 ）。所以矫顽 力反而减小。 铁氧体 矫顽力 铁氧体 铁氧体 磁导率 磁导率，表示磁化曲线的斜率 相同的材料，在不同大小外磁场下磁导率不同 铁氧体 磁导率 对于变压器铁芯，我们希望里面的磁感线 越多越好。所以需要较大的磁导率。 铁氧体
