学习磁性材料与器件

Institut o Advance Material an Informatio Technolog铁氧体软磁材料是发展最早、品种多、产量最大、应用最广一种软磁容易磁化、容易退具有较高的饱和磁化强度较低的剩余感应强度和矫顽力

微观结构以及其对物理性能的微观结构的分析方影响电特性的起始磁导率和频率的软磁铁氧体的主要性能软磁铁氧体的材料系

软磁铁氧体的Institut o Advance Material an Informatio Technolog软磁铁氧体的软磁铁氧体的软磁软磁铁氧体的软磁铁氧体的软磁铁氧体的微观结构的分析方磁导率及特殊软磁铁氧体的铁氧体磁记录单晶与薄膜磁性磁导率及特殊软磁铁氧体的铁氧体磁记录单晶与薄膜磁性影响电特性的起始磁导率和频率的软磁铁氧体的主要性能软磁铁氧体的材料系

软磁铁氧体的Institut o Advance Material an Informatio Technolog环形磁芯的绝对磁导率μ可表软磁铁氧体是通讯、广播、电视、仪以及近代电子技术中不可缺少一种磁性材目前主要作为各种电感元件的

测量时可得（cgs制lL104n21、磁导率衡量软磁铁氧体性能的重要μ值越高，则满足 感要求的线圈体积

其中，l为平均磁路长度，L为电感n为线圈的匝数，s为磁芯的截根据使用条件，μ值有不同类高频弱磁场线性区域工作的非线性工作区用最大μmax或平均磁导率μcp对于脉冲状态下工作的磁用增量磁导率μΔ磁导率表示Institut o Advance Material an Informatio Technolog而损耗角正切则表示能量的损耗之比，反映材料磁损耗性能的重要参软磁铁氧体是通讯、广播、电视、仪以及近代电子技术中不可缺少一种磁性材目前主要作为各种电感元件的

电感L和电阻R串联的等效电路表示QW储 2、损耗角正切tgδ和品质因子都是软磁的重要参数，互为倒数关

L为线圈的电感量，R为铜耗和磁耗软磁材料要求：高储能、低损Q值 好，同时希望μ值越大越Institut o Advance Material an Informatio Technolog当起始磁导率下降到一半对应的频率为截止频率软磁铁氧体是通讯、广播、电视、仪以及近代电子技术中不可缺少一种磁性材目前主要作为各种电感元件的

所以软磁材料的使用频率f小于截止畴畴自提高质量，缩小体积和减轻重要求提高质量，缩小体积和减轻重要求软磁材高储能、低损耗、使用频率稳定性软磁材料的使用受到频率的高磁实际使用频率f必然2 23、工作频率范围及频率不稳定系数μ和Q都是频率的函数，它们大大下降f表示软磁铁氧体的应用频率

i的变化，γ越小，则在此频段内起始磁导率的频率稳定性也Institut o Advance Material an Informatio Technolog物理意义：温度变化一磁导率的平均变

21以及近代电子技术中不可缺少一种磁性材目前主要作为各种电感元件的

i i(T2T1提高质量，缩小体积和减轻重要求软磁材提高质量，缩小体积和减轻重要求软磁材高储能、低损耗、使用频率稳定性磁导率的温度稳以磁导率的温度不稳定系数

系数大小，也可以用比温度系数 或2( 温度Tc、电阻率ρ也软磁铁氧体的重要Institut o Advance Material an Informatio Technolog软磁铁氧体是通讯、广播、电视、仪以及近代电子技术中不可缺少一种磁性材目前主要作为各种电感元件的

Mn-Znμ~20000左右，电μ~20000左右，电阻率较低一般在1MHz以下频段 磁铅石尖晶

Mg-Zn铁氧Institut o Advance Material an Informatio Technolog软磁铁氧体是通讯、广播、电视、仪以及近代电子技术中不可缺少一种磁性材目前主要作为各种电感元件的

Mn-Znμ~20000左右，电μ~20000左右，电阻率较低一般在1MHz以下频段 是，Li在高温时的挥发严重，Li-ZnInstitut o Advance Material an Informatio Technolog软磁铁氧体是通讯、广播、电视、仪以及近代电子技术中不可缺少一种磁性材目前主要作为各种电感元件的

Cu-Zn铁氧是一种使是一种使用于100-2000MHz频和甚高频材料，它具有较大的单

是，Li在高温时的挥发严重，Li-Zn体好，应用不太普烧结的铁氧体都是多晶铁单晶和多晶材料的微观结构特单还有一些气孔Institut o Adva烧结的铁氧体都是多晶铁单晶和多晶材料的微观结构特单还有一些气孔气晶界缺陷气

晶粒 晶粒气析气析

多晶多晶粒析出相气孔

晶粒

晶粒析出裂多晶多（有玻璃相

多晶多（无玻璃相由三个晶粒组成的界面以120º角交Institut o Advance Material an Informatio由三个晶粒组成的界面以120º角交铁氧体内部的晶粒的形状、大晶粒之间的界面的结烧结时铁氧体内部的晶粒的形状、大晶粒之间的界面的结烧结时，界面按上述方式使界面能量降低，而进入稳定的状为了保证晶界的交点保持六边以上的晶粒的界面略向六边以下的晶粒的界面略向外侧六边形晶粒的晶界呈直线，三个界交成120º，形状比较稳气孔

有开口有闭有圆形的也有扇1、位于晶粒2、位于晶由三个晶粒组成的界面以120º角交六边形晶粒的晶界呈直线，三个界交成120º，形状比较稳Institut o Advance Material a由三个晶粒组成的界面以120º角交六边形晶粒的晶界呈直线，三个界交成120º，形状比较稳气孔的1、原料混合、磨细、作料和成型混入的2、烧结时水分和胶合 不当等都可能在烧结体内部形成气

为了保证晶界的交点保持为了保证晶界的交点保持烧结时，界面按上述方式使界面能量降低，而进入稳定的状

粒形 气孔位气

有开口有闭有圆形的也有扇1、位于晶粒2、位于晶Institut o Advance Material an Informatio Technolog气孔附近应气孔附近应力比较集中，晶界的表晶粒的形状、大小，晶界的构造以气孔的形状、大小和分布状况等复1、原料混合、磨细、作料和成型混入的化学组分和工化学组分和工 不当等都可能在烧结体内部形成气

粒形 气孔位气

有开口有闭有圆形的也有扇1、位于晶粒2、位于晶气孔附近应力比较集中，晶界的表晶粒的形状、大小，晶界的构造以气孔的形状、大小和分布状况等复Institut o Adva气孔附近应力比较集中，晶界的表晶粒的形状、大小，晶界的构造以气孔的形状、大小和分布状况等复气孔的1、原料混合、磨细、作料和成型混入的2、烧结时水分和胶合 不当等都可能在烧结体内部形成气

Mn和Mn-Zn铁氧晶粒的平均直径和气孔直径较

晶 气孔集中分布在晶界粒和 Ni和Ni-Zn铁氧粒形 晶粒的平均直径和气孔直径较气 气孔不仅位于晶界，且密布于晶粒内晶界越Institut o Advance Material an Informatio Technolo晶界越化学

组织状

晶界附畴壁位阻畴壁位阻力越晶粒结进一步减晶粒结畴壁畴壁位阻力越晶界越矫晶几何晶几何形晶的大的Mn-Zn铁氧体的起始磁的Mn-Zn铁氧体的起始磁导率与平均粒径dK和晶界的整齐程（又称平衡晶界比例简称BB）呈线更无晶 只有磁畴转 Institut o Advance Material an Informatio Technolog重新化学重新化学成化学成偏晶粒结杂质和不均匀成型压力和烧结温的不使Fe3+使Fe3+晶粒变大，密度晶几何形晶的大晶几何形晶的大与平均粒径dK和晶界的整齐程（又称平衡晶界比例简称BB）呈线

Institut o Advance Material an Informatio TechnologZnO的引起的不均匀

出现成型压力和烧结温的不成型压力和烧结温的不杂质和不均匀化学成偏μi、Q、μiQ、αμ、重新消消除

使Fe3+晶粒变大，密度使Fe3+晶粒变大，密度畴壁移Institut o Advance Material an Informatio Technol畴壁移气存气孔

ZnO的引起的不均匀

出现

Br较低、BHc较高、形性较差、磁导率耐磨μi、Q、μ耐磨μi、Q、μiQ、αμ、电阻机械强透光透光温度间稳定使巨晶在某一阶段温度间稳定促使较小的晶粒迅速生 降降涡流损消除消除吸湿性气存气孔减少磁有效面Br较低、BHc较高、形性较差、磁导率气孔率高畴壁移吸湿性降涡流损温度间稳定透光耐磨电阻机械强真热高密度铁氧Insti气存气孔减少磁有效面Br较低、BHc较高、形性较差、磁导率气孔率高畴壁移吸湿性降涡流损温度间稳定透光耐磨电阻机械强真热高密度铁氧晶粒分气孔多在晶粒气Institut o Advance Material an Informatio Technolog热热高密度铁氧高密度铁氧晶粒分气气

低频弱磁场下工作的真要求较大平真矩磁材料、旋磁材料和压磁要求平均粒径高磁导率软磁材气孔多在晶粒要求最大气孔多在晶粒甚高要求较小的平均粒径和一定硬磁材平均工艺条件对材料的微结构有晶型、和形貌内梁Institut o Advance Material an I工艺条件对材料的微结构有晶型、和形貌内梁Institut o Advance Material an Informatio Technolog反光显直接观察到材料的表面形偏光显进行定性和半定量电子显

晶型、相组 和形貌观 Institut o Advance Material

an Informatio Technolog两种类型的电子显微 反光显直接观察到材料的表面形偏光显进行定性和半定量电子显

100100试简复不需特殊处 超薄切片复X线显微Institut o Advance Material

an Informatio Technolog两种类型的电子显微 复复100试简它它是轰击试样使受检的元素激发出特征X经过标准晶体衍射及计数管分析区域小，1微米左可对材料的成分、杂质在晶粒和晶 吸收效应（穆斯堡尔效应）等分

不需特殊处 超薄切片复X线显微Institut o Advance Material an Informatio Technolog3、降低材料的磁致伸缩系数起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数一般铁氧体的λs都是负Fe3O4的λs是正值，所以适当提1、提高材料的饱和磁化强度可选用高Ms的单组分铁氧体组成Zn的复合铁氧体及增加材料的2、降低材料的磁晶各向异性常数Mn-Zn、Ni-Zn铁氧体K1都是负Fe2O3和两价金属氧化物为正值，结合后，可是

4、降低材料的各向异均粒径和结构均匀性，提高密减小内应力也都可以提高材料的Institut o Advance Material an Informatio Technolog3、降低材料的磁致伸缩系数起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数一般铁氧体的λs都是负Fe3O4的λs是正值，所以适当提成型致密均烧结温度、气氛、时间和升降温度速控制适

4、降低材料的各向异均粒径和结构均匀性，提高密减小内应力也都可以提高材料的Institut o Advance Material an Informatio Technolog起始起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数成型致密均烧结温度、气氛、时间和升降温度速控制适

Institut o Advance

Material an Informatio Technolog高磁导率 磁导率铁磁性的起始磁导率μi、品质因素温度系数α起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数生产上为了保证高磁一般不用减少Fe3O4含量，而主采用改善材料的微观

控制晶界的相组成、晶界的形厚薄和控制晶界的相组成、晶界的形厚薄和tg/i1

RmifL

efaBm

B2O3、P2O5、As2O5高频软磁材料可采用缺铁掺入Al3+、Cr3+、Ca3+置换Fe3+，掺tg f d材料的厚度、ρ材料的电软磁铁氧体的电阻率较高，涡流损耗

少量的Mn2+和Co2+抑制Fe2+，提高掺入Pb2+、Sr2+、Nb5+、V5+、可细化晶粒、增厚界Institut o Advance Material an Informatio Technolog起始磁导率μi、品质因素起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数R

各向异性较大，具有双重结构或者比较粗大的铁氧体，磁滞损耗Ni-Zn铁氧体都采用低温烧结，使成为细晶粒的多孔结tg/i 2、磁滞损

ifL

efaBmtg

B

掺Co2+的Ni-Zn铁氧体的Br和BHc都很 i掺Co2+的Ni-Zn铁氧体是目掺Co2+的Ni-Zn铁氧体是目前生产即减小材料的矫顽力Institut o Advance Material an

Informatio Technolog磁后起始磁导率起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数

由电子扩散和离子扩散而造高频时，这种扩散是磁感应强度磁场强度H的直接原因，而材料中在Fe2+，不利于降低后效损tg/i

RmifL

efaBm3、磁后效剩余损耗是磁性材料中，除涡流损耗、磁滞损耗以外的所有在低频弱磁场条件剩余损耗主要是磁后起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数在K1≈0的某一温度会出现一个μInstitut o Advance起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数在K1≈0的某一温度会出现一个μ在一定范围Fe2O3的含量增加，不超过μ的主在一定范围Fe2O3的含量增加，不超过μ的主峰位向高温μ的次峰位向低温温度系数却远比金属南北温差大，国防建设需使用温度宽广、温度稳定性好的铁M2Mi K1s除Co铁氧尖晶石型铁氧体的K1都是负

两两个峰值之间的温度范围μ-T曲线比较平坦，温度Mn-ZnInstitut o Advance Material an Informatio Technolog调整次峰就是调整K1≈0的温 起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数Fe起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数Fe3+位于八面体，K1是负Mn铁氧体和Mn-Zn铁氧体中，存在铁氧体的μ和Q值高于一般金属温度系数却远比金属南北温差大，国防建设需使用温度宽广、温度稳定性好的铁氧M2M

CoFe2O4具有K1正值很大，掺CoO可控制次掺入TiO2、Al2O3或Cr2O3的方 2、掺入外

可降实质上Fe2O3用量控制精确（±0.1%以内

掺入Ti4+、Al3+、Cr3+后，使当烧结气氛中含氧量不变烧结温度越Fe3O4还原的FeO量越Institut o Advance Material an Informati当烧结气氛中含氧量不变烧结温度越Fe3O4还原的FeO量越 起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数铁氧体的μ和Q值高于一般金属 烧结烧结气氛含氧量烧结烧结气氛含氧量越少还原性越强FeO生成量相反，含氧量越多，氧化性越FeO生成量南北温差大，国防建设需使用温度宽广、温度稳定性好的铁氧M2Mi 3、严格控制烧结温度和烧结Institut o Advance Material an Informatio Technolog起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数Fe2+和Mn3+的作铁氧体的μ和Q值高于Fe2+和Mn3+的作温度系数却远比金属研磨加工产生的内应产研磨加工产生的内应产品性能有显著使用温度宽广、温度稳定性好的铁氧M罐形磁研磨加表面罐形磁研磨加表面应71公斤/毫米K1在棒状试样外部，施加张力，可使次向低温区，施加压力却使次峰移向高起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数变化的过程称为驰豫表示驰豫过程快慢的时间称驰豫Institut o Advance Material an I起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数变化的过程称为驰豫表示驰豫过程快慢的时间称驰豫磁磁去最后趋于稳定的时间磁导又恢DA

1 lo tt 10t在不在不同的温度下，μi随时间变的速测量时，取t=1分钟，t=10t1变化越温度DA变化越温度

变化越达到稳定值的时间也温度越变化越达到稳定值的时间也温度越起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数变化的过程称为驰豫表示驰豫过程快慢的时间称驰豫Institut o Advance Material an In起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数变化的过程称为驰豫表示驰豫过程快慢的时间称驰豫磁去磁导又磁去磁导又恢DF

1t2logtt

减落值1一般Mn-Zn铁氧体的一般Mn-Zn铁氧体的减落DA≤降落系数DF≤5~10×10-

11log10 t1减落

测量时，取t1=1分钟，t2=10t1铁氧内铁氧内自由能不稳定

电子和离子的迁移，逐渐达自由能较低的稳定状电子和离子的迁移，逐渐达自由能较低的稳定状Institut o Advance Material an Informatio Technolog起始磁起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数掺SnO2的效果与Fe掺SnO2的效果与Fe2O3含量增加时的作用MnOFe2O3温越空位越减落越有MnOFe2O3温越空位越减落越有利空位迁驰豫时间越作用加Na2O、Cu2O与MgO与Li2O当Fe2O3成分加Na2O、Cu2O与MgO与Li2O当Fe2O3成分Institut o Advance Material an Informatio Technolog起始磁导率μi、品质因素温度系数起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数较较高的2、严格控制烧结温度和烧结烧结烧结温度，特别是烧结对减落的影响烧结气氧量的空位数量增空位数量增减减落起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数Institut o起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数铁氧体的微观结构和化学组差异对电特性有很大的影

Material an Informatio Technolog在氧气 没有Fe2+的Ni-Zn铁氧体室温电阻率10-室温电阻率10-Fe2+和化学决

结构状决 在八面体中存在Fe2+结构状电阻的大在热激发下，Fe2+的外电阻的大迁移到Fe3+，使Fe2+和Fe3+互换变FeFe2O4FeFe2O4的电阻率最

eFe2Institut o Advance Material an Informatio Technolog在氧气 起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数没有Fe2+的Ni-Zn铁氧体起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数当导带中的电子当导带中的电子数大大超过空导带的电子就对导电其主要铁氧体较高电Fe2+和占八铁氧体较低电电阻率显著降Co离子浓度较高的Co3-xFexO4在八 置同时存在Co2+和

在八面体中存在Fe2+和Co3

eCo2

在热激发下，Fe2+的外层电子很迁移到Fe3+，使Fe2+和Fe3+互换变但电子的迁移的激活能为10-1电子伏数量级，在Co离子之间的迁

Fe3

eFe2Institut o Advance Material an Informatio Technolog起始磁导率μi起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数发生空穴型导电当导带中的电子当导带中的电子数大大超过空导带的电子就对导电其主要电阻率显著降Co离子浓度较高的Co3-xFexO4在八 置同时存在Co2+和

Co3

eCo2

但电子的迁移的激活能为10-1电子伏数量级，在Co离子之间的迁

空穴和电子导电示Institut o Advance Material an Informatio Technolog起始磁导率μi起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数发生空穴型导电因此，保证在正分铁氧因此，保证在正分铁氧体中没有是获得高电阻率铁氧体的重除Co以外，加入少量的Mn或Al置换和稀释Fe2+，抑Fe3

eFe2

带正电的空在较低温度和氧

不易产生

施主能 能空穴和电子导电示Institut o Advance Material an Informatio Technolog起始磁导率μi起始磁导率μi、品质因素温度系数αμ和减落系数发生空穴型导电起始磁导率在一定范围内不其后随频率增加而迅速畴 和自2畴2

带正电的空(

1)f

2M2s2 s自

(

1)f

3

空穴和电子导电示Institut o Advance Material an Informatio Technolog按纯度和活性的特性来选择原原材料、配方、成型和烧结原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要一般是各种金属的氧1、软磁铁氧体的在湿法生产时，采用各种金属盐原材料的纯度和对铁氧体的性能有很

2、原料质量对软磁铁氧体性纯度、细度和颗粒衡量铁氧体原料质量的三个重要指原料的Fe2O3是各种铁氧体的主要纯度高，杂质少，相应的电磁性能就Mn-Zn铁氧体Fe2O3的纯度起始磁导率由依赖于原料加工方球形或近似球形颗粒板状、片状颗粒为最立方形、球形或近似球形空隙率较易于成型紧密，固相反应完全，是高产品质量的一个重要Institut o Advanc依赖于原料加工方球形或近似球形颗粒板状、片状颗粒为最立方形、球形或近似球形空隙率较易于成型紧密，固相反应完全，是高产品质量的一个重要原原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要原料的较大，也便于获得高质量的烧结铁α-Fe2O3平均粒径减小到300埃以磁化率有显著增原料

2、原料质量对软磁铁氧体性能的影响衡量铁氧体原料质量的三个原料的Fe2O3是各种铁氧体的主要纯度高，杂质少，相应的电磁性能Mn-Zn铁氧体Fe2O3的纯度起始磁导率由Institut o Advance Material an Informatio Technolog1、软磁铁氧体配方的按磁导率μ、品质因素Q和温度系

★配方必须保证产品的使用要在符合性能需要的前提下，尽量满磁导率高、损耗小、稳定性好的要★就地取材，综合利用原尽量采用好、成分稳定、来源行配方试验，用掺杂技术调整配★配料必须充分考虑工艺的Fe2O3则NiO和ZnO不能单相的Ni-Zn铁氧体固溶区出现非磁性相NiO、ZnONi0.47ZnO0.53以及等使磁性大大Institut o Advance Material anFe2O3则NiO和ZnO不能单相的Ni-Zn铁氧体固溶区出现非磁性相NiO、ZnONi0.47ZnO0.53以及等使磁性大大原原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要Fe2O3含量过大，超过70~80%时，Fe2O3含量过大，超过70~80%时，则在Ni-Zn铁氧体中固溶多余的组成:NiO-ZnO-Fe2O3NiO-5-40%（克分子数Institut o Advance Material an Informatio Technolog原材料、配方、成型和烧结原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要15%NiO、35%ZnO、1、软磁铁氧体配方的基本原Ni-Zn铁氧体在使用上分 高高

要求电阻率ρ高，必须提高NiO降低Fe2O3及ZnO的用最优配25~30%NiO、15~20%ZnO要求高Ni含量和一定ZnO最优配30%NiO、20%ZnO、Institut o Advance Material an Informatio Technolog点阵上离子极化作用的不平衡和原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要2、掺杂对铁氧体物理特性的影

使点阵的变形部分具有较低成为新的反应中心，可加快新化合的反应速度，有利于磁性能的非磁性化合物，固溶于尖晶石铁氧Institut o Advance Material an Informatio Technolog干压成型分为：单向加压和双向原原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要成产品所要求的形状，并形成一定

适用于横向尺寸较大、纵向尺寸较而侧面形状简单的中小型干压成型：将模具中的粒料加成生坯有一定的强度，不致烧结前

在一定的范围内，压力越大，生坯越tdPd0 1加大压力P，可显著提高密度dp一控制在1~3[吨/厘米速度对生坯质量有 Institut o Advance Material an Informatio Technolog干压成型分为：单向加压和双向原原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要降低粒料和生坯的内减小生坯的结构粘度η，有利于

分发挥压力P的实际效改善粒料的造粒方设计模具，提高生坯的均匀型密度差别大，选择适当的，双

在一定的范围内，压力越大，生坯越 Pt 速度对生坯质量有 Institut o Advance Material an Informatio Technolog原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要2、烧结过程的化性能的多晶铁氧体，也称烧结铁解过程，其中氧化还原过程最1、烧结过程和固相反

化物即不氧化也不还原，吸氧放氧平Institut o Advance Material an Informatio Technolog原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个2、烧结过程的化学吸氧和放氧相等，处于化学平衡这时的氧吸氧和放氧相等，处于化学平衡这时的氧气压力PO2就成为解过程，其中氧化还原过程最化物即不氧化物即不氧化也不还原，吸氧放氧平Olog O RTInstitut o Advance Material an Informatio Technolog吸氧和放氧相等，处于化学平衡这时的氧气压力PO2就成原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要烧结Olog O RTMn在较Mn在较低温度由Mn3O4和Fe2O3在较高温度（大于可以由MnO和Fe2O3直接合Institut o Advance Material an Informatio Technolog原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要吸氧和放氧相等，处于化学平衡这时的氧气压力PO2就成为平衡吸氧和放氧相等，处于化学平衡这时的氧气压力PO2就成为平衡多晶生3、烧结过程的物理变一些列物理变化概括为烧缩和烧结收

多晶生长过程是烧结过程中发 Institut o Advance Material an Informatio Technolog4、烧结条件对磁烧结温度、烧结气氛和冷却方烧结温

引起磁导率显著采用纯氧气氛可以获得较高最大，磁导率、剩磁增大，矫顽力减

Institut o Advance Material an Informatio Technolog原材料、配原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要真空降温冷却，高温时，真空炉分压较大，低温时，氧分吸氧和放氧相等，处于化学平衡这时的氧气压力PO2就成为平衡气4、烧结条件对磁性能烧结温度、烧结气氛和冷却方冷却冷却速度和气氛对磁性能影响Institut o Advance Material an Informatio Technolog原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体原材料、配方、成型和烧结保证软磁铁氧体质量的四个主要CO2+CO，CO2+H2，H2+H2O吸氧和放氧相等，处于吸氧和放氧相等，处于化学平衡这时的氧气压力PO2就成为升降温速度取决于产品外形尺和窑炉形式，取决于产品的性升降速度：50~200[Cº/小时升温初期（400Cº以前）和降温后（600Cº）的升降温速度Institut o Advance Material an Informatio Technolog配方制原料称

固相反形成粗化学组固 烧 晶反 收 生

球磨混洗涤干成

二次混合洗涤干造Institut o Advance Material an Informatio Technolog电感磁电感磁铁氧铁氧体软磁材料自1946年开始生产以来，发展迅50年代对材料的成分和添加剂 60~70年代采用共沉积、喷雾、浆、热压、热锻、晶粒取向和单薄膜等新工艺，进一步提高低频变压器和低频变压器和小型环状脉冲变

Ni-Zn、Mn-Zn铁氧体属于电感、用于发射电感、用于发射机终端级间耦合变的高功率变压器的空腔谐振器，大功率通讯的调谐甚高平面六角晶系的软磁铁平面六角晶系的软磁铁氧体它损耗小，100~1000MHzInstitut o Advance Material an Informatio Technolog计计算机、磁机、磁磁 器、人 洲际通信，印刷、磁全息和磁记录等用磁性材作记录磁头和记录铁氧体软磁材料自1946年开始生产以来，发展铁氧体软磁材料自1946年开始生产以来，发展迅 60~70年代采用共沉积、喷雾、浆、热压、热锻、晶粒取向和单薄膜等新工艺，进一步提高2、铁氧体磁记录

μ和Bs要大到一定 BHc耐磨性能要好，使用期限要加工性抗剥落性要达到整齐排列-结晶Institut o Advance Mate达到整齐排列-结晶铁氧铁氧体软磁材料自1946年开始生产以来，发展迅50年代对材料的成分和添加剂 60~70年代采用共沉积、喷雾、浆、热压、热锻、晶粒取向和单薄膜等新工艺，进一步提高

熔融法、助溶剂熔融法、火焰熔融提拉法、水热合成真空蒸镀法、化学气相沉积法、等子喷射法、液相外延法、溅射法化学气相沉积Institut o Advance Material an Informatio Technolog 在射频溅射中，直流电源的作用有那些Institut o Advance Material an Informatio Technolog各各种扬声器和等电声电讯各种电子仪表控制器件、微型电机磁铅石型结构钡铁氧体是硬磁材料的典型代表，此外尖晶型结构的钴铁氧体结晶各向异性也很大，可作硬磁

剩余磁感应强度Br、矫顽力MHcBHc、最大磁能积（BM）max、临晶粒直径d0、对温度等的稳1、剩余磁感应强度一般在 左2、矫顽力MHc、一 系金属磁性材料的与BHC相差很小，可近似相一般在 左3、最大磁能积(BH s44、临界晶粒直径变成单畴而MHc大大提 当颗粒直径 3、最大磁能积(BH s44、临界晶粒直径变成单畴而MHc大大提 当颗粒直径 大 临界尺寸矫顽力MHc显著几种硬磁材料单畴颗粒的临界直径材料d0[微米剩余磁感应强度Br、矫顽力MHcBHc、最大磁能积（BM）max、临晶粒直径d0、对温度等的稳定1、剩余磁感应强度一般在 左2、矫顽力MHc、一 系金属磁性材料的与BHC相差很小，可近似相一般在 左剩余磁感应强度Br、矫顽力MHcBHc、最大磁能积（BM）max、临晶粒直径d0、对温度等的稳定3、最大磁能积(BH s44、临界晶粒直径剩余磁感应强度Br、矫顽力MHcBHc、最大磁能积（BM）max、临晶粒直径d0、对温度等的稳定3、最大磁能积(BH s44、临界晶粒直径变成单畴而MHc大大提 当颗粒直径 大 临界尺寸矫顽力MHc显著几种硬磁材料单畴颗粒的临界直径材料d0[微米随工作温度上升而5.5~缺少和O2-晶格不多余的Ba2+反而为Ba2+离子的充分有效地扩散创造了条一般原料的纯度越低，相应BaO应有所提高，正确控制配烧结Ba铁氧体5.5~缺少和O2-晶格不多余的Ba2+反而为Ba2+离子的充分有效地扩散创造了条一般原料的纯度越低，相应BaO应有所提高，正确控制配烧结Ba铁氧体实际生产中，采用BaCO3、（NO3）2、Fe（NO3）3或铁（未充分氧化的Fe3O4铁屑）作原替代铁红（Fe2O3）作原必须严格控制工艺才能保证1、BaO与Fe2O3的比原料克分当BaO含量稍FeO 实际生产中，采用BaCO3、（NO3）2、Fe（NO3）3或铁（未充分氧化的Fe3O4铁屑）作原替代铁红（Fe2O3）作原Institut o Advance Materia实际生产中，采用BaCO3、（NO3）2、Fe（NO3）3或铁（未充分氧化的Fe3O4铁屑）作原替代铁红（Fe2O3）作原必须严格控制工艺才能保证质提高钡增加２、烧结温度提高钡增加

提高温度将使晶提高温度将使晶粒长大，当晶粒超临界直径时，就可能出现畴结构BHc显著下降，所以钡铁氧体的温度都比其它铁氧体仅为一般原料的纯度越低，相应BaO应有所提高，正确控制配烧结Ba铁氧体但不能通过提高烧结温度提高

5.5~比各向同性钡铁氧体Br值将近PHPH1、磁场成一般钡铁氧体MMc很高，但BrBHc不可能很大，（BH）max值也不Insti比各向同性钡铁氧体Br值将近PHPH1、磁场成一般钡铁氧体MMc很高，但BrBHc不可能很大，（BH）max值也不必须严格控制工艺才能保证质２、烧结温度对磁性能的提高钡增加但不但不能通过提高烧结温度提高提高温度将使晶粒长大，当晶粒超临界直径时，就可能出现畴结构BHc显著下降，所以钡铁氧体的温度都比其它铁氧仅为Institut o Advance Material an Informatio Technolog一般钡铁氧体MMc很高，但BrBHc不可能很一般钡铁氧体MMc很高，但BrBHc不可能很大，（BH）max值也不过高比各向同性钡铁氧体Br值将近 而使内禀矫顽力MHc温温度太低或磁场定向发生干扰而Br垂直/Br平行=1，成为各向同性材也会使矫顽力BHcInstitut o Advance Material an Informatio Technolog必须严格控制工艺才能保证质２、烧结温度对晶粒排列的过高

即MHc、Br、(BH)max的温度稳MHc、随温度提高而上升，Br下降，Br也随温度升高而呈直线Br提 而使内禀矫顽力MHc温度太低或磁场定向温度太低或磁场定向发生干扰而Br垂直/Br平行=1，成为各向同性材也会使矫顽力BHc 0.2%[1/ºC]，并不随工艺而变Institut o Advance Material an Informatio Technolog即MHc、Br、(BH)max的温度稳用于微波技领用领MHc、随用于微波技领用领下降，Br也随温度升高而呈直线MHcMHcBr下降迅BHc 0.2%[1/ºC]，并不随工艺而变在微波技术领域，铁氧体旋磁材 类别举例线器互件非互在微波技术领域，铁氧体旋磁材 类别举例线器互件非互件器、相移器、环行器非线性器件混频器、倍频器、放大器限幅器、检波器和振荡器钇石榴石单晶在微波技术领根据器件的类型、工作条件不对铁氧体材料的性能要求不饱和磁化强度 线温度等参数有Institut o Advance Material an Informatio 交变磁场H和磁感应强度B除了空间方向外，还有时间上的差别有交变磁场H和磁感应强度B除了空间方向外，还有时间上的差别有效磁HeffhhxihyjH0相应的磁化强hHMmximyjMMzMdMdtMHh=(hxi+hyj)e-iωt，如右下图表示了时间就不能不能表示空间

i h

H 中

m mz

2H因 i 0H0ai 0a张量磁

i 0i 0 zzH0hyInstitut o Advance Material an Informatio 交变磁场H和磁感应强度B除了空间方向外，还有时间上的差别有交变磁场H和磁感应强度B除了空间方向外，还有时间上的差别有效磁HeffhhxihyjH0相应的磁化强hHMmximyjMdMdtMzMMHefh=(hxi+hyj)e-iωt，如右下图表示了时间就不能不能表示空间

i h

H 中

m mz

2H因 i 0H0ai 0a张量磁

i 0i 0 m212H

m 1 H

MInstitut o Advance

Material an Informatio mxhxahy

i h

H在恒磁场与交变磁场联合作用磁导率 称在恒磁场与交变磁场联合作用磁导率 称的二次张

m mz

2张量分量是频率ω和恒磁场H张量分量是频率ω和恒磁场HH0ai 0a 二次张量 现象是张量磁导率两个重0a张二次张量 现象是张量磁导率两个重0aaia

而且还有横轴分量μahx的贡μa类似耦合项，起把交变磁场的能由一种偏振方向转另一种偏振方向的作

m 1 H HH H MInstitut o Advance

Material an Informatio mxhxahy

i h

H当Hω=ω/γ时，μ、μa值变为无限大出 当Hω=ω/γ时，μ、μa值变为无限大出

m mz

2当H=H2时，μ=|μa|，H=H1时，μ=0H<Hω时，当H=H2时，μ=|μa|，H=H1时，μ=0H<Hω时，μa<0，μ由正变H0ai 0aH1HMs

张量磁

i 0H2H

2M

2M

iaa

0m

002 12H

1

mHH3μa1 3μa1

546Am-54 Ms=160×103Am-4

MInstitut o Advance Material an Informatio mxhxahy

i h

H有阻尼的进

中

m mz

2H有损耗的张量磁导率可用修 H

i 0动方程求出，设驰豫频率为

，可 因 i 0

其中 0

2i

张量磁a

0

2

i 0

0Ms/

i 0ar 0i0ar

res(

)2

m222 222

2)242

张量磁

1

rr

2

的实、虚 11aa 022 m

4

1

2

2)242r 22r

2 (

4

MInstitut o Advance Material an Informatio Technolog损耗时张量磁导率主要其虚部表示旋即具有吸 其

r2r

2a02 a02

2r2r/

z

r0i

2(

r2)22 r

2)242

张量磁导 r( 2r

r2)242r

的实、1aa

a

H( 2

2)2425432154321r 22 5432154321r 2

2)242r- -rInstitut o Advance Material an Informatio Technolog损耗时张量磁导率主要铁 线

其虚部表示旋频散现象；μ´´和μa´´出现最大值r即具有吸r

2(

2)22

2)242

张量磁导

r r

2

的实、1aar

2)242

a

H( 2 a0

2)2425432154321r 22 5432154321r 2

2)242r- -r铁当调节外加恒稳磁场时，张量磁导的对角分量的虚部达到最大值的时，所对应的铁当调节外加恒稳磁场时，张量磁导的对角分量的虚部达到最大值的时，所对应的两个磁场之差铁线 2( 2)22 ( 2)242 ( 2 0( 2)242 H( 2 ( 2)242 2H2 0( 2)242 张量磁的实、1aa

Material an Informatio Technolog影响铁 的因H2 1、外形及表面退磁场 频率影退磁因2、磁晶各向异性 频率的影 5432154321 5432154321- -Institut o Advance Material an Informatio Technolog低恒稳磁场（低恒场）低恒稳磁场（低恒场）和低变动磁（低变场）器件都工作在低场损耗 损耗峰之间的损耗对于低场器件，防止自 ，必 4M

△H必须根据器件的特性具谐振 比反比△H越小 比越一般

(4Ms

Ha)0.6~0.8耗Institut o Advance Material an Informatio Technolog低恒稳磁场（低恒场）低恒稳磁场（低恒场）和低变动磁（低变场）器件都工作在低场损耗 损耗峰之间的损耗对于低场器件，防止自 ，必 4M 一般

△H必须根据器件的特性具谐振 比反比△H越小 比越垂直泵高功率非线性效应的临界场△H成正比，为使器件能承(4Ms

Ha)0.6~

较高的功率，必须使△H 频带宽度和△H成正比，△H较大的磁材料制成的调 器，频带必Institut o Advance Material an Informatio Technolog和线宽△H直接联系，一般密度越大，Ms也越大、H则越小3 温度微波铁氧体的应用范围广，使用温 采用4πMs温度稳定性较好的温度仍然保持在200ºC4、介电常

合理控制铁氧体的密度是Ms、△H的有效 Institut o Advance Material an Informatio Technolog根据结构分

与软磁材料大致相同，但有特钇铝石榴石的可得到△H，很低可得到△H，很低频率微

Cr3+和Al3+置换尖晶石铁氧体主亚和（八面体）中的Fe3+亚和2、控制线宽△H△H与各种各向异性有关，各向异性△H的影响类似于对软磁铁氧体起始磁导率的在非 件中得到运用，工艺复

用掺Co提到Fe2O3降低Institut o Advance Material an Informatio Technolog3、控制密度的方颗粒较细的原理将能获得较高的4、提高电阻率的方电阻率是降低介电损耗的重避免出现★从原料中减少Fe2O3★掺Mn3+等杂质离子抑制Fe2+★助溶剂降烧结温度，避免高温脱氧致Fe2+出现或者加大氧分压使Fe2+成

与软磁材料大致相同，但有特钇铝石榴石的Ni-Zn尖晶石材料Cr3+和Al3+置换尖晶石铁氧体主（八面体）中的Fe3+，4πMs2、控制线宽△H△H与各种各向异性有关，各向异性△H的影响类似于对软磁铁氧体Institut o Advance Material an Informatio Technolog3、控制密度的方铁氧体的密度取决于材料的固相反程度，因此采用活性好、混合均颗粒较细的原理将能获得较高的4、提高电阻率的方

旋磁材磁损主要来自于材料的旋磁材磁损

阻尼系数和旋磁铁线铁线

导电，降低介电损耗角正切，提电阻率是降低介电损耗的重避免出现★从原料中减少Fe2O3★掺Mn3+等杂质离子抑制Fe2+★助溶剂降烧结温度，避免高温脱氧致Fe2+出现或者加大氧分压使Fe2+成

介电损耗：减少 电相；减微观和宏观的不均承受平均功率的能力与材料的损耗、里温度、温度系数及器件的散热有对于承受峰值功率能力，通常高功率门阈场（临界场）量Institut o Advance Material an Informati对于承受峰值功率能力，通常高功率门阈场（临界场）量门阈旋磁材磁损打火现象、过热现象旋磁材磁损打火和过热现象主要高功率微波信号的峰值及平均值有

非线性

阻尼系数和旋磁铁线铁线

正常正常非任何况下都只在振时呈现自旋一稳定

反常非线性效反常非线性效承受平均功率的能力与材料的损耗、里温度、温度系数及器件的散热有Institut o Advance Material an Informatio Technolog高功率现象两种1、次级吸收峰在正 磁场值小得多的地方出一个次在微波功率超过某一临界阈值在微波功率超过某一临界阈值出现线宽增宽及峰值降低的吸收

此现象比正常饱和点所需要的功率得多的情况下发生，因此称

铁线旋磁材磁损铁线旋磁材磁损 磁场无

“过早饱和”现提高材料承受峰值功率的★降低饱和磁化强

介电损耗：减少 电相；减微观和宏观的不均承受平均功率的能力与材料的损耗、里温度、温度系数及器件的散热有Institut o Advance Material an Informatio Technolog旋磁材磁损旋磁材磁损 温度或有抵消点的旋磁材

★减小饱和磁化强度Ms的温度系

阻尼系数和旋磁铁线铁线

★降低磁致伸缩★减小内应力、气孔、杂质和另

介电损耗：减少 电相；减微观和宏观的不均承受平均功率的能力与材料的损耗、里温度、温度系数及器件的散热有Institut o Advance Material an Informatio Technolog数据处数据处工程控制实时控实时控文字输出器输入运器输入运算半导 磁 关半导 磁 关键轻重国防工轻重国防工集成磁 宇宙航天文最早的 器宇宙航天文Institut o Advance Material an Informatio Technolog两剩磁状态±Br，即表示“1”计算机用二进位制进行数字只有数字0、任何两种状态表示二进位制

+Im写“1”、-Im写“晶体磁性两

“通”和“断 BB“+Br”和“-在磁芯上绕上激励线圈和测试线在激励线圈中通脉冲电流+Im；相 经过±I