软磁铁氧体材料(软磁铁氧体材料配方)
软磁铁氧体材料
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| ·特性要求 | Top |
一.概述:
1.要求： 四高----µi、Q、fr、稳定性(?M、DF);
2.特点：容易获得磁性也容易失去,主要用于高f弱场
二.分类
1.按晶体结构:尖晶石型;平面六角晶系;
2.按材料应用性能分：
1>.高磁导率材料(µi = 2000--4?104)： 低频、宽频带变压器
及小 型 脉冲变压器
2>.低损耗材料：电源磁芯,高功率场合;
3>.低损耗高温定性材料:通信滤波器磁芯;
4>. 高频大磁场材料： 空腔谐振器、高功率变压器等
5>.功率铁氧体（高Bs）材料： 开关电源及低频功率变压器
6> 高密度记录材料：用做录音,录象磁头;
7>电波吸收体材料：吸收电磁波能量，广泛应用于抗干扰 电子技术
| ·磁特性参数 | Top |
1.起始磁导率µI=lim＿(△H→0){△B/△H}
2.磁损耗:
品质因素：Q=ωL / R;
损耗角正切：tgδ=1/Q;
比损耗系数: tg? /µi =1/µi?Q
一般材料µi? Q =常数.
3.温度稳定性:
温度系数：αμ
比温度系数：αu/µi
4.减落:反映材料随时间的稳定性
5.磁老化
6.截止频率fr:
由于畴壁或自然共振, 迅速下降致所对应的频率点 ,衡量材料应用频率的上限.
| ·磁导率 | Top |
微观机理: 可逆畴转，可逆畴壁位移
µi = µi 转+ µi位
对于一般烧结铁氧体：
1.如内部气孔较多,密度低,壁移难, µi 转为主;
2.如晶粒大,气孔少,密度高,以壁移为主.
磁化的难易程度决定于磁化动力(MsH)与阻滞之比,比值高则易磁化;反之难磁化.
理论上提高磁导率的条件:
1.必要条件：
1>.Ms要高( ∝Ms2 );
2>.k1, ?λs→0;
2.充分条件:
1>.原料杂质少, ? ?;
2>.密度要提高 ( P ↓),即材料晶粒尺寸要大( D↓);
3>.结构要均匀 (晶界阻滞↓);
4>.消除内应力 ?s?σ ↓ ;
5>.气孔↓,另相↓ (退磁场↓)
二、提高µi 的方法
（一）.提高材料的Ms
尖晶石铁氧体 Ms = | MB - MA|
1.选高Ms的单元铁氧体
如:MnFe2O4(4.6--5 µB); NiFe2O4 (2.3 µB)
2.加入Zn,使MAs降低
另外:
CoFe2O4 (3.7 µB)?磁晶各向异性
Fe3O4(4 µB) ?电阻率低,K也较大
Li0.5Fe2.5O4(2.5 µB)
烧结性差,10000C, Li挥发
(二).降低 k1和?s
1.选L=0的单元铁氧体; MnFe2O4 , Li0.5Fe2.5O4, MgFe2O4
2.选择L被淬灭; NiFe2O4 ,CuFe2O4
3.离子取代降低k1, λs
1>.加入Zn2+,冲淡磁性离子的磁各向异性
2>.加入Co2+:一般铁氧体k1<0, Co2+的k1>0,正
负k补偿；
3>.引入Fe2+,Fe2+在MnZn表现为正k,可正负补
偿调整k;
4>.加入Ti4+, 2Fe3+ ? Fe2++Ti4+;
5>高磁导率的成分范围
(三).显微结构：
1.结晶状态: 晶粒大小、完整性、均匀性；
2.晶界状态: 厚薄、气孔、另相；
3.晶粒内气孔,另相: 大小、多少和分布；
4. 高µ材料:大晶粒,晶粒均匀完整,晶界薄,无气孔和另相
(四).内应力对µ的影响：
1>.有磁化过程中的磁致伸缩引起，它与?s 成正比；
2>.烧结后冷却速度太快，晶格应变和离子、空位分布不均匀而产生畸变；
3>.由气孔、杂质、另相、晶格缺陷、结晶不均匀等引起的应力，与原材料纯度和工艺有关。
| ·综上所述 | Top |
1.原材料：纯度高、活性好、杂质少,对MnZn材料
而言粒度最好在0.15～0.25 µm范围内。特别注 意半径较的大杂质混入；
2.配方除满足高Ms，更重要是满足k1≈0, λs≈0；
一般当要求µi在5000以下时,可以加入必要的添 加剂如 CaO, TiO2, LaO,CuO, Bi2O3, B2O3, BaO, V2O5,ZrO2 等，以改善损耗特性及其它性能的作用；
3.保证获得高密度及优良显微结构，造成磁化过程 以壁移为主。用二次还原烧结法和平衡气氛烧结 法是获得稳定优良性能必不可少的条件；
4.采用适当的热处理工艺进一步改善显微结构性能，促使均匀化，消除内应力，调节离子、空位的稳 定分布状态。
| ·软磁铁氧体的损耗 | Top |
一、.概述
产生原因:软磁材料在弱交变场,一方面会受磁化而储能,另一方面由于各种原因造成B落后于H而产生损耗,即材料从交变场中吸收能量并以热能形式耗散。
二.磁损耗分类:
非共振区（损耗较小）:
1>.涡流损耗;
2>.磁滞损耗;
3>.剩余损耗;
共振区（损耗较大）:
4>.尺寸损耗;
5>.畴壁损耗;
6>.自然共振
涡流损耗：由于电磁感应引起涡流而产生。
一般铁氧体ρ很高时,可忽略涡流损耗;对高μ材料，由于Fe^2+含量较高，（ρ=10^-2～10Ωm），涡流损耗较大。
降低涡流损耗的有效方法是:提高ρ(晶粒内部的ρ,晶界的ρ)
磁滞损耗：是指软磁材料在交变场中存在不可逆磁化而形成磁滞回线，所引起材料损耗，大小正比于回线面积.
原因:不可逆的壁移,使B落后于H.
降低损耗的方法:
1>.低场下,防止不可逆磁化过程产生,降低损耗与提 高µi的方法一致; 但同时应注意 防止不可逆壁 移的出现
2>.高场下,使不可逆磁化过程尽快完成,减少磁滞回 线面积.
剩余损耗：是软磁材料除涡流损耗和磁滞损耗以外的一切损耗，在低频弱场,主要是磁后效损耗，在高频场,共振尾巴延伸致低频场;
磁后效决定于: 扩散离子与空位浓度;与工作温度、频率有关;
扩散弛豫时间:τ= 1 / (9.6 ρ? f ? exp(-θ/T))
其中f:晶格振动频率; ρ:扩散离子浓度; θ:激活能;
离子激活能θ高,环境温度T低,则τ远较应用频率对应的τ长，损耗小;
