磁鐵

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鐵氧體磁鐵的主要成分及相關介紹

來源:創輝收集整理   發布時間:2015.12.01
鐵氧體磁鐵是壹種具有鐵磁性的金屬氧化物。就電特性來說,鐵氧體的電阻率比金屬、合金磁性材料大得多,而且還有較高的介電性能。鐵氧體的磁性能還表現在高頻時具有較高的磁導率。因而,鐵氧體已成為高頻弱電領域用途廣泛的非金屬磁性材料。由於鐵氧體單位體積中儲存的磁能較低,飽合磁化強度也較低(通常只有純鐵的1/3~1/5),因而限制了它在要求較高磁能密度的低頻強電和大功率領域的應用。

簡介
  鐵氧體(ferrites) 鐵氧體是壹種非金屬磁性材料,又叫鐵淦氧。它是由三氧化二鐵和壹種或幾種其他金屬氧化物(例如:氧化鎳、氧化鋅、氧化錳、氧化鎂、氧化鋇、氧化鍶等)配制燒結而成。它的相對磁導率可高達幾千,電阻率是金屬的1011倍,渦流損耗小,適合於制作高頻電磁器件。鐵氧體有硬磁、軟磁、矩磁、旋磁和壓磁五類。 舊稱鐵淦氧磁物或鐵淦氧,其生產過程和外觀類似陶瓷,因而也稱為磁性瓷。鐵氧體是鐵和其他壹種或多種適當的金屬元素的復合氧化物。性質屬於半導體,通常作為磁性介質應用,鐵氧體磁性材料與金屬或合金磁性材料之間重要的區別在於導電性。通常前者的電阻率為102~108Ω·cm,而後者只有10-6~10-4Ω·cm。

歷史沿革
  中國早接觸到的鐵氧體是公元前 4世紀發現的天然鐵氧體,即磁鐵礦(Fe3O4),中國所發明的指南針就是利用這種天然磁鐵礦制成的。到20世紀30年代無線電技術的發展,迫切地要求高頻損耗小的鐵磁性材料。而四氧化三鐵的電阻率很低,不能滿足這壹要求。1933年日本東京工業大學首先創制出含鈷鐵氧體的永磁材料,當時被稱為OP磁石。30~40年代,法國、 日本、 德國、荷蘭等國相繼開展了鐵氧體的研究工作,其中荷蘭菲利浦實驗室物理學家J.L.斯諾克於1935年研究出各種具有優良性能尖晶石結構的含鋅軟磁鐵氧體,於1946年實現工業化生產。1952年,該室J.J.文特等人曾經研制成了以 BaFe12O19為主要成分的永磁性鐵氧體。這種鐵氧體與1956年該室的G.H.永克爾等人所研究的四種甚高頻磁性鐵氧體具有類似的六角結構。1956年E.F.貝爾托和F.福拉又報道了亞鐵磁性的Y3Fe5O12的研究結果。其中代換離子Y有Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb和Lu等稀土離子。由於這類磁性化合物的晶體結構與天然礦物石榴石相同,故將其稱之為石榴石結構鐵氧體。迄今為止,除了1981年日本杉本光男采用超急冷法制得的非晶結構的鐵氧體材料以外,從結晶化學的觀點看,均未超出上述三種類型的晶體構造。所做的工作多數是為了適合新的用途而進行改性和深入的研究。

分類
  按照磁學性質和應用情況的不同,鐵氧體可分為:軟磁、永磁、旋磁、矩磁、壓磁等五種類型。
壹、軟磁材料
   這類材料在較弱的磁場下,易磁化也易退磁,如鋅鉻鐵氧體和鎳鋅鐵氧體等。軟磁鐵氧體是目前用途廣,品種多,數量大,產值高的壹種鐵氧體材料。它主要用作各種電感元件,如濾波器磁芯、變壓器磁芯、無線電磁芯,以及磁帶錄音和錄像磁頭等,也是磁記錄元件的關鍵材料。
二、永磁鐵氧體   壹種具有單軸各向異性的六角結構的化合物。主要是鋇、鍶、鉛三種鐵氧體及其復合的固溶體。有同性磁和異性磁之分。由於這類鐵氧體材料在外界磁化場消失以後,仍能長久地保留著較強的恒定剩磁性質,可以用於對外部空間產生恒穩的磁場。其應用很廣泛,例如:在各類電表中、發電機、電話機、揚聲器、電視機和微波器件中作為恒磁體使用。
三、硬磁材料
  鐵氧體硬磁材料磁化後不易退磁,因此,也稱為永磁材料或恒磁材料。如鋇鐵氧體、鋼鐵氧體等。它主要用於電信器件中的錄音器,拾音器、揚聲器,各種儀表的磁芯等。
四、旋磁材料
  磁性材料的旋磁性是指在兩個互相垂直的穩恒磁場和電磁波磁場的作用下,平面偏振的電磁波在材料內部雖然按壹定的方向傳播,但其偏振面會不斷地繞傳播方向旋轉的現象。金屬、合金材料雖然也具有壹定的旋磁性,但由於電阻率低、渦流損耗太大,電磁波不能深入其內部,所以無法利用。因此,鐵氧體旋磁材料旋磁性的應用,就成為鐵氧體獨有的領域。旋磁材料大都與輸送微波的波導管或傳輸線等組成各種微波器件。主要用於雷達、通信、導航、遙測等電子設備中。
五、矩磁材料
  這是指具有矩形磁滯回線的鐵氧體材料。它的特點是,當有較小的外磁場作用時,就能使之磁化,並達到飽和,去掉外磁場後,磁性仍然保持與飽和時壹樣。如鎂錳鐵氧體,鋰錳鐵氧體等就是這樣。這種鐵氧體材料主要用於各種電子計算機的存儲器磁芯等方面。
六、壓磁材料
  這類材料是指磁化時在磁場方向作機械伸長或縮短的鐵氧體材料,如鎳鋅鐵氧體,鎳銅鐵氧體和鎳鉻鐵氧體等。壓磁材料主要用作電磁能與機械能相互轉化的換能器,作磁致伸縮元件用於超聲。