鐵氧體
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    鐵氧體是一種非金屬磁性材料,又叫鐵淦氧。它是由三氧化二鐵和一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(jié)而成。它的相對(duì)磁導(dǎo)率可高達(dá)幾千,電阻率是金屬的1011倍,渦流損耗小,適合于制作高頻電磁器件。鐵氧體有硬磁、軟磁、矩磁、旋磁和壓磁五類(lèi)。

    舊稱(chēng)鐵淦氧磁物或鐵淦氧,其生產(chǎn)過(guò)程和外觀類(lèi)似陶瓷,因而也稱(chēng)為磁性瓷。鐵氧體是鐵和其他一種或多種適當(dāng)?shù)慕饘僭氐膹?fù)合氧化物。性質(zhì)屬于半導(dǎo)體,通常作為磁性介質(zhì)應(yīng)用,鐵氧體磁性材料與金屬或合金磁性材料之間最重要的區(qū)別在于導(dǎo)電性。通常前者的電阻率為102~108Ω·cm,而后者只有10-6~10-4Ω·cm。

    許多鐵氧體具有AB2O4的尖晶石晶體結(jié)構(gòu)。A和B代表各種金屬陽(yáng)離子。一般都包含鐵。以ZnFe2O4分子式的磁性材料為例;Fe 3+占據(jù)八面體以及四面體的一半。其余的四面體被Zn2+占據(jù)。在鐵氧體的一個(gè)分子中,A-A離子是鐵磁偶合;而A-B離子是反鐵磁偶合,鐵磁和反鐵磁偶合的磁矩相互抵消,剩余的就是這個(gè)分子的磁矩。所以,鐵氧體的磁性稱(chēng)為亞鐵磁性。它與鐵磁體的磁性不同;鐵磁體內(nèi)每個(gè)原子都有剩余自旋,它們?cè)诮粨Q作用下相互平行,沒(méi)有相互抵消;故鐵磁體的自發(fā)磁化強(qiáng)度一般都比亞鐵磁體的高。

    分類(lèi)

    鐵氧體磁鐵 按照磁學(xué)性質(zhì)和應(yīng)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(lèi)型。

    軟磁鐵氧體

    一種比較成熟的材料品種,產(chǎn)量大,應(yīng)用范圍廣,是其他鐵氧體材料無(wú)法比擬的。同金屬軟磁材料相比,軟磁鐵氧體具有較高的電阻率。因此,在高頻范圍使用時(shí),渦流損耗小。從而使軟磁鐵氧體材料在高頻弱電技術(shù)中,占有得天獨(dú)厚的地位。主要用于收音機(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)、通信機(jī)、電子計(jì)算機(jī)、微波器件、磁致伸縮諧振子、磁泡存貯器、感溫敏感元件、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、磁生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。主要品種有Mn-Zn系、Ni-Zn系、Mn-Mg系、Cu-Zn系、Li-Zn系、Ni-Cu-Zn系、CO2Z系、YIG系等。

    永磁鐵氧體

    一種具有單軸各向異性的六角結(jié)構(gòu)的化合物。主要是鋇、鍶、鉛三種鐵氧體及其復(fù)合的固溶體。有同性磁和異性磁之分。由于這類(lèi)鐵氧體材料在外界磁化場(chǎng)消失以后,仍能長(zhǎng)久地保留著較強(qiáng)的恒定剩磁性質(zhì),可以用于對(duì)外部空間產(chǎn)生恒穩(wěn)的磁場(chǎng)。其應(yīng)用很廣泛,例如:在各類(lèi)電表中、發(fā)電機(jī)、電話機(jī)、揚(yáng)聲器、電視機(jī)和微波器件中作為恒磁體使用。

    旋磁鐵氧體

    鐵磁介質(zhì)中的磁化矢量永遠(yuǎn)不是完全靜止的,它不斷地繞磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)。這一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在超高頻電磁場(chǎng)的作用下就產(chǎn)生所謂旋轉(zhuǎn)性的現(xiàn)象。具有這種旋磁性的鐵氧體稱(chēng)為旋磁鐵氧體。由于鐵氧體的旋磁性多用于微波器件,因此旋磁鐵氧體又稱(chēng)微波鐵氧體。

    目前(2011年)在微波技術(shù)中應(yīng)用的鐵氧體材料主要可分為尖晶石型、石榴石型和磁鉛石型(六角晶系)三種類(lèi)型。由于它們的各自磁性和微波電磁性能各有其特點(diǎn),在微波技術(shù)中的應(yīng)用也各有不同。

    矩磁鐵氧體

    一種磁滯回線具有近似矩形的鐵氧體。其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和剩余磁感強(qiáng)度的大小相近。這種鐵氧體材料在計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、電視及無(wú)線電通信、微波技術(shù)與雷達(dá)等領(lǐng)域都有重要用途,例如:作為二進(jìn)制電子計(jì)算機(jī)的“1”和“0”兩種狀態(tài)的記憶元件,各種開(kāi)關(guān)和控制系統(tǒng)的“開(kāi)”和“關(guān)”兩種狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件,以及邏輯系統(tǒng)的“是”和“否”兩種狀態(tài)的邏輯元件來(lái)使用。

    但是最主要的還是用于計(jì)算機(jī)的存貯器。矩磁鐵氧體按其化學(xué)成分大致可分為三大類(lèi):即以錳鐵氧體為基的Mg-Mn、Mn-Cu、Mn-Cd鐵氧體等;以鎳鐵氧體為基的Ni-Zn、Ni-Mn鐵氧體等;以鋰鐵氧體為基的Li-Ni、Li-Mn鐵氧體等。若按使用溫度又可分為常溫、中溫和寬溫鐵氧體。按其驅(qū)動(dòng)磁芯的電流大小,又可分為大電流、中電流和小電流鐵氧體等。

    壓磁鐵氧體

    又名磁致伸縮鐵氧體。具有較高的磁致伸縮系數(shù)。這種材料在外加磁場(chǎng)中發(fā)生幾何長(zhǎng)度的改變,可以把電振蕩轉(zhuǎn)變成機(jī)械振動(dòng),或者相反將超聲波振動(dòng)變成電振蕩。選用適當(dāng)?shù)膲捍盆F氧體材料可以產(chǎn)生可供利用的超聲波。具有較好磁致伸縮性能的壓磁鐵氧體是Ni-Co系鐵氧體。