功能陶瓷第4章磁性陶瓷要点.ppt

(4)成型 干压成型： 单向加压和双向加压（压制较长的毛坯）。5%PVA. 等静压成型： 大型、较大的密度、受力十分均匀的坯件。 热压铸成型： 小尺寸而形状比较复杂的铁氧体器件； 把粒料溶在加热的液体石蜡内，做成流动的浓浆料，通过液压法把浆料注塑到可开启的金属模具中，冷却后凝固成毛坯。在凝固之前，需经过排蜡工序。效率比较高。 (5)烧结 烧结温度：1000~1400℃。氧化气氛。 特殊：高磁导率的锰锌铁氧体，必须在真空炉中烧结；钇铁石榴石多晶铁氧体，在1400℃以上的炉子中烧结；用于录像磁头材料的高密度多晶铁氧体：加压烧结。 烧缩率应控制在10％左右，比普通陶瓷制品大很多。 Mn和Mn-Zn铁氧体：高温淬火和氮气以及真空降温。满足相组成的要求。 高磁导率的软磁材料需缓慢降温，以消除内应力；矩磁材料需要快速降温。 烧结隧道窑；成型自动化。 化学共沉淀法制备铁氧体粉料 化学共沉淀法：将配方中所需的金属阳离子按一定比例在溶液状态下混合后，通过化学反应，使溶液中的阳离子共同沉淀下来。得到混合均匀、活性好的粉料。 原料：硫酸盐、硝酸盐等金属盐类。 沉淀剂：NaOH、NH4OH、草酸铵、草酸氢铵等强碱。 草酸盐：高品质，成本较高。在大量生产低损耗的高性能铁氧体的时候，均采用碳酸氢铵作沉淀剂的工艺方法。 化学共沉淀法优点：具有粉料活性好、成分容易控制、不易混入杂质离子，优良磁性能。 化学共沉淀法缺点：成本过高，多用于性能要求较高的产品的制备。 单晶铁氧体材料的制备 单晶是各种基本研究，如测定磁晶各向异性能、观测磁畴、铁磁共振实验中必需的样品。 铁氧体单晶用在微波器件里，如滤波器、限幅器和延迟线等。高性能和长寿命的磁头，采用较大尺寸的尖晶石型Mn-Zn铁氧体单晶。 铁氧体单晶制备的工艺方法： 布里兹曼法 （温度梯度法）：尖晶石型Mn-Zn和Ni-Zn铁氧体单晶。 熔盐法（助熔剂法）：微波器件钇铁石榴石YIG单晶。 捷克拉斯基法（提拉法 ）：钇-铁等稀土石榴石和锰锌铁氧体等磁性单晶。 火焰熔融结晶法 隔板 铂铑 10-20℃/h Mn-Zn直径6cm，长0.5m 铁氧体磁性薄膜的制备方法 磁记录、磁光存储和微波集成等新技术的迅速发展，推推进了单晶、多晶、趋向多晶和非晶态铁氧体磁性薄膜的研究和制备方法的发展。 制备方法：真空蒸发、化学气相沉积、等离子溅射和液相外延生长法等。 铁氧体薄膜：Fe3O4、CuFe2O4、MgFe2O4、NiFe2O4、Ni-Zn铁氧体、Mg-Mn铁氧体、Y3Fe5O12(YIG)和Ba铁氧体磁性薄膜。其厚度从几十nm到几百nm 。 铁氧体磁性薄膜的制备方法 (1)单晶铁氧体薄膜的制备方法 液相外延工艺法(LPE)：稀土石榴石单晶铁氧体薄膜。 铁氧体在助熔剂中高温熔化→降温使溶液达到过饱和状态→单晶基片浸入过饱和溶液中→迅速降低温度→铁氧体簿膜在基片上外延生长。 浸入方式：翻转法、倾斜法和浸渍法。 CVD法 (2)多晶铁氧体薄膜制备方法 电弧-等离子体喷涂 射频溅射 对向靶溅射 气相法 喷雾热分解法 6.4 铁氧体陶瓷材料的新发展(自学) 信息存储铁氧体材料 铁氧体吸波材料 磁性流体 庞磁电阻材料 * * * 功能陶瓷 第四章 –磁性陶瓷材料 （Magnetic Ceramics） Chapter Outline 6.1 铁氧体磁性材料概述 6.2 铁氧体的晶体结构和化学组成 6.3 铁氧体材料的制备工艺 6.4 铁氧体陶瓷材料的新发展 6.1 铁氧体磁性材料概述铁氧体材料发展简况和磁性来源 （一）铁氧体材料发展简况 春秋战国时代，“慈石召铁” 。 “慈石”-磁铁矿石，铁氧体，Fe3O4，天然的铁氧体。 铁氧体，20世纪30年代。 20世纪40年代，软磁铁氧体的商品问世；二战期间，铁氧体材料得到飞速发展； 20世纪50年代，铁氧体蓬勃发展的时期；1952年，磁铅石型硬磁铁氧体；1956年，平面型的超高频铁氧体，含稀土元素的石榴石型铁氧体。 尖晶石型、磁铅石和石榴石型三大晶系铁氧体材料 磁学基本概念 磁性陶瓷：含铁的铁氧体和不含铁的磁性陶瓷。 优点：多为半导体，电阻率10~106Ω.m。代替低电阻率10-8~10-6Ω.m的金属磁性材料，可以大大降低涡流损耗，适于高频场合。较高的高频磁导率，远高于金属。 缺点：饱和磁化强度低，大约为纯铁的1/3~1/5。居里点也不高，不宜高温或低频大功率条件下工作。 * 抗磁性和顺磁性 抗磁体（diamagnet）：当原子或离子的电子结构为闭层时，磁性相互抵消，原子不产生磁矩。 顺磁体(paramagnet)：未成对电子具有磁矩，加上磁场，磁矩方向性排列，产生磁化。 磁化率χ=磁化强度M/磁场强度H=C/T， 顺磁体χ0，反磁体χ 0。 铁磁