陶瓷系列-3-铁氧体
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铁氧体陶瓷吸波材料是吸波材料的一种,它是一种烧结型吸收体,一般采用磁导率较高的尖晶石型铁氧体,如NiZn、MnZn体系等。
根据使用频段不同,采用不同磁导率的铁氧体,由于受居里点的限制,铁氧体吸收体不宜应用于200℃以上的高温环境。
现代飞机、舰艇和导弹等作战平台和武器装备,主要依靠外形(结构)设计和材料表面涂层(贴层)这两种方法,来降低其信号的可探测性实现隐身。
其中,外形设计也称赋形,目的是通过结构设计技术改变外形,控制作战平台和武器装备表面的取向,让它们不向雷达发射机或雷达接收机的方向上反射回波;而材料表面涂层,则通过作战平台和武器装备涂覆的吸波(隐身)材料,吸收一些入射电磁波来降低反射回波。
在目前技术条件下,只有在外形设计的基础上,再采用适宜的吸波材料,作战平台和武器装备才能具备良好的隐身特性。
所以说,吸波材料是实现隐身的关键要素之一。
陶瓷吸波材料的研究进展在近年来更是引人瞩目。
不久前,国内媒体就报道了哈尔滨工业大学研制出了一种改进型的陶瓷吸波材料,它的吸波特性更好,能使战机等作战平台有着更强的隐身能力。
那么,什么是陶瓷吸波材料?它为什么就能有更好的特性呢?陶瓷吸波材料属于电介质型吸波材料中的一种,一般可用碳化硅和硼硅酸铝等作为吸收剂,并采用渐变式的多层吸波结构,使入射电磁波在材料表面的反射很小并大多进入材料内部,同时在内部转化成热能而被迅速吸收。
相对于其他吸波材料,通过特殊的结构设计以及控制制备过程中的工艺参数和热处理时间,陶瓷吸波材料有着更突出的物理和化学特性,所以不但耐高温、抗腐蚀、不惧潮湿、稳定性好、膨胀率低、适应波段宽,且涂层薄、密度小、质量轻、强度大、附着力好。
比如此次哈工大研制的陶瓷吸波材料就采用了独特的微纳结构和成分设计技术,使其密度非常低,成为已知陶瓷吸波材料中最轻的一种。
如果用于代替传统的吸波材料将大大减轻隐身战机的重量,增加其载弹量和机动能力,降低其维护保障难度,提高其战力水平。
陶瓷材料概述陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。
它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。
可用作结构材料、刀具材料,由于陶瓷还具有某些特殊的性能,又可作为功能材料。
最初陶瓷就是指陶器和瓷器的通称。
也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。
传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。
刚开始的时候人们对硅铝酸盐的选择要求不高,纯度不大,颗粒的粒度也不均一,成型压强不高。
这时得到陶瓷称为传统陶瓷。
后来发展到纯度高,粒度小且均一,成型压强高,进行烧结得到的烧结体叫做精细陶瓷。
接下来的阶段,人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础,使陶瓷的概念发生了很大的变化。
陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关,在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。
这主要包括比较强的离子键的离子化合物,能够形成原子晶体的单质和化合物,以及形成金属晶体的物质。
他们都可以作为陶瓷材料。
其次人们借鉴三维成键的特点发展了纤维增强复合材料。
更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。
因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键的材料的通称。
陶瓷的概念就发展成为可以借助三维成键的材料,通过成型和高温烧结所得到的烧结体。
(这个概念把玻璃也纳入了陶瓷的范围)研究陶瓷的结构和性能的理论也得到了展开:陶瓷材料,内部微结构(微晶晶面作用,多孔多相分布情况)对力学性能的影响得到了发展。
材料(光,电,热,磁)性能和成形关系,以及粒度分布,胶着界面的关系也得到发展,陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。
陶瓷产品的生产过程是指从投入原料开始,一直到把陶瓷产品生产出来为止的全过程。
它是劳动者利用一定的劳动工具,按照一定的方法和步骤,直接或间接地作用于劳动对象,使之成为具有使用价值的陶瓷产品的过程。
在陶瓷生产过程的一些工序中,如陶瓷坯料的陈腐、坯件的自然干燥过程等。
还需要借助自然力的作用。
使劳动对象发生物理的或化学的变化,这时,生产过程就是劳动过程和自然过程的结合。
铁氧体简介铁氧体(ferrites)铁氧体是一种非金属磁性材料,又叫铁淦氧。
它是由三氧化二铁和一种或几种其他金属氧化物(例如:氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等)配制烧结而成。
它的相对磁导率可高达几千,电阻率是金属的1011倍,涡流损耗小,适合于制作高频电磁器件。
铁氧体有硬磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁五类。
旧称铁淦氧磁物或铁淦氧,其生产过程和外观类似陶瓷,因而也称为磁性瓷。
铁氧体是铁和其他一种或多种适当的金属元素的复合氧化物。
性质属于半导体,通常作为磁性介质应用,铁氧体磁性材料与金属或合金磁性材料之间最重要的区别在于导电性。
通常前者的电阻率为102~108Ω·cm,而后者只有10-6~10-4Ω·cm。
铁氧体历史沿革中国最早接触到的铁氧体是公元前4世纪发现的天然铁氧体,即磁铁矿(Fe3O4),中国所发明的指南针就是利用这种天然磁铁矿制成的。
到20世纪30年代无线电技术的发展,迫切地要求高频损耗小的铁磁性材料。
而四氧化三铁的电阻率很低,不能满足这一要求。
1933年日本东京工业大学首先创制出含钴铁氧体的永磁材料,当时被称为OP磁石。
30~40年代,法国、日本、德国、荷兰等国相继开展了铁氧体的研究工作,其中荷兰菲利浦实验室物理学家J.L.斯诺克于1935年研究出各种具有优良性能尖晶石结构的含锌软磁铁氧体,于1946年实现工业化生产。
1952年,该室J.J.文特等人曾经研制成了以BaFe12O19为主要成分的永磁性铁氧体。
这种铁氧体与1956年该室的G.H.永克尔等人所研究的四种甚高频磁性铁氧体具有类似的六角结构。
1956年E.F.贝尔托和F.福拉又报道了亚铁磁性的Y3Fe5O12的研究结果。
其中代换离子Y有Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu等稀土离子。
由于这类磁性化合物的晶体结构与天然矿物石榴石相同,故将其称之为石榴石结构铁氧体。
迄今为止,除了1981年日本杉本光男采用超急冷法制得的非晶结构的铁氧体材料以外,从结晶化学的观点看,均未超出上述三种类型的晶体构造。
铁氧体的磁导率引言铁氧体是一种重要的磁性材料,具有广泛的应用领域。
在了解铁氧体的磁导率之前,我们首先需要了解什么是铁氧体以及其基本性质。
铁氧体的定义与分类铁氧体(Ferrite)是一类具有铁磁性质的陶瓷材料。
它通常由铁、镍、锌、锰等金属离子与氧离子组成。
根据其化学成分和晶体结构,可以将铁氧体分为硬磁性和软磁性两类。
硬磁性铁氧体主要指的是钡铽硅酸盐(BaFe12O19)和钡镍硅酸盐(BaNi2Fe16O27)等,具有较高的剩余磁感应强度和矫顽力,适用于制作各种电机、传感器和高频电感等器件。
软磁性铁氧体主要指的是锌镍铜硅酸盐(ZnNiCuFe2O4)、锌锰铜硅酸盐(ZnMnCuFe2O4)等,具有较低的矫顽力和剩余磁感应强度,适用于制作高频变压器、滤波器和各种电磁波吸收器件。
磁导率的概念磁导率(Magnetic Permeability)是描述材料对磁场响应能力的物理量,它反映了材料在外加磁场作用下的磁化程度。
磁导率可以分为绝对磁导率和相对磁导率两种。
绝对磁导率(Absolute Permeability)是指材料在真空中的磁导率,通常用μ表示,单位为亨利/米(H/m)。
绝对磁导率是一个恒定值,与外界条件无关。
相对磁导率(Relative Permeability)是指材料在外加磁场作用下相对于真空的磁导率,通常用μr表示。
相对磁导率是一个无量纲量,描述了材料在外加磁场下的响应能力。
相对磁导率可以通过绝对磁导率与真空中的绝对磁导率之比来计算。
铁氧体的特殊性质铁氧体具有许多特殊性质,这些性质使其成为一种重要的磁性材料。
1.高磁导率:铁氧体具有较高的相对磁导率,通常在几十到几千之间。
这使得铁氧体在电磁波吸收、传感器和电感器件等领域具有广泛的应用。
2.低电导率:铁氧体是一种绝缘体,具有较低的电导率。
这使得铁氧体可以在高频电路中起到隔离和屏蔽的作用。
3.高饱和磁感应强度:硬磁性铁氧体具有较高的饱和磁感应强度,通常在0.2-1.5特斯拉之间。
铁氧体陶瓷吸波材料的作用:要得到高损耗的铁氧体吸收剂,途径有:增大铁磁体的饱和磁化强度;增大阻抗系数;减小磁晶各向异性场;由于共振频率与磁晶各向异性场成正比,所以可以通过改变铁磁体的磁晶向异性场,来实现对材料吸收波段的控制,在实际制备操作过程中可以通过改变材料的成分和制备工艺加以控制。
铁氧体片在如今的电子数码产品中起到了重要作用!解决了RFID、NFC、无线充电、笔记本电脑等隔磁抗干扰上的问题。
什么是铁氧体陶瓷吸波材料?铁氧体陶瓷吸波材料是一种烧结型吸收体,一般采用磁导率较高的尖晶石型铁氧体,如NiZn、MnZn体系等。
根据使用频段不同,采用不同磁导率的铁氧体,由于受居里点的限制,铁氧体吸收体不宜应用于200℃以上的高温环境。
下面一起来看看铁氧体吸波性能的影响因素:1. 1 粒径铁氧体的粒径对其吸波性能有着重要影响。
在一定范围内,粒径越小,铁氧体材料的吸收能力越强。
由于传统的铁氧体的吸波频带和吸收能力受到了极大的限制,工艺也较复杂,通过改变铁氧体的粒径来制备超细铁氧体粉进而增强其性能成为了铁氧体吸波性能研究的新方向。
当粒径在纳米范围时,会出现表面效应,量子尺寸效应,小尺寸效应,介电限域效应等,相对于微米级的铁氧体材料,纳米尺寸的铁氧体吸收能力更强,频带更宽,还能实现轻质化。
尽管纳米铁氧体仍然存在制备困难、颗粒易团聚,成本较高等问题,但仍具有广阔的发展前景。
1. 2 离子掺杂铁氧体材料的相组成对其吸波性能有很大的影响。
采用无磁性的金属离子取代Fe 离子可以有效提高铁氧体的分子饱和磁矩。
1. 3 形貌材料的电磁性能很大程度上依赖于自身的微结构。
铁氧体的形貌一般有针状、棒状、片状等。
针状铁氧体不易成形,易团聚,性能上没有片状及棒状的铁氧体优良,相关研究不多。
棒状铁氧体,具有一定的各向异性,磁性能比针状铁氧体有了很大提高,特别是纳米级的棒状铁氧体。
片状结构是电磁吸波材料的最佳形状,六方晶系磁铅石型铁氧体是性能很好的吸波材料,既具有片状结构,又有较高的磁损耗正切角,还具有较高的磁晶各向异性等效场。
铁氧体陶瓷吸波材料是什么?铁氧体陶瓷吸波材料是一种烧结型吸收体,一般采用磁导率较高的尖晶石型铁氧体,如NiZn、MnZn体系等。
根据使用频段不同,采用不同磁导率的铁氧体,由于受居里点的限制,铁氧体吸收体不宜应用于200℃以上的高温环境。
本文中主要要为大家介绍的是铁氧体的分类。
按照晶体结构的不同,铁氧体可分为尖晶石型、石榴石型和磁铅石型3 种主要类型,它们均可用作吸波材料。
1. 1 尖晶石型铁氧体尖晶石型铁氧体,是指晶体结构与天然矿物尖晶石具有类似晶体结构的铁氧体,其属于立方晶系,晶体的对称性高,晶体磁各向异性小,因此其磁特性最软。
其化学分子通式为MFe2O4,其中M 一般是2价的离子。
尖晶石型铁氧体的晶体结构如图1 所示,以O离子为骨架构成面心立方密堆积,由氧离子构成的空隙分为四面体间隙和八面体间隙。
四面体间隙由4个O离子构成,如图1中8个小立方体的体心位置又称为A位置;八面体间隙由6个O离子中心连线构成的8个三角形平面包围而成,图1中8个小立方体中O离子没有占据的顶角位置,又称为B位置。
该间隙较大,只可容纳离子半径较大的金属。
1. 2 石榴石型铁氧体石榴石型铁氧体指的是一种与天然石榴石具有类似晶体结构的铁氧体,属于立方晶系,具有重要的磁性能。
1. 3 磁铅石型铁氧体磁铅石型铁氧体就是和天然矿物磁铅石具有类似晶体结构的铁氧体,它以自己高的矫顽力、稳定的化学性能、比较大的饱和磁化强度、优良的性能价格比在永磁材料中占有很重要的地位。
磁铅石型铁氧体属于六角晶系,沿六角晶轴方向交替地出现六角和立方密堆积结构,分子式为MFe12O19,M为2价金属离子。
南京昊王电子材料有限公司成立于2006年,公司坐落于南京江宁经济技术开发区,主要为航天科工集团,航天科技集团及中电科技集团等相关科研院所提供稀土原料,化工原料及碳化硅吸收材料,是相关科研院所的合格供应方。
公司生产的碳化硅吸收材料主要用于微波吸收负载,微波暗室,暗箱。
问:陶瓷体电感和铁氧体电感有何差别?
作者:admin 日期:2012-2-14 浏览:22次
答:
从使用的材料来说,陶瓷体电感使用的是非磁性陶瓷材料,而铁氧体电感使用的是软磁铁氧体材料;
从电感量范围来看,陶瓷体电感的范围一般为nH级,而铁氧体电感一般为uH级;
从品质因素Q值来看,陶瓷体电感低频下Q值低,随着频率增大,Q值逐渐提高,Q值的峰值频率达到几百MHz以上,整个Q值频谱范围达到GHz级别;而铁氧体电感低频下Q值较高,但高Q值频段范围窄,一般低于几十MHz。
从应用上看,陶瓷体电感一般用于GHz频段线路的谐振、滤波;而铁氧体电感则一般用于几十MHz 以下频段的谐振、滤波,或者用于抑制低频噪声。
铁氧体磁性材料的制备及研究进展【摘要】铁氧体磁性材料是一类非常重要的无机功能材料,其应用涉及到电子、信息、航天航空、生物医学等领域。
综述了铁氧体磁性材料的研究进展及其应用,分析了铁氧体磁性材料的制备方法,展望了研究和开发铁氧体磁性材料的新性能和新技术的应用前景。
【关键词】铁氧体磁性材料;研究进展;制备铁氧体是一种非金属磁性材料,又称磁性陶瓷。
人类研究铁氧体是从20世纪30年代开始的,早期有日本、荷兰等国对铁氧体进行了系统的研究;在20世纪40年代开始有软磁铁氧体的商品问世;20世纪50年代是铁氧体蓬勃发展的时期。
1952年磁铅石硬磁铁氧体研制成功;1956年又在此晶有必要对1.1.1(参数[1]3~4个数量级一起,能转化为热能,从而增加吸收体的吸波能力。
在应用方面,铁氧体吸波材料可分为结构型(整体烧结成一定形状的器件)和涂敷型(用铁氧体颗粒的涂层作为吸收剂使用),混合一定量的粘结剂后制成的吸收介质材料,有时为了提高吸波总体性能,将铁氧体吸波材料同金属型或有机型的材料混合使用。
1.2 信息存储铁氧体材料磁记录是利用强磁性介质输入,记录,存储和输出信息的技术和装置。
其磁记录用的磁性材料分为两类:磁记录介质,是作为记录和存储信息的材料,属于永磁材料。
另一类是磁头材料,是作为输入和输出信息用的传感器材料,属于软磁材料。
1.2.1 磁记录介质主要是磁带、硬磁盘、软磁盘、磁卡及磁鼓等,从构成上有磁粉涂布型磁材料和连续薄膜型磁材料两大类。
目前,主要的磁记录材料有:γ-Fe2O3,钴改性γ- Fe2O3,CrO2和钡铁氧体磁粉。
1.2.2 磁头材料磁头在磁记录技术中的作用是将输入信息存到磁记录介质中或将记存在磁记录介质中的信息输出来,起着转换器的作用。
目前应用的磁头材料有:热压多晶铁氧体,单晶铁氧体和六角晶系铁氧体[2]。
1.3在磁场作,包括10nm。
磁泛的应用并已用于癌症治疗目前器;剂,1.4效应构La1-, 3由于自旋无序散射作用,材料的导电性质向半导体型转变,因此,随着Mn4+离子含量的变化,材料可以形成反铁磁耦合和铁磁耦合,如果是反铁磁耦合,材料呈高电阻态:如果是铁磁耦合,则材料呈低电阻态;如果在零磁场下,材料是反铁磁,则电阻处于极大,施加磁场后,由反铁磁态转变为铁磁态,则电阻由高电阻变为低电阻。