常见的永磁材料具有4种主要磁特性:1、高矫顽力。矫顽力是永磁材料保持自身永磁性的能力;2、高的稳定性,不易受外加干扰磁场、温度、震动等因素影
常见的永磁材料具有4种主要磁特性:1、高矫顽力。矫顽力是永磁材料保持自身永磁性的能力;2、高的稳定性,不易受外加干扰磁场、温度、震动等因素影响;3、高剩余磁化强度和剩余磁通密度。它们可以用来表征具有空气隙的永磁材料的气隙中磁场强度;4、高最大磁能积。最大磁能积是指永磁材料单位体积内存储和可利用的最大磁能量密度.
1.2.3软磁材料
软磁材料与硬磁材料相比矫顽力较低,但是磁导率较高。所谓的低矫顽力就意味着软磁材料易于磁化,而且也易于退磁。但这并不是缺陷,相反,因为这种性能,软磁材料被广泛用于各种电工和电子设备中。其中,铁硅合金常被用来制作硅钢片,这就是最常用的一种软磁材料,还有各种软磁铁氧体也有很广泛的使用。在软磁材料的发展过程中,1930年之前几乎只有金属软磁;到了五六十年代,软磁铁氧体迅速发展,逐渐占据市场,获得了巨大的利益;70年代到80年非晶态软磁合金和纳米晶软磁材料被成功开发出来,紧接着科学家们又进行了更深入的研究,发现了许多同时具有高起始磁导率和低矫顽力的纳米晶软磁材料;近年来,随着纳米技术的逐渐成熟,科研工作者们又开发了许多高频特性优良且具有纳米颗粒结构的软磁材料。目前具有纳米结构的金属磁性材料的生产技术和应用已经越来越成熟,这对软磁铁氧的市场造成了巨大的冲击,而传统的铁氧体软磁材料也在不断提高综合性能指标以应对市场竞争。
电子信息产业近几年发展十分迅速,因此对高频电感元件的要求也越来越高,各种元器件都在逐渐小型化、片式化、高频化,还需要提高其性能,降低工作低损耗等,所以这对制造电器元件所需的软磁铁氧体材料及磁芯元件的性能也有了更严格的要求。目前在软磁铁氧体中,高磁导率铁氧体材料和高频低功率损耗铁氧体材料已达到全部软磁铁氧体总产量的60%以上。高磁导率铁氧体材料是制作宽带变压器、脉冲变压器用抗电磁波干扰器件必不可少的材料之一;高频低功率损耗铁氧体材料则在高频小型化的开关电源中发挥极为重要的作用。而这些电器元件都在不断更新,所以软磁材料要想继续占据市场,也必须要做出技术上的突破。
改进材料的性能不仅要考虑宏观方面,更要从微观入手,微观影响并决定着宏观,尤其是磁性材料更是如此,其微观结构对宏观特性有着巨大的影响。在磁性材料方面,科学技术发展至今,量子力学已经达到了相当高的高度,而通过量子理论,已经可以对自旋有序材料进行解释,再加上量子理论与微磁学的结合,磁性材料的发展开始与纳米技术紧密相连。想要设计高性能超低损耗功率的铁氧体材料,就对材料的微观结构提出了要求:晶粒构造要精密均匀,这就对其制备工艺提出了严格的要求。在制备超低功耗功率铁氧体材料时,首先要选取合理的主配方,要有良好的烧结工艺,还要采用复合掺杂体系添加适量的微量元素,为了控制其显微结构,使晶粒的分布尽可能地窄,我们需要严格调整烧结温度和气氛,最后通过纳米结构控制技术来形成数量众多、面积巨大的高电阻晶界区;除此之外。我们还应该想办法提高晶粒的电阻率,从而抑制涡流损耗在高频状态下的迅速扩大[47]。
如果想要制备出的铁氧体材料具有频率特性好、磁导率高的特性,就应该严格控制材料的微观结构,如材料的晶粒尺寸应大而均匀,粒径分布要窄,晶界应直而均匀,还要在减少气孔,降低烧结体内部应力的同时,尽量增加畴壁数,以提高材料的起始磁导率。MnZn铁氧体的起始磁导率和损耗受微观结构的影响很大,所以在制备时应选用Kl和λs都小的材料,同时,还要通过使添加的微量元素来控制晶界的内部应力。在烧结时,一定要对烧结温度、烧结时间和烧结气氛进行严格的监控,同时还要防止锌挥发,一般通过采用烧结调节物来实现,这样才能使烧结体的微观结构具有密度高、晶粒大、晶粒尺寸均一的特性,才能获得优异的综合性能和高起始磁导率的铁氧体材料。