2)利用不同系列合金,正负温度等效互相补偿来提高稳定性;时效处理,进行人工老化(时效温度比工作温度高30~50摄氏度);温度 循环处理,在比工作温度范围宽的温度,反复循环多次;交流退磁处理,在比干扰场稍大的交流磁场中退磁;正确选择永磁体的工作点;利用热磁合金进行外补偿,可以提高温度稳定性;
3) 对于稀土永磁材料除了上述措施外还可采用如下措施:提高合金本身的耐蚀性;磁体表面形成保护膜;降低环境温度。
12.简述Fe、Ni、Co的晶体结构(要求画出示意图)和磁性
13.Si的加入对Fe-Si合金磁性的影响。
答: ①硅的加入可以降低磁滞损耗,提高磁导率;这主要是由于硅的加入使铁硅合金的磁晶各向异性常数、饱和磁致伸缩系数下降; ②饱和磁感应强度和居里温度均随含硅量的增加而下降;这主要是由于Si为非磁性离子。 14.提高金属永磁材料稳定性可采用哪些措施。
15.简述金属软磁材料磁化机制,同时说明提高其起始磁导率的方法和措施。
16. 比较永磁材料AlNiCo系列、SmCo系列和NdFeB系列的矫顽力机理。同时 从成分、结构和工艺上说明如何保证获得高的永磁特性。
共3页,第6页
19. 请简要说明金属铁磁性软磁材料与铁氧体软磁材料的优缺点。 答案:
金属软磁材料的优点:(1分)
(1)饱和磁化强度高;(2)磁性能温度稳定性高;(3)居里温度高;(4)易于机械加工;
金属软磁材料的缺点:(1分)
(1)价格高;(2)以腐蚀;(3)电阻率低;(3)不适合高频应用
铁氧体软磁材料的优点:(1分) (1)价格低;(2)制备方法简单、多样;(3)电阻率高,可在高频下使用;(4)耐化学腐蚀;
铁氧体软磁材料的缺点:(2分)
(1)饱和磁化强度低;(2)居里温度低;(3)磁性能温度稳定性差;(4)难机加工;
20. 如何降低软磁铁氧体在高、低场应用条件下的磁滞损耗?
答: 磁滞损耗是指软磁材料在交变场中存在不可逆磁化而形成磁滞回线所引起的被材料吸收掉的功率。
在低场下主要是防止不可逆磁化过程的产生。主要从以下两方面考虑:①与提高磁导率的方法一致,但要注意不可逆磁化的出现;②但主要采用不提高磁导率不一样的方法,如:晶粒细小、完整、均匀;晶界相对较厚,气孔少。 在高场下加速不可逆磁化的发生,使磁滞回线面积① 配方原则:k1→0, ls → 0原料要求纯,活性好,与提高磁导率的方法一致(高μ材料);②工艺原则:高密度,较大晶粒,均匀,完整,无异相掺杂,内应力小;晶界薄而整齐,气孔少;与高Bs材料基本一致。
22. 磁性材料中存在哪些可能的各向异性?
23. 从永磁材料和其它磁性材料的性能指标最主要的区别来看,主要是永磁材料具有较高的矫顽力,它是获得永磁特性的主要原因。因此,人们常依据造成高矫顽力的机理来划分永磁材料。请问可以分成哪5类?
共3页,第7页
答案:(每个1分) (1)淬火硬化型磁钢 (2)析出硬化型磁钢 (3)时效硬化型磁钢 (4)有序硬化型磁钢 (5)单畴微粉型永磁
24. 表征软磁材料性能的指标有哪些?
25.表征永磁材料性能的指标有哪些?
26.Nd-Fe-B是何种磁性材料,它的显微结构特点是怎样的?
27. 请简述晶粒大小对常规磁性材料和纳米晶磁性材料性能的影响,并说明为什么。
28. 对永磁材料基本性能的要求有哪些?
五、计算分析题(20分,每题10分)
已知一种Ni-Zn铁氧体软磁材料,其配方为:Fe2O3=50mol%,NiO=25mol%,CoO=5mol%,ZnO= 20mol%。 请计算及分析:
① 制备10Kg材料需各种原料分别为多少? ② 写出该材料的化学分子式与占位结构分布式; ③ 说明Co2+含量变化对其截止频率有何影响?
共3页,第8页
注:分子量:Fe2O3=159.7, NiO=74.7 CoO=75, ZnO=81.4
答:
① W总=0.5 ×159.7+0.25 ×74.7+0.05×75+0.2×81.4=(g) 制备1Kg材料需Fe2O3为:1×(0.5 ×159.7/)= (Kg); 需NiO为:1×(0.25×74.7/)= (Kg); 需CoO为:1×(0.05×75/)= (Kg); 需ZnO为:1×(0.2×81.4/)=(Kg);
② 设化学式为:ZnαNiβCoγFeδO4
则 α+β+γ+δ=3 (1) α:β:γ:δ=20:25:5:100 (2) 又设Fe 2+的含量为x
α×2 +β×2 +γ×2 + x×2 +(δ-x)×3 =8 (3) 联立(1)(2)(3)式,得 α=;β=;γ=;δ= ;x=
故该材料的化学式为:ZnNiCo1Fe2O4
占位结构结构分布式为:(Zn Fe )[Ni Co Fe )O 4
Co2+含量增加有利于提高Ni-Zn铁氧体截止频率。
2+
3+
2+
2+
3+
2-
2. 有两种Ni-Zn铁氧体软磁材料分别为Ni0.7Zn0.3Fe2O4和Ni0.6Zn0.4Fe2O4,(注:①分子量:Fe2O3=159.7,NiO=74.7,CoO=75,ZnO=81.4;②离子磁矩:Ni2+=2.3μB,Fe3+=5μB,Fe2+=4μB ③常量:N×μB ×103=5585)请计算及分析: 1)写出两种材料的占位结构分布式; 2)计算两种材料0K时的比饱和磁化强度;
3)比较两种材料的起始磁导率,截止频率和居里温度的高低(不考虑微观形貌的影响),同时简要说明原因。
共3页,第9页
3. Ni-Zn铁氧体的化学式为Zn0.45Ni0.40Co0.05Fe2.1O4,请计算其饱和磁化强度;同时分析Ni2+增加Zn2+减少对其饱和磁化强度及起始磁导率的影响(不考虑工艺因素的影响)。
已知密度为5g/cm3,Co2+=3.7μB, Ni2+=2.3μB, Fe3+=5μB, Fe2+=4μB; 常量:N×μB ×103=5585,分子量:Fe2O3=160, CoO=74.9,NiO=74.7, ZnO=81.4, FeO=71.6。
解:
占位结构结构分布式为:
22 232
(Zn 2+0.45Fe 3+ 0.55)[Ni + 0.4Co +0.05 Fe+ 0.1Fe + 1.45]O-4
分子量M=160×1+0.45×81.4+0.4×74.7+0.05×74.9+0.1×71.6 =237.4 (g) (1分) 分子磁矩nB=│0.55×5-0.4×2.3-0.05×3.7- 0.1 ×4- 1.45 ×5│=6.005(μB) (2分) 则比饱和磁化强度σs= N×μB ×nB×103/M=5585×6.005 /237.4=141.27(Am2/kg)小 饱和磁化强度Ms=σs×d=142.27 Am/kg×5g/cm=7.06×10(A/m) (1分)
当Ni增加Zn减少时,其饱和磁化强度将会降低,起始磁导率将会减小。(2分)这主要是由于A位的磁性离子增加,B位的磁性离子减少,分子磁矩减少,分子磁距减小,导致饱和磁化强度降低;同时随着Ni增加Zn减少,磁晶各向异性常数将会增大,磁导率将会降低。
2+
2+
2+
2+
2
3
5
4. 已知一种Ni-Zn铁氧体软磁材料,其配方为:Fe2O3 = 40 mol%,NiO = 30 mol%,CoO = 15 mol%,ZnO = 15 mol%。 请计算及分析:
(1) 制备1Kg材料需各种原料分别为多少? (2) 写出该材料的化学分子式与占位结构分布式; (3) 并说明Co2+含量对Ni-Zn铁氧体截止频率的影响?
(4) Mn-Zn铁氧体也是一类重要的软磁铁氧体材料,请问Ni-Zn和Mn-Zn铁氧体的性能差别有哪些?
注:分子量:Fe2O3 = 159.7, NiO = 74.7, CoO = 75, ZnO=81.4
共3页,第10页