68 北京科技大学学报 第33卷 将M一H曲线转化为M一1任曲线，即式(3) 式中，K和K为常数，为工作频率，d为晶粒半径，P 可以转化为： 为电阻率，B为饱和磁通密度， 1 M=-M,b7+M. (5) 以往大量研究工作已证明，对于工作在1MHz 频率以下的NZn功率铁氧体，其剩余损耗在整个损 然后选取处于趋近饱和阶段的点，作出其M一 耗中所占的比例非常小，基本上可以忽略)，因此 1曲线，将曲线上的点进行线性拟合，求出该曲 所产生的功率损耗主要由磁滯损耗和涡流损耗 线在M轴上的截距和斜率.截距为该NZ铁氧体 构成 的饱和磁化强度M.·另外由式(4)和(5)不难得到 为了能确定掺Co+的Nz铁氧体的功率损耗 斜率G和常数b之间满足如下关系式： 在一40~200℃温度范围内如何变化，这里把总损 b=-G M (6) 耗分为磁滞损耗和涡流损耗，然后分别讨论两种损 耗随温度的变化·式(7)可以简化为： 将已求得的常数b和饱和磁化强度M代入式(4)， 可求得磁晶各向异性常数K B作P什p.=KK+KEf =A+Bf(8) 因此依据以上公式可得不同Co含量的NZn 其中，A=KB,B=KBfR可见，在保持B不 功率铁氧体样品磁晶各向异性常数K与温度的关 变时，AB均是与频率无关的常数，由此可以得出， 系如图5所示. P一埕线性关系，其斜率为By轴截距为A从 而可以分别得到磁滞损耗和涡流损耗.并在10mT 一=0 -0·x=0.01 1MHz的条件下对磁滞滯损耗和涡流损耗与温度的关 4- a-=0.02 .A -9x=0.03 系作图，分别如图6和图7所示. 滋 w. 。-仁一 200 B=10 mT./=1 MHz 三 -1-=0 后160 -0-=0.01 心=0.02 --x=0.03 兰120 -8■ 动103动 -40 0 40 80 120 160200 T/℃ 80 图5样品的磁晶各向异性常数温度关系图 40 Fig 5 Tenperature dependence ofmagnelocrystalline anisotmopy con- stant of the samples -40 4080120160200 T7℃ 从图5可以看出：适量添加的C。进入尖晶石 图6样品的磁滞损耗温度关系图 晶体中的八面体晶位当中，产生较大的正磁晶各向 Fig 6 Tamperatume dependence of hysteresis loss of he samples 异性o),弥补NZn铁氧体本身负的磁晶各向异性 常数，使样品的磁晶各向异性常数在较宽的温度范 B =10 mT.f=1 MHz 围内减少，从而改善样品磁导率温度特性；但当过量 160 ■ 添加C0+(如x=0.03)时，晶粒出现异常长大且不 均匀，使得畴壁移动产生的磁导率所占的比例减少， 导致样品的磁导率温度稳定性急剧变差山.另外， 守岁总：当治会心 -■一x=0 由于C0是沿着[111]方向排列的，在局部外斯场 0…x=0.01 …心-x=0.02 或外磁场下，随着C。的添加，附近的阳离子空位 40 x=0.03 相应增多，产生诱导局部单轴各向异性，使得起始磁 导率下降 -40 0 4080120160 200 T℃ NZn功率铁氧体材料的功率损耗P由磁滞损 图7样品的涡流损耗温度关系图 耗P、涡流损耗P和剩余损耗P三部分组成，其表 Fig 7 Tanperature dependence of eddy curent bss of the smples 示式为： P.-P.+P.+P,-K.cKBfd+P,(7) 图6是在相同主配方和工艺条件下，测试频率 为1MHzB.为10mT测试温度在-40~200℃范围北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 将 Ｍ－Ｈ曲线转化为 Ｍ－1／Ｈ 2 曲线‚即式 （3） 可以转化为： Ｍ＝－Ｍｓｂ 1 Ｈ 2＋Ｍｓ （5） 然后选取处于趋近饱和阶段的点‚作出其 Ｍ－ 1／Ｈ 2曲线．将曲线上的点进行线性拟合‚求出该曲 线在 Ｍ轴上的截距和斜率．截距为该 ＮｉＺｎ铁氧体 的饱和磁化强度 Ｍｓ．另外由式 （4）和 （5）不难得到 斜率 Ｇ和常数 ｂ之间满足如下关系式： ｂ＝－ Ｇ Ｍｓ （6） 将已求得的常数 ｂ和饱和磁化强度 Ｍｓ代入式 （4）‚ 可求得磁晶各向异性常数 Ｋ1． 因此依据以上公式可得不同 Ｃｏ 3＋含量的 ＮｉＺｎ 功率铁氧体样品磁晶各向异性常数 Ｋ1与温度的关 系如图 5所示． 图 5 样品的磁晶各向异性常数--温度关系图 Ｆｉｇ．5 Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｍａｇｎｅｔｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅａｎｉｓｏｔｒｏｐｙｃｏｎ- ｓｔａｎｔｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓ 从图 5可以看出：适量添加的 Ｃｏ 3＋进入尖晶石 晶体中的八面体晶位当中‚产生较大的正磁晶各向 异性 ［10］‚弥补 ＮｉＺｎ铁氧体本身负的磁晶各向异性 常数‚使样品的磁晶各向异性常数在较宽的温度范 围内减少‚从而改善样品磁导率温度特性；但当过量 添加 Ｃｏ 3＋ （如 ｘ＝0∙03）时‚晶粒出现异常长大且不 均匀‚使得畴壁移动产生的磁导率所占的比例减少‚ 导致样品的磁导率温度稳定性急剧变差 ［11］．另外‚ 由于 Ｃｏ 3＋是沿着 ［111］方向排列的‚在局部外斯场 或外磁场下‚随着 Ｃｏ 3＋的添加‚附近的阳离子空位 相应增多‚产生诱导局部单轴各向异性‚使得起始磁 导率下降 ［12］． ＮｉＺｎ功率铁氧体材料的功率损耗 ＰＬ由磁滞损 耗 Ｐｈ、涡流损耗 Ｐｅ和剩余损耗 Ｐｒ三部分组成‚其表 示式为： ＰＬ＝Ｐｈ＋Ｐｅ＋Ｐｒ＝ＫｈＢ 3 ｍｆ＋ ＫｅＢ 2 ｍｆ 2ｄ 2 ρ ＋Ｐｒ （7） 式中‚Ｋｈ和 Ｋｅ为常数‚ｆ为工作频率‚ｄ为晶粒半径‚ρ 为电阻率‚Ｂｍ为饱和磁通密度． 以往大量研究工作已证明‚对于工作在 1ＭＨｚ 频率以下的 ＮｉＺｎ功率铁氧体‚其剩余损耗在整个损 耗中所占的比例非常小‚基本上可以忽略 ［13］‚因此 所产生的功率损耗主要由磁滞损耗和涡流损耗 构成． 为了能确定掺 Ｃｏ 3＋的 ＮｉＺｎ铁氧体的功率损耗 在 －40～200℃温度范围内如何变化‚这里把总损 耗分为磁滞损耗和涡流损耗‚然后分别讨论两种损 耗随温度的变化．式 （7）可以简化为： ＰＬ／ｆ＝Ｐｈ／ｆ＋Ｐｅ／ｆ＝ＫｈＢ 3 ｍ ＋ ＫｅＢ 2 ｍｆｄ 2 ρ ＝Ａ＋Ｂｆ （8） 其中‚Ａ＝ＫｈＢ 3 ｍ‚Ｂ＝ＫｅＢ 2 ｍｄ 2／ρ．可见‚在保持 Ｂｍ不 变时‚Ａ、Ｂ均是与频率无关的常数．由此可以得出‚ ＰＬ／ｆ－ｆ呈线性关系‚其斜率为 Ｂ‚ｙ轴截距为 Ａ‚从 而可以分别得到磁滞损耗和涡流损耗．并在 10ｍＴ、 1ＭＨｚ的条件下对磁滞损耗和涡流损耗与温度的关 系作图‚分别如图 6和图 7所示． 图 6 样品的磁滞损耗--温度关系图 Ｆｉｇ．6 Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｓｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓ 图 7 样品的涡流损耗--温度关系图 Ｆｉｇ．7 Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｌｏｓｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓ 图 6是在相同主配方和工艺条件下‚测试频率 为 1ＭＨｚ、Ｂｍ为10ｍＴ、测试温度在 －40～200℃范围 ·68·