电子材料基础试题及答案

1、一、填空题（共10分，共20空，每空0.5分）4、品质因数是反映软磁材料在交变磁化时能量的_贮能_和_损耗_的性能。5、铁氧体材料按其晶体结构分为_尖晶石铁氧体_、_石榴石铁氧体_ 和_磁铅石（或六角晶系） 铁氧体。6. 磁性材料材料在交变磁场中产生能量损耗，称为 磁损耗 。磁损耗包括三个方面涡流损耗、磁滞损耗 和 剩余损耗。7. 永磁材料的一个重要的性能指标为 磁能积 ，其单位为MGOe。二、名词解释（ 共12分） 3、氧参数（3分）描述尖晶石铁氧体单位晶胞中氧离子真实位置的一个参数（1分），是指氧离子与小立方（又名子晶格）中最远一个面的距离（2分）。4、饱和磁化强度（3分）磁体在饱和磁化状

2、态（磁矩平行排列）时（1分），定义单位体积内磁体的磁矩矢量和为饱和磁化强度（2分）。（也可用公式表示）三、辨析题（共8分）2、磁晶各向异性常数K1为磁性材料的内禀磁特性，只与材料的成分有关。故对Fe-Ni合金，只要其成分相同，其K1值都相同。请判断上面说法的对错，同时说明原因。答：不对，磁晶各向异性常数K1为材料的内禀磁特性，除与材料的成分相关外，还与其结构相关。（2分）对成分相同Fe-Ni合金，当热处理工艺不同时，其结构、显微组织将会不同,所以其K1值就有可能不相同。（2分） 四、问答题（共50分）3、什么叫固溶体？简述固溶体的分类及影响固溶度的主要因素。（5分）固溶体：固态条件下，一种组分

3、内溶解了其它组分而形成的单一、均匀的晶态固体。（0.5分） 分类： 按溶质原子在溶剂晶体中的位置来分类：置换型固溶体（0.5分）；填隙型固溶体（0.5分）； 按照溶解度：无限固溶体（或连续固溶体）（0.5分）；有限固溶体（或不连续固溶体）（0.5分）。影响溶质原子在溶剂晶格中的溶解度的主要因素： 晶体结构（0.5分） 离子大小（0.5分） 电负性（0.5分） 温度（0.5分） 离子电价（0.5分）6、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。（6分）答：对于常规磁性材料而言，晶粒直径越小，矫顽力越大，一般成Hc µ 1/D的关系(D 为晶粒直径)。这是因为

4、晶粒越小，相同体积内的材料含有的晶界数目越多。而晶界是畴壁位移所受阻力来源之一，晶界越多，畴壁位移过程将受到更多的阻力，从而导致矫顽力增大；（3 分，其中能说明理由的给2分）对纳米晶而言，晶粒越小，矫顽力越小。根据随机各向异性理论，纳米晶材料的等效磁晶各向异性常数<K>可以表述如下： ，其中Kc 为常规晶粒尺度下的磁晶各向异性常数，N为晶粒临界尺度（小于该尺度矫顽力不再遵循上述规律）内纳米晶的数目。晶粒越小，临界尺度内的纳米晶数目越多，N值越大，从而使矫顽力越小，从而使得矫顽力一般遵循Hc µ D6 的关系。（3 分，其中能说明理由的给2分） 7、下图为一种软磁材料的磁化

5、曲线和磁滞回线（M-H），请在图中分别标出Ms、Mr,、Hc 和起始磁导率mi，并指出哪些是内禀磁参数？同时说明磁性材料的磁化机制。（7分）答：Ms、Mr,、Hc 和起始磁导率mi标注见下图。（4分）其中，Ms为内禀磁参数。（1分）磁性材料的磁化机制主要包括畴壁位移和磁畴转动。（2分）8、 如何提高永磁材料的Hc？（7分）永磁材料的矫顽力是磁感应强度B=0所需的磁场值称为BHc；使磁感应强度M=0所需的磁场值称为MHc。（1分）如果Hc是由壁移机制决定的，可在合金内增加应力梯度及非磁性相来增加Hc；（3分）若Hc是由畴转过程决定的，则磁畴在不可逆转动过程中受到的阻力就是Hc值的度量。这时依赖于

6、造成单畴粒子或弥散的单畴脱溶相及其三种各向异性（磁晶、应力及形状）来增加畴转的阻力，从而获得高的Hc值。（3）分9、请问下列材料中，哪些是硬磁材料，哪些是软磁材料。区分它们的主要磁性能参数是什么？(1) SrFe12O19； (2) Supermalloy; (3) Sm2Co17； (4) Fe-Si； (5) FINEMENT; (6) NiZn尖晶石铁氧体； (7) AlNiCo；(8) a-Fe；(9) NdFeB； (10) 非晶FeSiB合金；答：属于软磁材料的有：2， 4，5，6，8，10；属于硬磁材料的有：1，3，7，9（答对每个给0.3 分，共3分）区分它们的主要磁学参数是：

7、矫顽力 （2 分）五、计算题（共20分）2、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%。(10分)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解：1） W总=0.

8、4 ×159.7+0.3×74.7+0.15×75+0.15×81.4=109.75制备1Kg材料需Fe2O3为:1×(0.4 ×159.7/109.75)=0.582(Kg);需NiO为: 1×(0.3×74.7/109.75)=0.204(Kg); 需CoO为: 1×(0.15×75/109.75)=0.103(Kg); 需ZnO为: 1×(0.15×81.4/109.75)=0.111(Kg); （2分）2）设化学式为：ZnNiCoFeO4则 =3 （1） ：=15：30：15：80 （2）联立（1）（2）（3）式，得 = 9/28； = 18/28 = 9/14； = 9/28； = 48/28 = 12/7；故该材料的化学式为：Zn9/28Ni9/14Co9/28Fe12/7O4占位结构结构分布式为：（Zn 2+9/28Fe 3+18/28）Ni 2+18/28Co 2+9/28 Fe 3+30/28）O 2-4（3分）3） 随Co2+含量的增加其截止频率会增加，主要由于磁晶各向异性增在所造成的。（2分）4）