鐵氧體的晶體結構

鐵氧體是一種具有鐵磁性的金屬氧化物．目前恢氧體的種類繁多，性能各異，但從晶體結構來說，土要有三種類型：尖晶石型、磁鉛石型和石榴石型．鐵氧體為什么會有磁性?為什么用某些磁性很弱的原料，按適當的比例配合，經過一定的加工，會顯示出很強的磁性呢？這是因為鐵氧體的磁性與晶體結構有著密切的天系，所以必須進一步研究鐵氧休的結晶狀態．
本章著重討論鐵氧體的晶體紹構、離子久晶體中的分布以及對材料性能的影響．重點介紹尖晶石型結構，對其他兩種類型只作一般說明．希望能對鐵氧體的晶體結構特點、離子的分布狀態行一定了解，以便有效的保證產品的穩定性和一致性．
尖品石型品體結構的一個晶胞共有56個離子，相當廣8Fe2O4，其小有24個金屬離子，32個氧離子．由于晶腦中的離子很多，結構較復雜，不易全部畫出．圖2.1表示丁部分金屆離子在昆胞少的分布．佰個晶腦實際上可以分為8個小立方體，這8個小立方休又分為兩類每種各有4個；鑄兩個共邊的小立方體是同艾的，仍明個共面的小立方體分屆325F同進殲的結構．

 

 
在每個不同類型的小立方休內都行4個氧離子．在8個小立方體小，氧離于部位十體對角線點至頂的中心．由于氧離子比鉸大，金屆離子比較小，而以氧離子作為密堆積結構，金質離子都填充在氧離子密堆積的空隙．氧離子之間存在兩種空隙：即八面體空隙和四面休空隙(見圖2.2)．八百休空隙被六個氧離廣包圍，出六個氧離子中心聯織構成八個三角形平面，而稱八面你，其空隙較大，也稱為B位．四面體空隙則是由四個閏離子包圍而形成的，四個氧離于巾心的聯線構成四個三角形平面，日：以稱四面體，其空隙餃小，也稱為d位．
 

 
 
在尖晶石晶腦巾，氧離子密堆積后構成了64個四面體空隙和32個八面體空隙，所以一個晶胞丈有96個空隙．但是每個品胞的尖晶石型鐵氧休共有8個MeFe204分子，由于化學價平衡的結果，只有8個金屬離子Me占A位(也稱為8a)16個金屬離子Fe占B位(也稱為16d)．就是說只有24個空隙被金屬離子填充，而72個空隙是缺位．這種缺位是由離子司化學價的平衡作用等因素所決定的，但卻易于用其他金屬離：嚴填充初替代，為鐵勻休的摻雜改性提供了有利條件，也是尖晶石型欽氧體可以制備成具有各種不同性能的軟磁、矩磁、旋磁、壓隘材料，得致極其廣泛應用的結構基礎．
四面體和八面體小間的空隙究竟有多大呢9這既和具體材料山和氧離子在晶胞中位移的大小都有關．在理想情況下，氧離廣作為無任何形變的剛性球，可以排成面心立方點陣．前面已經提到氧離子位別、立方體(也稱子晶格或次晶格)對角紋點至頂點的中心，也就是在對角線的3/4處(見圖2.3)．如以點陣常數為單位，則氧離子的這個位置相當的座標為3/8．達可由氧離子和小立方體的一個面之間的眶離算出．如用座標值U表示氧離子的位置(U稱為氧參量)，則理

 
 
 

 
 
在生產實際小金屬離子友尖晶石結構市的分布是比較復雜的，影響因素包餃多．一般認為金屬離子在A、B位置J：的分布和離子半徑、電子層結構、離子間價鍵的平衡作用以及離子的有序現象(即離于自發的個規則排列趨勢)等閑縈有關，它是晶體站構內部各種矛盾對立統一的結果．在實踐和理論分肝的基礎k，下面儀就金屆離子在尖品石結構中外布的某些傾向作扼要的歸納。
金屬離子占據A、B位置的趨勢是各種因素的綜合
平衡的結果．一般認為尖晶石結構中的B位比A位大，所以離子半徑大的傾向于占B位，離子半徑小故傾向于占A位。也較差．所以生產中常用高溫淬火的方法生產ZnFe2O和MgFez04．可見表面看來金屬離子的分布極為復雜，影響因素也較多．但是通過現象看本質，金屬離子的分布還是有一定規律性的．幾種尖晶石型鐵氧體在平衡態時的金屆離子分布以及其他參數見表2.2．
前面討論了單紀分尖晶Zf型鐵氧體的晶體結構．如果將兩種或AV種以上的正刑成反型的咆組分尖品心欽氧體按一定比例混合，即可配制成滿足各種不同性能要求的尖晶石織復合鐵氧體．各種單組分尖昆石鐵紹體是由兩種金屬離產組成的．雖然這兩種金屬離子可以合不同的離子價，并且可以，U不同的比例組成固解體.
由于金屆離子的化學價很不相同，各種尖吊石型鐵氧體具有不同的形式．各種不同形式的鐵氣體也可以看成是由于不同化學價的金屬離子互相置換的結果，置換前后的化學價和金屬離子數必頒相等．d1各種不問化學價的金偶離子所組成的各種鐵氧體和各種金屆離子的半徑列于表2．3和2．4．

 

總之，六角品系碰鉛石結構的鐵氧休相立方品系尖晶石結構的鐵氧體有很大的不同．磁鉛石結構的品格常數ca，且由于O—重復次數和Bk離子層出現的間隔不同，結構上有各種不同類型，而在應用上有很大特點，既可作為硬磁材料，又可作為基高頻軟磁材料，應用餃為廣泛．http://www.jsfm937.cn