铁氧体的晶体结构

铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物．目前恢氧体的种类繁多，性能各异，但从晶体结构来说，土要有三种类型：尖晶石型、磁铅石型和石榴石型．铁氧体为什么会有磁性?为什么用某些磁性很弱的原料，按适当的比例配合，经过一定的加工，会显示出很强的磁性呢？这是因为铁氧体的磁性与晶体结构有着密切的天系，所以必须进一步研究铁氧休的结晶状态．
本章着重讨论铁氧体的晶体绍构、离子久晶体中的分布以及对材料性能的影响．重点介绍尖晶石型结构，对其他两种类型只作一般说明．希望能对铁氧体的晶体结构特点、离子的分布状态行一定了解，以便有效的保证产品的稳定性和一致性．
尖品石型品体结构的一个晶胞共有56个离子，相当广8Fe2O4，其小有24个金属离子，32个氧离子．由于晶脑中的离子很多，结构较复杂，不易全部画出．图2.1表示丁部分金届离子在昆胞少的分布．佰个晶脑实际上可以分为8个小立方体，这8个小立方休又分为两类每种各有4个；铸两个共边的小立方体是同艾的，仍明个共面的小立方体分届325F同进歼的结构．

 

 
在每个不同类型的小立方休内都行4个氧离子．在8个小立方体小，氧离于部位十体对角线点至顶的中心．由于氧离子比铰大，金届离子比较小，而以氧离子作为密堆积结构，金质离子都填充在氧离子密堆积的空隙．氧离子之间存在两种空隙：即八面体空隙和四面休空隙(见图2.2)．八百休空隙被六个氧离广包围，出六个氧离子中心联织构成八个三角形平面，而称八面你，其空隙较大，也称为B位．四面体空隙则是由四个闰离子包围而形成的，四个氧离于巾心的联线构成四个三角形平面，日：以称四面体，其空隙饺小，也称为d位．
 

 
 
在尖晶石晶脑巾，氧离子密堆积后构成了64个四面体空隙和32个八面体空隙，所以一个晶胞丈有96个空隙．但是每个品胞的尖晶石型铁氧休共有8个MeFe204分子，由于化学价平衡的结果，只有8个金属离子Me占A位(也称为8a)16个金属离子Fe占B位(也称为16d)．就是说只有24个空隙被金属离子填充，而72个空隙是缺位．这种缺位是由离子司化学价的平衡作用等因素所决定的，但却易于用其他金属离：严填充初替代，为铁匀休的掺杂改性提供了有利条件，也是尖晶石型钦氧体可以制备成具有各种不同性能的软磁、矩磁、旋磁、压隘材料，得致极其广泛应用的结构基础．
四面体和八面体小间的空隙究竟有多大呢9这既和具体材料山和氧离子在晶胞中位移的大小都有关．在理想情况下，氧离广作为无任何形变的刚性球，可以排成面心立方点阵．前面已经提到氧离子位别、立方体(也称子晶格或次晶格)对角纹点至顶点的中心，也就是在对角线的3/4处(见图2.3)．如以点阵常数为单位，则氧离子的这个位置相当的座标为3/8．达可由氧离子和小立方体的一个面之间的眶离算出．如用座标值U表示氧离子的位置(U称为氧参量)，则理

 
 
 

 
 
在生产实际小金属离子友尖晶石结构市的分布是比较复杂的，影响因素包饺多．一般认为金属离子在A、B位置J：的分布和离子半径、电子层结构、离子间价键的平衡作用以及离子的有序现象(即离于自发的个规则排列趋势)等闲萦有关，它是晶体站构内部各种矛盾对立统一的结果．在实践和理论分肝的基础k，下面仪就金届离子在尖品石结构中外布的某些倾向作扼要的归纳。
金属离子占据A、B位置的趋势是各种因素的综合
平衡的结果．一般认为尖晶石结构中的B位比A位大，所以离子半径大的倾向于占B位，离子半径小故倾向于占A位。也较差．所以生产中常用高温淬火的方法生产ZnFe2O和MgFez04．可见表面看来金属离子的分布极为复杂，影响因素也较多．但是通过现象看本质，金属离子的分布还是有一定规律性的．几种尖晶石型铁氧体在平衡态时的金届离子分布以及其他参数见表2.2．
前面讨论了单纪分尖晶Zf型铁氧体的晶体结构．如果将两种或AV种以上的正刑成反型的咆组分尖品心钦氧体按一定比例混合，即可配制成满足各种不同性能要求的尖晶石织复合铁氧体．各种单组分尖昆石铁绍体是由两种金属离产组成的．虽然这两种金属离子可以合不同的离子价，并且可以，U不同的比例组成固解体.
由于金届离子的化学价很不相同，各种尖吊石型铁氧体具有不同的形式．各种不同形式的铁气体也可以看成是由于不同化学价的金属离子互相置换的结果，置换前后的化学价和金属离子数必颁相等．d1各种不问化学价的金偶离子所组成的各种铁氧体和各种金届离子的半径列于表2．3和2．4．

 

总之，六角品系碰铅石结构的铁氧休相立方品系尖晶石结构的铁氧体有很大的不同．磁铅石结构的品格常数ca，且由于O—重复次数和Bk离子层出现的间隔不同，结构上有各种不同类型，而在应用上有很大特点，既可作为硬磁材料，又可作为基高频软磁材料，应用饺为广泛．http://www.dgzhenghang.net