图3 样品A与样品B晶粒粒径分布

通过TEM-EDS分析了晶界附近的成份差异。由图4可看出，在晶粒生长均匀的A样品中，Bi、Si、Ca等基本在晶界附近析出；而在样品B中，Bi、Si、Ca等也分布到晶粒内部。由此可以断定，均匀的晶粒生长不仅使粒径分布窄，而且使微量元素高浓度地在晶界附近析出，结果烧结体内部应力变小，可获得较高的起始磁导率。

图4 晶界附近成份差异
3  晶界内应力对MnZn铁氧体磁导率的影响
一般认为，原材料的纯度、铁氧体磁芯的显微结构、晶粒大小及其粒径分布、Fe2+/Fe3+离子比、铁氧体内部及外部应力等对MnZn铁氧体的μi影响较大。
S.H.chen等[3]研究了铁氧体在烧结过程中的氧化还原所感应的内部应力对MnZn铁氧体μi~T曲线的影响。其首先研究了外加应力对φ14×8×7磁环电感影响。

图5(a)压应力（实线：无压力；虚线：通过绕组施加压应力）；(b)通过与外部涂覆有塑料的SiC球碰撞后，磁导率μi~T曲线
图6 平衡烧结氧分压对μi~T曲线影响

图7 冷却过程中氧分压对μi~T曲线影响

给磁芯施加外力有两种方法：一是绕制线圈时，加上5kg/cm2的固定压力；二是将环形磁芯埋在涂覆有塑料的sic球堆里机械振动2hr，这种操作相当于表面抛光工艺。
图5(a)，(b)分别对应于第一种和第二种施加压力的情况。其中图5(a)中实线表示未加应力，虚线表示施加应力。由图5(a)可以看出，施加应力后，μi的二峰温度T'smp降低为T'smp，同时最大起始磁导率μimax也明显降低。在T>T'smp范围内，μi值因外加压应力而明显降低，而在T＜T'smp范围内，μi值却明显增大。这种现象，可能是易轴和磁伸缩效应的改变。
由图5(b)可以看出，通过机械振动碰撞产生的压应力，导致μi~T2峰的温度由35℃降为10℃。在T≥10℃范围内，μi明显下降，而在T≤10℃范围内，μi却增大。
在确认了外应力对μi~T曲线的影响后，S.H.chen通过改变烧结过程中平衡烧结与冷却过程中的氧分压，从而诱使内部产生不同的内应力，来研究其对μi~T曲线的影响。
图6是样品分别在平衡氧分压0.04％和1.7％条件下（1300℃×6hr），以6℃/min冷却速率在N2气中冷却后的μi~T曲线。可以看出，在平衡氧分压0.04％条件下烧结样品，获得较高的μi，两种条件下μi~T二峰的位置没有改变。
我们知道，铁氧体中Fe2+/Fe3+离子比，主要是由氧分压来控制的。氧分压越高，则Fe2+/Fe3+离子比越小。但在这些样品中整个晶粒的Fe2+/Fe3+离子比是分布不均的，这是因为在快速冷却下，预计在晶界没有择优的氧化/还原过程。μi~T曲线的二峰位置没有改变，说明Fe2+/Fe3+离子比的变化，可以改变材料磁晶各向异性常数k1的大小，但并不明显改变k1与温度的依赖关系。
图7则是在铁氧体冷却阶段（冷却速度2℃/min），控制氧分压以调整沿样品晶界的Fe2+/Fe3+离子比（氧分压分别在化学正分、氧化、还原三种状态下）样品的μi~T曲线。可以看出，当冷却阶段氧分压保持在0.1％，以择优氧化晶界时，Tsmp移向低温侧，同时TsmpF的μi值明显降低（图7中曲线Ⅱ）；相反地，当在冷却阶段导入100％N2气以择优还原晶界时，Tsmp移向高温侧（图7中曲线Ⅲ）。
图7中曲线Ⅱ所示的Tsmp向低温方向偏移，正好与图6中样品经过压应力情况相同。关于这一点，可以通过Patrick[4]所报道的作解释。铁氧体的晶格系数会随着Fe2+/Fe3+离子比的减小而减小。在氧化气氛中冷却时，晶界附近材料层优先氧化，导致Fe2+/Fe3+离子比减小，从而使晶界附近的材料层收缩，对晶粒内部产生压应力。从而导致Tsmp移向低温，μimax下降。相反，在还原气氛中冷却，晶界附近的材料层优先还原，导致Fe2+/Fe3+离子比增大，从而使晶界附近材料层膨胀，对晶粒内部产生张应力，这就说明了为什么图7中曲线Ⅲ的Tsmp移向高温侧。
4  适应于封装和模压工艺的新型应力不敏感高μi铁氧体材料
现代通信工业迅速发展，已经使传统意义上的工作温度由0℃~70℃，拓展到-40℃~85℃要求铁氧体材料在如此宽的温度范围内，既要保持较高的磁导率，同时又要降低对应力的敏感性，由于电路的集成度越来越高，要求器件的体积越来越小。现在，不少厂家采用封装、模压技术以及流焊与再流焊技术。其中封装或模压对铁氧体将会产生较大的应力，导致磁导率大幅度下降，最大可达60％。
为此，W.L.Cai[5]开发了一种低应力敏感性高磁导率MnZn铁氧体材料。通常铁氧体磁芯会以多种方式受到应力的影响，例如：为了得到高精度的尺寸，磁芯表面往往需要研磨，从而在磁芯表面产生一种应力，这种应力使磁芯表面磁导率急剧下降，并使磁芯表层下面的部份受到一种张应力的作用。在高μi材料中，为了得到高磁导率，磁晶各向异性常数已经很低，但在应力较大的场合，应力各向异性将通过磁滞伸缩大大降低材料磁导率。对于研磨过的铁氧体磁芯，在影响磁导率方面，应力将扮演最重要的角色，它通常会改变μi~T曲线形状。

图8 由传统材料及新开发材料制成的φ3.43×1.78×2.03mm磁环在轴向压力下磁导率的变化

图8是由传统材料及新开发材料制成的φ3.43×1.78×2.03mm磁环在不同的轴向压力下磁导率的变化。与传统高磁导率MnZn铁氧体材料相比，在相同的轴向压力下，新开发材料的磁导率下降幅度要大大降低。

图9 由传统材料及新研发材料制成的φ3.94×2.24×2.01mm磁环在轴向压力下磁导率的变化

图9是由传统材料及新开发材料制成的φ3.94×2.24×2.01mm磁环，在不同的轴向压力下磁导率的变化。显然，新开发材料磁导率对应力具有较低的敏感性。
5  适用于宽带变压器的应力不敏感铁氧体材料
现代通信技术，如XDSL、LAN等需要大量高性能宽带铁氧体材料与磁芯。由于铁氧体器件在制造过程中，需要经过绕线、夹紧固定或封装等工序，从而在铁氧体磁芯中产生应力，这些应力往往对铁氧体磁芯电磁性能影响很大。
Helko Meuche等[6]通过对由不同高μi材料制成的铁氧体磁环施加轴向压力和等静压力，以研究压力对电磁性能的影响。其中轴向压力模拟器件在加工过程中对磁芯的夹紧固定，而等静压力则模拟磁芯封装过程。

图10 起始磁导率随等静压力的变化（T=25℃，f=10kHZ，B=1mT）
图10则是由三种不同高μi材料制成的磁环在不同等静压力下，起始磁导率的变化情况。
表1 不同宽带铁氧体材料的磁导率及在等静压力下材料常数k与相关系数

表1则列出这三种材料的起始磁导率，以及由图10计算出的k值及相关系数。由图10可以看出，由T57材料制成的磁环，其起始磁导率受压力影响最小。
起始磁导率对压力敏感性可由下式表示：