磁性材料的介绍

复合材料研究所磁性材料2016.12.19复合材料研究所一、材料的磁性二、软磁材料三、硬磁材料四、磁记录材料五、纳米磁性材料主要内容复合材料研究所什么是磁性材料？磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。通常认为，磁性材料是由过渡元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。实验证明，任何物质在外界磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同而已。复合材料研究所磁性材料拥有数千年应用历史，如今更与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。磁性材料是高科技发展的重要分支之一。一个国家的磁性材料能反映其技术发展水平，对这种材料的需求量能反映一个国家的经济状况和平均生活水平。复合材料研究所磁性的来源一、材料的磁性磁学是一门既古老又年轻的学科，磁学基础研究与应用的需求互相促进，在国防和国民经济中起着重要作用。早期观点•安培分子电流：在磁介质中分子、原子存在着一种环形电流(分子电流)，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体；在磁场中，分子电流沿磁场方向排列，显磁性。•磁荷：磁介质的最小单元是磁偶极子；介质处于磁场中产生一个力矩，各磁偶极子在一定程度上沿着磁场方向排列，显磁性。复合材料研究所现代观点物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性。原子的磁矩电子磁矩轨道磁矩自旋磁矩原子核磁矩：约为电子磁矩1/2000材料的磁性主要来源于电子的轨道磁矩和自旋磁矩。复合材料研究所磁矩m：表征磁性物体磁性大小的物理量，磁矩愈大，磁性愈强，即物体在磁场中所受的力也大。磁矩只与物体本身有关，与外磁场无关。磁化强度M：衡量物质有无磁性或磁性大小的物理量，定义为物质单位体积中的磁矩大小，矢量，由S极指向N极。磁场强度H：指外界磁场的大小，也是一个矢量，由S极指向N极，磁场强度H一般是由导体中的电流或者永磁体产生。磁化率χ：磁化强度M与磁场强度H的比值称为磁化率，即χ＝M/H，表征物质磁性的大小。磁学基本参量复合材料研究所磁感应强度B：B=μ0(H+M)，单位：特斯拉(T)或韦/米2(Wb/m2)。μ0是真空磁导率，μ0=410-7H/m。在真空中(M=0)，当磁场强度H为(107/4)A/m时，相应的磁感应强度为1T。磁导率μ：μ=B/Hμ0B与H的比值称为绝对磁导率μ绝对，即μ绝对=B/H=μ0μ。磁导率就等于材料的绝对磁导率μ绝对与真空磁导率μ0之比，故也称为相对磁导率。磁学基本参量复合材料研究所磁性材料的分类磁性材料历史悠久，种类繁多，从不同角度可以将其分为许多类。目前，在技术上得到大量应用的磁性材料有两类：一类是由金属和合金所组成的金属磁性材料；另一类是由金属氧化物所组成的铁氧体磁性材料。这两类材料因为各有特点而拥有其广阔的应用领域，它们之间不能完全互相替代。复合材料研究所按照形态分类：粉体材料、液体材料、块体材料和薄膜材料等。按照用途分类：铁芯材料(如变压器、继电器)、磁头材料(录音机)、磁记录材料(磁带、磁盘)、磁致伸缩材料(传感器)、磁屏蔽材料(通讯仪器、电器)等。按照磁性能分类：(1)软磁材料，其矫顽力较小，磁滞回线较窄；(2)硬磁材料，其矫顽力较大，磁滞回线较宽；(3)矩磁材料，其剩磁大而矫顽力小，磁滞回线为矩形。复合材料研究所软磁和硬磁材料的对比复合材料研究所磁性材料的发展史复合材料研究所各种银行卡银行信用卡交通卡电话卡通行证身份证网卡复合材料研究所U盘采用Flash芯片存储，属于电擦写电门。在通电以后改变状态，不通电就固定状态，所以断电以后资料能够保存。复合材料研究所复合材料研究所特点：直接发热，热效率高达90%；炉面无明火，无烟无废气；电磁火力强劲，安全可靠。电磁炉复合材料研究所第一个提出电磁炮概念并进行实验的是挪威伯克兰教授，1901年获得了专利。l978年，澳大利亚科学家在5米长的轨道炮上(5.9千米/秒)；现在弹丸初速1.5-1.7千米/秒。电磁炮复合材料研究所原理传统的火炮都是利用弹药爆炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加速，推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹放在螺线管中，给螺线管通电，那么螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力，将炮弹射出。复合材料研究所磁性材料市场的代表企业国内磁粉生产商•麦格昆磁•四川银河•上海纪元•天津津滨•浙江朝日科•浙江韵升•上海爱普生…………复合材料研究所当磁化磁场作周期性变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，但磁化和退磁不在同一条曲线上，退磁要滞后于磁化曲线，这种现象叫做“磁滞”，这条闭合线叫做磁滞回线。Hc-矫顽力，Bs-饱和磁感应强度，Br-剩磁MagneticHysteresisLoopOfMagneticMaterialsBs0BrHs磁滞回线复合材料研究所起始磁感应强度B＝0，加磁场后，材料逐渐磁化。H增加，B增加，当H增加到一定程度，B值不再上升，达到饱和磁感应强度Bs。把磁场强度降下来，开始Bs保持一段，当磁场强度H继续降为0时，材料的磁感应强度不为零，依然保留磁性，即Br(简称为剩磁)。此时，加上一个反向磁场，迫使材料的磁感应强度下降，直到失去磁性，这一段叫做“矫顽”，即退磁过程。在B＝0时的反向磁场强度Hc称为“矫顽力”，表示材料保持磁化，反抗退磁的能力。Bs0BrHs复合材料研究所整个磁滞回线由两个S形组成，曲线围成的面积越大，矫顽力越大，要求的矫顽场强度越大，磁性材料就越硬。反之，曲线围成的面积越小，磁性材料就越软。1-软磁合金典型磁滞回线，1’-硬磁材料典型磁滞回线复合材料研究所磁性的分类物质按磁化率以及在磁场中的行为可以分为五类，即抗磁性物质、顺磁性物质、铁磁性物质、反铁磁性物质、亚铁磁性物质。复合材料研究所抗磁性物质呈抗磁性或称逆磁性。＜0，M与H方向相反。磁化率很小，-10-5～-10-6，且不随温度变化。属于这类物质的金属有：Bi、Zn、Cu、Ag、Au、Mg。复合材料研究所抗磁性是所有物质的共同性质，通常非常小，自然界中绝大多数物体都是抗磁性的。磁矩为零的原子组成，原子中所有电子已经配成对，没有未成对电子。复合材料研究所顺磁性物质：在磁场作用下，物质中相邻原子或离子的热无序磁矩在一定程度上与磁场强度方向一致的定向排列现象。本质：轨道上有未成对电子，物质内部有净磁矩，磁矩不为零。温度升高，磁矩不易排列整齐，磁性减弱，磁化率受温度影响而改变的规律称“居里定律”。复合材料研究所特征：顺磁性，组成这些物质的原子具有恒定的与外磁场无关的磁矩。χ＞0，M与H方向相同，磁化率在10-3～10-5。χ属于这类物质的金属有：La、Pr、Mn、Al、除Be以外的碱金属和碱土金属以及居里温度以上的铁磁性元素Fe、Ni、Co等。复合材料研究所铁磁性物质：物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。呈铁磁性，0，磁化率可达104数量级。复合材料研究所铁磁性物质的原子结构特点：原子存在未填满的内电子层(例如3d或4f层)，在此层中未对消的电子自旋磁矩产生原子磁矩。原子间距与未满电子层半径之比值要求有一定的大小，这样才能够有足够大的交换力，使物质中原子磁矩同向排列，才能形成铁磁性。类型：到目前为止，仅有四种金属元素在室温以上是铁磁性的，即铁、钴、镍和钆；极低低温下有五种元素有铁磁性，即铽、镝、钬、铒和铥。复合材料研究所自发磁化：铁磁体的原子磁矩在不加外磁场时，由于一种自身力量的作用而互相平行排列，呈饱和磁化的状态。磁畴：这种自发磁化不是整体饱和，而是分成许多小区域，在每个小区域内饱和，这种饱和的小区域称为磁畴。复合材料研究所反铁磁性:在晶体中A、B两个亚晶格中的磁矩正好数量上相等，方向相反，净磁矩为零，就表现为反铁磁性。尼尔温度(TN)：反铁磁性物质和顺磁性物质间发生转变的温度。高于TN，热能积累，磁矩次序被打乱，变为顺磁性。温度在TN以下，磁性随温度上升而提高，显示反铁磁性。复合材料研究所亚铁磁性：铁氧体中A、B两种离子的磁矩是反平行取向，但磁矩有不同，离子数目也不同，使磁矩不能相互抵消，产生一个净磁矩。如尖晶石结构。特性：与铁磁体相似，有自发极化和居里温度(在居里点以下保持暂态磁性，在该温度以上无磁性序列)。复合材料研究所类型：亚铁盐(由铁氧化物和其他元素，例如铝、钴、镍、锰、锌)，磁性石榴石，磁铁矿氧化物(Fe3O4)。复合材料研究所软磁材料具有低矫顽力(低于102A/m)和高磁导率，易于磁化，也易于退磁，磁滞回线围成的面积比较小的磁产品。这种材料广泛用于电工设备和电子设备中。软磁材料的磁滞回线二、软磁材料在较弱磁场下易于磁化，也易于退磁的材料成为软磁材料。复合材料研究所软磁材料金属软磁铁氧体软磁硅钢片金属磁粉芯叵莫合金非晶微晶Mn-ZnNi-ZnMg-Zn功率材料高导材料高稳定材料弱信号材料功率材料主要用作偏转磁芯非晶超微晶（nm晶）主要用作音频及脉冲变压器主要用作工频变压器Fe粉(P类)高磁通(HI-FLUX,Fe-Ni50)(H类)铁硅铝(SENDUST,SUPER-MASS,KOOL-Mμ)(A类)铁镍钼(MPP)(Y类)软磁材料的分类复合材料研究所铁硅合金(硅钢片)含硅不高于4%的钢，也可看作Fe、Si合金。曾被普遍用作铁芯，导磁率很高，反复磁化损失小，用做变压器铁芯。软磁铁氧体铁氧体是一种复合氧化物，用黑陶法制成，有“黑磁“之称，也可归为陶瓷。软磁铁氧体具有立方晶系结构，主要用于射频变压器、磁头和其它电子学方面。超微晶软磁合金20世纪80年代发现的一种软磁材料。由小于50nm左右的结晶相和非晶态的晶界相组成，具有比晶态和非晶态合金更好的综合性能，不仅磁导率高、矫顽力低和铁损耗小，且饱和磁感应强度高、稳定性好。软磁材料的分类复合材料研究所原料熔炼磁芯浸渍热处理成形绝缘退火氧化筛分粉末合金破碎金属磁芯的制备工艺流程复合材料研究所铁氧体的制备工艺流程复合材料研究所定义：硬磁材料又称永磁材料。它们一般难以磁化到饱和状态，但是，一旦在较强的磁场中被充磁以后，再将磁场撤去，就可以保留很强的磁性，而且在使用过程中不易退磁。主要材料：高碳钢(如马氏体钢)、铝镍钴合金、稀土永磁合金(如NdFeB)、钡铁氧体和锶铁氧体都是常见的永磁材料。三、硬磁材料复合材料研究所BaCO3Fe2O3配料—混合—初压—一次烧结—淬火—铁氧体—湿磨—磁场温压干燥-制料-成形干燥-磁场-干压—烧结—加工—成品—充磁BaO、SrO配Fe2O3质量差BaCO3、SrCO3配Fe2O3质量优铁氧体成型工艺复合材料研究所主要指标：矫顽力，剩余磁感应强度或剩余磁化强度、最大磁能积和剩磁或矫顽力的温度稳定性，理想的永磁材料应该是具有高矫顽力、高剩磁和高的最大磁能积。主要用途：做成永磁体，被广泛地应用于精密仪表、电声器件、永磁电机、磁选机、自动控制、微波器件、核磁共振成像仪、粒子加速器、磁耦合传动器等场合。复合材料研究所SmCo5烧结磁体工艺流程复合材料研究所关键工艺技术制粉和压制成形阶段对控制氧含量、获得高取向度是非常重要的。在粉末压制过程中使用润滑剂、防氧化剂、交替地正向反向外加足够的取向脉冲磁场，倾斜磁场取向以及采用等静压或准等静压技术是获得高取向度的基础。烧结和时效处理是获得高致密磁体和均匀微细显微组织的重要工序。复合材料研究所复合材料研究所21世纪是“信息时代”，大容量存储技术在信息处理、传递和保存中占据相当重要的地位。磁记录技术在信息存储领域具有独特的地位，它的发展已经有100多年历史。四、磁记录材料磁记录设备：磁带、软盘、硬盘。特点：价格低廉，性能优良，记录密度逐年提高，信息写入和输出速度快，容量大，可擦除重写。实例：磁带录音机、录像机、银行卡、图书卡、门卡、计算机等。复合材料研究所利用磁特性和磁效应输入(写入)、记录、存储和输出(读出)声音、图像、数字等信息的磁性材料分为磁带材料和磁头材料。前者主要完成信息的记录和存储功能，后者主要完成信息的写入和读出功能。