磁性材料課件

1、 磁性材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料 一、一、磁性材料的分類磁性材料的分類1、按物質(zhì)磁性按物質(zhì)磁性的強(qiáng)弱分類的強(qiáng)弱分類（1）抗磁性抗磁性材料：材料：磁化率為磁化率為 -10-5-10-8（2）順）順磁性磁性材料：材料：磁化率為磁化率為 10-310-6（3）反鐵磁性反鐵磁性材料：材料：磁化率為磁化率為 10-310-5（4）亞鐵磁性亞鐵磁性材料：材料：磁化率為磁化率為 1104（5）鐵磁性鐵磁性材料：材料：磁化率為磁化率為 11052、按原子磁矩排列次序按原子磁矩排列次序分類分類（1）有序排列磁性有序排列磁性材料材料 如：如：抗磁性和順磁性物質(zhì)抗磁性和順磁性物質(zhì)。（2）無）無

2、序排列磁性序排列磁性材料材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料 （2）無）無序排列磁性序排列磁性材料材料 如：如：鐵磁性鐵磁性、亞鐵磁性亞鐵磁性、反鐵磁性反鐵磁性物質(zhì)等。物質(zhì)等。3、按外磁場作用下物質(zhì)磁行為的表現(xiàn)按外磁場作用下物質(zhì)磁行為的表現(xiàn)分類分類（1）抗磁抗磁材料：材料：抗磁性物質(zhì)抗磁性物質(zhì)（2）弱磁弱磁材料：材料：順磁性和反鐵磁性物質(zhì)順磁性和反鐵磁性物質(zhì)（3）強(qiáng)磁強(qiáng)磁材料：材料：亞鐵磁性和鐵磁性物質(zhì)亞鐵磁性和鐵磁性物質(zhì) 如：鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)屬于強(qiáng)磁性物質(zhì)，如：鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)屬于強(qiáng)磁性物質(zhì)，通常統(tǒng)稱為通常統(tǒng)稱為磁性材料磁性材料。 EXITEXITEXIT 磁性材料

3、磁性材料 二二、磁性物質(zhì)的、磁性物質(zhì)的磁化磁化起始磁化曲線：起始磁化曲線：外加磁化場強(qiáng)度由零單調(diào)地增加的和之間外加磁化場強(qiáng)度由零單調(diào)地增加的和之間的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線 基本磁化曲線基本磁化曲線 ：磁鍛煉后的和之間的關(guān)系曲線磁鍛煉后的和之間的關(guān)系曲線 磁滯回線：磁滯回線：磁場強(qiáng)度變化一個(gè)周期后形成一個(gè)閉合曲線磁場強(qiáng)度變化一個(gè)周期后形成一個(gè)閉合曲線 正常磁滯回線：正常磁滯回線：對應(yīng)飽和時(shí)的磁滯回線，又稱極限磁滯回線。對應(yīng)飽和時(shí)的磁滯回線，又稱極限磁滯回線。 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料 三三、表征磁性材料性質(zhì)的基本參表征磁性材料性質(zhì)的基本參量量1、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 (飽

4、和磁通密度飽和磁通密度)磁化飽和狀態(tài)時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。實(shí)際應(yīng)磁化飽和狀態(tài)時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。實(shí)際應(yīng)用中，往往是指某一指定磁場下的磁感應(yīng)強(qiáng)用中，往往是指某一指定磁場下的磁感應(yīng)強(qiáng)度（基本上達(dá)到磁飽和時(shí)的磁場）度（基本上達(dá)到磁飽和時(shí)的磁場） 。 2、剩磁感應(yīng)強(qiáng)度、剩磁感應(yīng)強(qiáng)度從磁性體的飽和狀態(tài)，磁場（包括自退從磁性體的飽和狀態(tài)，磁場（包括自退磁場）單調(diào)減小到磁場）單調(diào)減小到0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度。時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度。 3、磁通密度矯頑力、磁通密度矯頑力 從飽和磁化狀態(tài)，沿飽和磁滯回線單調(diào)從飽和磁化狀態(tài)，沿飽和磁滯回線單調(diào)改變磁場強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度改變磁場強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小到減小到0時(shí)的磁時(shí)的磁場強(qiáng)度。場強(qiáng)度。 EXI

5、TEXITEXIT 磁性材料磁性材料 三三、表征磁性材料性質(zhì)的基本參量表征磁性材料性質(zhì)的基本參量 4 4、內(nèi)稟矯頑力、內(nèi)稟矯頑力 從飽和磁化狀態(tài)，磁化強(qiáng)度從飽和磁化狀態(tài)，磁化強(qiáng)度M M減減小到小到0 0的磁場強(qiáng)度。的磁場強(qiáng)度。 5、磁能積、磁能積在退磁曲線上的任意點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)在退磁曲線上的任意點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度的乘積（度和磁場強(qiáng)度的乘積（BH）。）。6、 起始磁導(dǎo)率起始磁導(dǎo)率在磁中性狀態(tài)下在磁中性狀態(tài)下H0時(shí)磁導(dǎo)率的極時(shí)磁導(dǎo)率的極限值。限值。7、最大磁導(dǎo)率最大磁導(dǎo)率過過坐標(biāo)原點(diǎn)與基本磁化曲線相切直坐標(biāo)原點(diǎn)與基本磁化曲線相切直線切點(diǎn)處的磁導(dǎo)率。線切點(diǎn)處的磁導(dǎo)率。EXITEXITEXIT 磁

6、性材料磁性材料 三三、表征磁性材料性質(zhì)的基本參量表征磁性材料性質(zhì)的基本參量8、損耗角正切、損耗角正切串聯(lián)復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分與實(shí)數(shù)部分的比值。物理意串聯(lián)復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分與實(shí)數(shù)部分的比值。物理意義為磁性材料在交變磁場的每周期中，損耗能量與儲(chǔ)存能量義為磁性材料在交變磁場的每周期中，損耗能量與儲(chǔ)存能量之比。之比。 9、比損耗角正切、比損耗角正切損耗角正切與起始導(dǎo)磁率的比值。損耗角正切與起始導(dǎo)磁率的比值。 10、溫度系數(shù)、溫度系數(shù)在兩個(gè)給定溫度之間，被測的變化量除以溫度變化量。在兩個(gè)給定溫度之間，被測的變化量除以溫度變化量。 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料 三三、表征磁性材料性質(zhì)的基本

7、參量表征磁性材料性質(zhì)的基本參量1111、磁導(dǎo)率的比溫度系數(shù)、磁導(dǎo)率的比溫度系數(shù)磁導(dǎo)率的溫度系數(shù)與磁導(dǎo)率的比值。磁導(dǎo)率的溫度系數(shù)與磁導(dǎo)率的比值。 1212、居里溫度、居里溫度在此溫度上，自發(fā)磁化強(qiáng)度為零，即鐵磁性材料或亞在此溫度上，自發(fā)磁化強(qiáng)度為零，即鐵磁性材料或亞磁性材料由鐵磁狀態(tài)或亞鐵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾艩顟B(tài)的臨界磁性材料由鐵磁狀態(tài)或亞鐵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾艩顟B(tài)的臨界溫度。溫度。 磁性材料是指常溫下表現(xiàn)為強(qiáng)磁性的亞鐵磁性和鐵磁磁性材料是指常溫下表現(xiàn)為強(qiáng)磁性的亞鐵磁性和鐵磁性材料。性材料。按磁性材料不同特點(diǎn)又可分為按磁性材料不同特點(diǎn)又可分為軟磁、硬磁、鐵氧體軟磁、硬磁、鐵氧體等等材料。材料。EXITE

8、XITEXIT 磁性材料磁性材料軟磁材料軟磁材料矯頑力很低矯頑力很低( (0.80.8KA/m)KA/m)的磁性材料的磁性材料。當(dāng)材料在磁場當(dāng)材料在磁場中被磁化，移出磁場后，磁性便會(huì)全部或大部喪失。中被磁化，移出磁場后，磁性便會(huì)全部或大部喪失。軟磁材料的主要磁特性軟磁材料的主要磁特性、矯頑力和磁滯損耗低矯頑力和磁滯損耗低；、電阻率較高，磁通變化時(shí)產(chǎn)生的渦流損耗小電阻率較高，磁通變化時(shí)產(chǎn)生的渦流損耗小；、磁導(dǎo)率高，有時(shí)要求在低的磁場下具有恒定的磁導(dǎo)率高，有時(shí)要求在低的磁場下具有恒定的磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率；、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高；、某些材料的磁滯回線呈矩形，要求高矩形比。某些材料的磁滯回線呈矩

9、形，要求高矩形比。 6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、軟磁材料特征值一、軟磁材料特征值 1. 1. 磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率 一一般希望般希望值越高越好。值越高越好。但但值高的材料在很低頻率時(shí)出現(xiàn)自然共振、疇壁值高的材料在很低頻率時(shí)出現(xiàn)自然共振、疇壁共振現(xiàn)象共振現(xiàn)象。在高頻使在高頻使用用時(shí)時(shí)，將將有有很大的鐵磁共振損耗。很大的鐵磁共振損耗。根據(jù)磁性材料應(yīng)用目的根據(jù)磁性材料應(yīng)用目的，分別選用材料起始磁導(dǎo)率分別選用材料起始磁導(dǎo)率i i和最大磁導(dǎo)率和最大磁導(dǎo)率m m。i i 值高的材料值高的材料m m亦較高亦較高，i i值是軟磁材料的主要值是軟磁材料的主要參數(shù)之一參數(shù)之一。6.1

10、軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、軟磁材料特征值一、軟磁材料特征值 2. 2. 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù) Q Q 值值 Q Q 值是損耗角正切的倒數(shù)，即值是損耗角正切的倒數(shù)，即 Q=1/(tan)Q=1/(tan)，tantan損耗角正切損耗角正切材料總的磁品質(zhì)因素材料總的磁品質(zhì)因素 Q Q 值上升時(shí)值上升時(shí)，值相應(yīng)下降值相應(yīng)下降，在一定條件下在一定條件下，Q Q 的乘積仍不變的乘積仍不變。一般用一般用Q Q 或或tan/tan/i i 來表示材料的質(zhì)量指標(biāo)或來表示材料的質(zhì)量指標(biāo)或損耗指標(biāo)。損耗指標(biāo)。 6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、軟磁材料特征值

11、一、軟磁材料特征值 3. 3. 值的溫度系數(shù)值的溫度系數(shù) 值的溫度系數(shù)值的溫度系數(shù)表示表示為為6.1 軟磁材料 211211TT1 1、2 2 溫度溫度T T1 1和和T T2 2時(shí)的磁導(dǎo)率時(shí)的磁導(dǎo)率；表示在兩個(gè)給定溫度之間表示在兩個(gè)給定溫度之間，溫度變化一度時(shí)溫度變化一度時(shí)，磁導(dǎo)磁導(dǎo)率的平均相對變化率。率的平均相對變化率。 ( (T2T2 T T1 1) )EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、軟磁材料特征值一、軟磁材料特征值 4. 減落減落 DA 在恒定溫度下在恒定溫度下，經(jīng)過一定的時(shí)間間隔經(jīng)過一定的時(shí)間間隔，磁性材料的磁磁性材料的磁導(dǎo)率相對減少導(dǎo)率相對減少，減少值表示為減少值表示

12、為DA=(1-2)/11、2不同時(shí)間依次測量的相對磁導(dǎo)率不同時(shí)間依次測量的相對磁導(dǎo)率。5. 鐵損鐵損 指鐵磁性材料在交變磁場中反復(fù)磁化所消耗的功率。指鐵磁性材料在交變磁場中反復(fù)磁化所消耗的功率。鐵損一般由磁滯損耗和渦流損耗和剩余損耗所組成。鐵損一般由磁滯損耗和渦流損耗和剩余損耗所組成。 6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、軟磁材料特征值一、軟磁材料特征值 5. 5. 鐵損鐵損 磁滯損耗磁滯損耗：鐵磁性材料磁化時(shí)，出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象，每磁化一周所鐵磁性材料磁化時(shí)，出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象，每磁化一周所消耗的能量正比于磁滯回線的面積，這種能量損失稱為消耗的能量正比于磁滯回線的面積，這種能

13、量損失稱為磁滯損耗磁滯損耗。渦流損耗渦流損耗：按照電磁感應(yīng)定律，鐵磁材料在交變磁場中磁化按照電磁感應(yīng)定律，鐵磁材料在交變磁場中磁化，材料內(nèi)磁通量發(fā)生變化時(shí)，在磁通的周圍會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電材料內(nèi)磁通量發(fā)生變化時(shí)，在磁通的周圍會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，因鐵磁材料是導(dǎo)電物質(zhì)，感應(yīng)電動(dòng)勢將在垂直于動(dòng)勢，因鐵磁材料是導(dǎo)電物質(zhì)，感應(yīng)電動(dòng)勢將在垂直于磁通方向的截面上感應(yīng)出閉合的渦流電流。渦流磁通方向的截面上感應(yīng)出閉合的渦流電流。渦流所引起所引起的焦耳損失稱為的焦耳損失稱為渦流損耗渦流損耗。6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、軟磁材料特征值一、軟磁材料特征值 5. 5. 鐵損鐵損 假定材料的磁導(dǎo)

14、率始終是一常數(shù)假定材料的磁導(dǎo)率始終是一常數(shù)，渦流損耗可用下渦流損耗可用下式計(jì)算式計(jì)算：6.1 軟磁材料 310222W/m1064. 1meBdfPf f頻率頻率( (Hz)Hz)；d d材料厚度材料厚度( (mm)mm)；B Bm m最大磁感應(yīng)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度( (T)T)；電阻率電阻率( (cmcm) )。 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、軟磁材料特征值一、軟磁材料特征值 5. 5. 鐵損鐵損 經(jīng)過換算經(jīng)過換算，PePe 的單位可以由的單位可以由 W/mW/m3 3 轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成 W/kgW/kg。例如例如，PePe1.5/501.5/50 到為到為 2.34 2.34W/

15、kgW/kg，是指最大磁感應(yīng)強(qiáng)度是指最大磁感應(yīng)強(qiáng)度為為1.51.5T T，頻率為頻率為5 5OHzOHz時(shí)時(shí)，每公斤材料的鐵損為每公斤材料的鐵損為2.342.34W W。提高電阻率可降低渦流損耗。提高電阻率可降低渦流損耗。剩余損耗剩余損耗包括包括弛豫損耗弛豫損耗、疇壁共振損耗和自然共振損疇壁共振損耗和自然共振損耗。耗。6. 6. 矯頑力矯頑力 HcHc軟磁材料在對稱周期磁化條件下軟磁材料在對稱周期磁化條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=O B=O 時(shí)所相應(yīng)的磁化場強(qiáng)度稱為矯頑力時(shí)所相應(yīng)的磁化場強(qiáng)度稱為矯頑力H HC C。 6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、軟磁材料特

16、征值一、軟磁材料特征值 7. 7. 飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B BS S 在磁化場足夠強(qiáng)的情況下在磁化場足夠強(qiáng)的情況下，軟磁材料可能達(dá)到的最軟磁材料可能達(dá)到的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度大磁感應(yīng)強(qiáng)度，稱為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。稱為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。8. 8. 剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度 BrBr 軟磁材料經(jīng)一定強(qiáng)度的磁場磁化后軟磁材料經(jīng)一定強(qiáng)度的磁場磁化后，再將磁場強(qiáng)度再將磁場強(qiáng)度減至零減至零，材料內(nèi)所剩的磁感應(yīng)強(qiáng)度材料內(nèi)所剩的磁感應(yīng)強(qiáng)度，稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度度，通常簡稱為剩磁通常簡稱為剩磁B Br r。B Br r與材料本身有關(guān)與材料本身有關(guān)，也也與材料的磁化過程有關(guān)。與材料的磁化過程有關(guān)。

17、6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、軟磁材料特征值一、軟磁材料特征值 9. 復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率 在交變電磁場中要用復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率在交變電磁場中要用復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率為為 = -j其中實(shí)部其中實(shí)部稱稱彈性磁導(dǎo)率彈性磁導(dǎo)率，虛部虛部稱稱粘性磁導(dǎo)率粘性磁導(dǎo)率。實(shí)部實(shí)部和虛部和虛部之比之比，即即 Tan=/稱為稱為損耗角損耗角，tan 稱為稱為損耗角正切或損耗因子損耗角正切或損耗因子。 6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 常用的軟磁材料有常用的軟磁材料有純鐵純鐵、硅鋼片硅鋼片、鐵鐵鎳鎳合金合金、軟磁軟磁鐵氧體鐵氧體

18、等。等。1. 電工用純鐵電工用純鐵 （1）成分）成分 電工用純鐵，是一種含碳量低，含鐵量電工用純鐵，是一種含碳量低，含鐵量99.95以上以上的軟鋼。的軟鋼。（2）制備工藝）制備工藝 在平爐中進(jìn)行冶煉時(shí)，用氧化渣除去碳、硅、在平爐中進(jìn)行冶煉時(shí)，用氧化渣除去碳、硅、錳錳等等元素，再用還原渣除去磷和硫，出鋼時(shí)在鋼包中加入脫元素，再用還原渣除去磷和硫，出鋼時(shí)在鋼包中加入脫氧劑氧劑制備制備。6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 （3）主要特征值）主要特征值 起始磁導(dǎo)率起始磁導(dǎo)率i ：3005000，6000300000。 最大磁導(dǎo)率最大

19、磁導(dǎo)率m：6000120000，19000680000。 矯頑力矯頑力Hc： 39.895.5A/m，2.390.80 A/m 。（4 4）特點(diǎn)與應(yīng)用）特點(diǎn)與應(yīng)用 電工用純鐵屬于高飽和材料，有較小的矯頑力，主要用電工用純鐵屬于高飽和材料，有較小的矯頑力，主要用于制造于制造電磁鐵電磁鐵的鐵芯和磁極的鐵芯和磁極、繼電器繼電器的磁路和各種零件的磁路和各種零件、感感應(yīng)式和電磁式應(yīng)式和電磁式測量儀表的各種零件測量儀表的各種零件、揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器的磁路的磁路、電話電話中中的振動(dòng)膜的振動(dòng)膜、電機(jī)電機(jī)中用以導(dǎo)引直流磁通的磁極中用以導(dǎo)引直流磁通的磁極。冶金原料冶金原料等。等。6.1 軟磁材料 EXITEXITEXI

20、T 磁性材料磁性材料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 2. 2. 硅鐵合金硅鐵合金 電工用純鐵只能在直流磁場下工作電工用純鐵只能在直流磁場下工作，在交變磁場下工在交變磁場下工作作，渦流損耗大。渦流損耗大。在純鐵中加人在純鐵中加人0.380.384.54.5硅，形成固溶體，可以提硅，形成固溶體，可以提高材料電阻率，減少渦流損耗，這種材料稱為高材料電阻率，減少渦流損耗，這種材料稱為硅鐵合金硅鐵合金，或者稱或者稱電工用硅鋼片電工用硅鋼片。6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 （1 1）主要物理性質(zhì)的改變）主要物理性質(zhì)的改

21、變純鐵中加入硅后，材料的純鐵中加入硅后，材料的一些一些物理性質(zhì)發(fā)生變化。物理性質(zhì)發(fā)生變化。 (a) 熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率 改變。改變。鐵的熱導(dǎo)率在加入硅后劇烈地降低鐵的熱導(dǎo)率在加入硅后劇烈地降低，溫度溫度O時(shí)熱時(shí)熱導(dǎo)率隨鋼中含硅量的提高而發(fā)生變化導(dǎo)率隨鋼中含硅量的提高而發(fā)生變化。Si含含從從0%增加到增加到4.2%，從從0.130降低到降低到0.040 418.68W(mk)-1。取向硅鋼片的取向硅鋼片的縱向和橫向縱向和橫向熱導(dǎo)率有很大差別熱導(dǎo)率有很大差別，一般一般縱向熱導(dǎo)率比橫向熱導(dǎo)率將近大縱向熱導(dǎo)率比橫向熱導(dǎo)率將近大 2 個(gè)數(shù)量級(jí)個(gè)數(shù)量級(jí)。6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材

22、料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 (b) 電阻率電阻率改變改變。隨著含硅量增加到隨著含硅量增加到5%，硅鐵合金的電阻率急劇上升。硅鐵合金的電阻率急劇上升。在在0.255含硅量范圍內(nèi)含硅量范圍內(nèi)，電阻率與含硅量的關(guān)系電阻率與含硅量的關(guān)系為：為：=13.25+11.30Si% (c) 相對密度相對密度d 改變。改變。隨著含硅量的增加隨著含硅量的增加，密度，密度幾乎是直線地降低幾乎是直線地降低，變化關(guān)，變化關(guān)系式為：系式為：d=7.8740-0.0622Si% 6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 （2）主要特點(diǎn)與應(yīng)用

23、）主要特點(diǎn)與應(yīng)用 硅鐵合金屬于高飽和材料硅鐵合金屬于高飽和材料，主要用各種形式的發(fā)電機(jī)主要用各種形式的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變壓器中電動(dòng)機(jī)和變壓器中；在扼流圈在扼流圈、繼電器繼電器、測量儀表中也大量測量儀表中也大量使用。使用。含含 3%Si 的的 Si-Fe 合金片合金片，飽和磁通密度高，飽和磁通密度高，在在電力變壓電力變壓器和配電變壓器中大量采用。器和配電變壓器中大量采用。這種材料的磁通密度這種材料的磁通密度受受最后退火處理時(shí)的最后退火處理時(shí)的溫度影響較大溫度影響較大，磁通密度隨最后退火溫度的升高而增加。磁通密度隨最后退火溫度的升高而增加。 6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性

24、材料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 3.鎳鎳鐵合金鐵合金 （1）組分與分類）組分與分類 鎳鎳鐵合金主要是含鐵合金主要是含鎳鎳量為量為 30%90% 的的鎳鎳鐵合金鐵合金，通常通常稱稱坡莫合金坡莫合金。鎳鎳鐵合金由鐵合金由 Fe、Ni、Mo、Cr、Cu 等元素組成。等元素組成。隨著組分的不同，隨著組分的不同，鎳鎳鐵合金可能分為鐵鐵合金可能分為鐵鎳鎳二元合金二元合金，鐵鐵鎳鎳三元或多元合金等。三元或多元合金等。二元合金中如果添加二元合金中如果添加 MoMo、CrCr、CuCu、V V 一類元素一類元素，可以減可以減慢從無序相到有序相轉(zhuǎn)變的過程慢從無序相到有序相轉(zhuǎn)變的過程；如果添加如果

25、添加 MnMn、SiSi、GeGe 等等元素，則可使合金的長程有序度幾乎保持不變。元素，則可使合金的長程有序度幾乎保持不變。6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 （2）特點(diǎn)與應(yīng)用）特點(diǎn)與應(yīng)用鎳鎳鐵合金的起始磁導(dǎo)率鐵合金的起始磁導(dǎo)率i 和最大磁導(dǎo)率和最大磁導(dǎo)率m很高很高，電阻電阻率在率在 50cm 左右左右，BS 較低。較低。 鐵鐵鎳鎳合金廣泛應(yīng)用在電訊工業(yè)、儀表、電子計(jì)算機(jī)、合金廣泛應(yīng)用在電訊工業(yè)、儀表、電子計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)等領(lǐng)域中?？刂葡到y(tǒng)等領(lǐng)域中。根據(jù)合金組分的不同根據(jù)合金組分的不同，能夠用來制作小功率電力變壓能夠用來制作

26、小功率電力變壓器、器、微電機(jī)微電機(jī)、繼電器、互感器、磁調(diào)制器等等。、繼電器、互感器、磁調(diào)制器等等。 6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 4. 4. 軟磁鐵氧體軟磁鐵氧體 （1 1）組成與特性）組成與特性軟磁鐵氧體是鐵氧體材料中的一種，是一種容易磁軟磁鐵氧體是鐵氧體材料中的一種，是一種容易磁化和退磁的鐵氧體。化和退磁的鐵氧體。軟磁鐵氧體是氧離子和金屬離子組成的尖晶石結(jié)構(gòu)軟磁鐵氧體是氧離子和金屬離子組成的尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物，一般化學(xué)式為的氧化物，一般化學(xué)式為 ABAB2 20 04 4，其中其中 A A、B B 分別代表分別代表

27、二階和三階的陽離子。二階和三階的陽離子。軟磁鐵氧體的起始磁導(dǎo)率高，矯頑力小，損耗小，軟磁鐵氧體的起始磁導(dǎo)率高，矯頑力小，損耗小，使用頻率可達(dá)高頻、超高頻范圍。屬于半導(dǎo)體類，電阻使用頻率可達(dá)高頻、超高頻范圍。屬于半導(dǎo)體類，電阻率為率為 10 102 210101212cmcm。6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、軟磁材料種類和應(yīng)用二、軟磁材料種類和應(yīng)用 4. 軟磁鐵氧體軟磁鐵氧體 （2）常用種類與應(yīng)用）常用種類與應(yīng)用常用的軟磁鐵氧體有常用的軟磁鐵氧體有鎳鋅鎳鋅鐵氧體鐵氧體和和錳鋅錳鋅鐵氧體鐵氧體。鎳鋅鎳鋅鐵氧體鐵氧體：在高頻領(lǐng)域中是很重要的材料，由于在高頻領(lǐng)域中是很重

28、要的材料，由于電阻率高，可用于電阻率高，可用于 1200 MHz 的頻率范圍，在使用頻的頻率范圍，在使用頻率范圍內(nèi)，要求這種材料有盡可能小的磁損耗及起始磁率范圍內(nèi)，要求這種材料有盡可能小的磁損耗及起始磁導(dǎo)率的溫度系數(shù)。導(dǎo)率的溫度系數(shù)。錳鋅錳鋅鐵氧體鐵氧體：屬于高導(dǎo)磁屬于高導(dǎo)磁(低頻低頻)鐵氧體，電阻率比鐵氧體，電阻率比較低較低 (102cm)，適用于適用于 1MHz 以下以下。 6.1 軟磁材料 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料硬磁材料是具有強(qiáng)的硬磁材料是具有強(qiáng)的抗退磁能力和高抗退磁能力和高的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的強(qiáng)磁性材料，又稱的強(qiáng)磁性材料，又稱永磁材料。永磁材料。 硬磁

29、材料性能的主要表征參數(shù)是剩余硬磁材料性能的主要表征參數(shù)是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度BrBr、矯頑力矯頑力H HC C和最大磁能積和最大磁能積( (BH)maxBH)max，三者愈高，硬磁材料性能越好。三者愈高，硬磁材料性能越好。但但這類材料具有大的磁滯損耗。這類材料具有大的磁滯損耗。用磁滯回線形狀用磁滯回線形狀可可區(qū)分硬磁材料和軟區(qū)分硬磁材料和軟磁材料，軟硬程度可以用磁材料，軟硬程度可以用 B Br rH Hc c 乘積來乘積來度量。度量。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、硬磁材料特征值一、硬磁材料特征值 硬磁材料主要用于制造永硬磁材料主要用于制造永久磁鐵。久磁鐵。6

30、.2 硬磁材料永久磁鐵永久磁鐵一旦經(jīng)外加磁場一旦經(jīng)外加磁場飽和磁化后，撤去外加磁場飽和磁化后，撤去外加磁場，在磁鐵兩個(gè)磁極之間的空在磁鐵兩個(gè)磁極之間的空隙中便可產(chǎn)生恒定磁場，對隙中便可產(chǎn)生恒定磁場，對外界提供有用的磁能。外界提供有用的磁能。磁鐵本身受到退磁場作用磁鐵本身受到退磁場作用，退磁場的方向和原來外加，退磁場的方向和原來外加磁場的方向是相反的，永磁磁場的方向是相反的，永磁體的工作點(diǎn)從剩磁體的工作點(diǎn)從剩磁BrBr點(diǎn)移到點(diǎn)移到磁滯回線第二象限，即退磁磁滯回線第二象限，即退磁曲線的某一點(diǎn)上，永久磁鐵曲線的某一點(diǎn)上，永久磁鐵的實(shí)際工作點(diǎn)用的實(shí)際工作點(diǎn)用D D表示。表示。 EXITEXITEXIT

31、 磁性材料磁性材料一、硬磁材料特征值一、硬磁材料特征值6.2 硬磁材料硬磁材料性能好壞硬磁材料性能好壞，應(yīng)該應(yīng)該 由退磁曲線上的有關(guān)物理量由退磁曲線上的有關(guān)物理量來衡量。來衡量。硬磁材料的特征值硬磁材料的特征值包括：包括：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度 B Br r表觀磁感應(yīng)強(qiáng)度表觀磁感應(yīng)強(qiáng)度 B BD D矯頑力矯頑力H Hc c最大磁能積最大磁能積( (BH)BH)maxmax回復(fù)磁導(dǎo)率回復(fù)磁導(dǎo)率revrev 等。等。EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、硬磁材料特征值一、硬磁材料特征值1. 剩磁剩磁Br 和表觀剩磁和表觀剩磁BD6.2 硬磁材料 剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡稱剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡

32、稱剩磁剩磁：磁性材料被磁化到相磁性材料被磁化到相應(yīng)于最大磁化場應(yīng)于最大磁化場 Hs 后，再后，再使磁化場為零時(shí)所剩留的磁使磁化場為零時(shí)所剩留的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為，用感應(yīng)強(qiáng)度稱為，用Br表示，表示，單位單位 T。 在工作狀態(tài)下，永久磁在工作狀態(tài)下，永久磁鐵的工作點(diǎn)在退磁場作用下鐵的工作點(diǎn)在退磁場作用下從從 Br 點(diǎn)移到點(diǎn)移到 D 點(diǎn)，這時(shí)永點(diǎn)，這時(shí)永磁體所具有的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)磁體所具有的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，稱為度，稱為表觀剩磁表觀剩磁 BD。EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、硬磁材料特征值一、硬磁材料特征值2. 2. 矯頑力矯頑力 H HC C6.2 硬磁材料永磁材料的矯頑力有兩種永磁材料的矯

33、頑力有兩種定義定義：（1）使磁感應(yīng)強(qiáng)度使磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0所所需的磁場值需的磁場值，常用常用 BHc或或 Hc 表示表示；（2）使磁化強(qiáng)度使磁化強(qiáng)度M=0所需所需的磁場值，常用的磁場值，常用MHc 表示。表示。矯頑力的大小主要由磁各矯頑力的大小主要由磁各向異性、摻雜、晶界等各種因向異性、摻雜、晶界等各種因素對疇壁不可逆位移和磁疇不素對疇壁不可逆位移和磁疇不可逆轉(zhuǎn)動(dòng)的阻滯作用的大小來可逆轉(zhuǎn)動(dòng)的阻滯作用的大小來決定決定。阻滯越大，矯頑力就越阻滯越大，矯頑力就越大。大。EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、硬磁材料特征值一、硬磁材料特征值3. 最大磁能最大磁能積積(BH)max和和凸出系數(shù)凸

34、出系數(shù) 6.2 硬磁材料 最大磁能積最大磁能積在數(shù)值上等在數(shù)值上等于于退磁曲線退磁曲線上各點(diǎn)所對應(yīng)的磁上各點(diǎn)所對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度乘積中的感應(yīng)強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度乘積中的最大值。最大值。 硬磁材料的工作點(diǎn)位于退硬磁材料的工作點(diǎn)位于退磁曲線上具有磁曲線上具有(BH)max 的那一的那一點(diǎn)時(shí)，為了提供相同的磁能所點(diǎn)時(shí)，為了提供相同的磁能所需要的需要的材料體積最小材料體積最小。 材料的材料的(BH)max 越大，永越大，永磁體性能越好。磁體性能越好。EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、硬磁材料特征值一、硬磁材料特征值3. 最大磁能最大磁能積積(BH)max和和凸出系數(shù)凸出系數(shù) 6.2 硬磁

35、材料退磁曲線的形狀與磁能積退磁曲線的形狀與磁能積大小有密切關(guān)系。曲線的凸出大小有密切關(guān)系。曲線的凸出程度和磁能積有關(guān)。程度和磁能積有關(guān)。退磁曲線的凸出程度可用退磁曲線的凸出程度可用凸出系數(shù)凸出系數(shù)表示表示：(BH)max/BrHc兩種不同的材料，兩種不同的材料，Br和和Hc值相同，但退磁曲線形狀不值相同，但退磁曲線形狀不同，同，則則(BH)max值不同。值不同。 退磁曲線凸出程度越大，退磁曲線凸出程度越大，磁能積越大。磁能積越大。EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、硬磁材料特征值一、硬磁材料特征值 4. 4. 回復(fù)磁導(dǎo)率回復(fù)磁導(dǎo)率revrev 6.2 硬磁材料一塊永磁材料去掉磁化場之

36、后一塊永磁材料去掉磁化場之后, ,剩磁剩磁 B Br r在縱坐標(biāo)軸上在縱坐標(biāo)軸上 A A 點(diǎn)位置上點(diǎn)位置上, ,當(dāng)受外界各種因素影響時(shí)當(dāng)受外界各種因素影響時(shí), ,永磁體永磁體的剩磁沿著退磁曲線降到某一位置的剩磁沿著退磁曲線降到某一位置M M。這些影響相當(dāng)于退磁場的作用這些影響相當(dāng)于退磁場的作用, ,當(dāng)這些退磁場除去之后，磁性不再當(dāng)這些退磁場除去之后，磁性不再回復(fù)到回復(fù)到 A A 位置位置，而是到一個(gè)新的而是到一個(gè)新的位置位置 MM。如果循環(huán)地改變在如果循環(huán)地改變在 M-M-MM之間的退磁場，永磁體特性將之間的退磁場，永磁體特性將按照回復(fù)曲線來改變。按照回復(fù)曲線來改變。這樣形成這樣形成一個(gè)狹窄的

37、局部磁滯一個(gè)狹窄的局部磁滯回回線。線。 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、硬磁材料特征值一、硬磁材料特征值 4. 4. 回復(fù)磁導(dǎo)率回復(fù)磁導(dǎo)率revrev 6.2 硬磁材料回線的面積很小，通常可用回回線的面積很小，通?？捎没貜?fù)曲線來代替，并用仰角復(fù)曲線來代替，并用仰角的正切的正切表示它的特性，被稱為表示它的特性，被稱為回復(fù)磁導(dǎo)回復(fù)磁導(dǎo)率率rev，即：即： revB/H=tan 5. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是指它的有關(guān)磁性能穩(wěn)定性是指它的有關(guān)磁性能在長時(shí)間使用過程中或者受到溫在長時(shí)間使用過程中或者受到溫度、外磁場、沖擊、振動(dòng)等外界度、外磁場、沖擊、振動(dòng)等外界因素影響時(shí)因素影響時(shí)，保持不變

38、的能力。保持不變的能力。用變化率用變化率來表示來表示：EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料一、硬磁材料特征值一、硬磁材料特征值 5. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性6.2 硬磁材料Z 硬磁材料參數(shù)硬磁材料參數(shù)，如如Br、BD 等等；Z參數(shù)的變化量。參數(shù)的變化量。 穩(wěn)定性是指它的有關(guān)磁性能穩(wěn)定性是指它的有關(guān)磁性能在長時(shí)間使用過程中或者受到溫在長時(shí)間使用過程中或者受到溫度、外磁場、沖擊、振動(dòng)等外界度、外磁場、沖擊、振動(dòng)等外界因素影響時(shí)因素影響時(shí)，保持不變的能力。保持不變的能力。用變化率用變化率來表示來表示：%100ZZEXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 硬磁

39、材料可分成鑄造硬磁合金硬磁材料可分成鑄造硬磁合金、可變形硬磁合金可變形硬磁合金、稀土硬磁合金稀土硬磁合金、硬磁鐵氧體硬磁鐵氧體、粘結(jié)磁體粘結(jié)磁體等五等五類類。1. 1. 鑄造硬磁合金鑄造硬磁合金鑄造硬磁合金指鑄造的鑄造硬磁合金指鑄造的AlAl-Ni-Co-Ni-Co和和AlAl-Ni-Co-Ti-Ni-Co-Ti系等系等合金合金，高磁能積高磁能積，高矯頑力高矯頑力，應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。特點(diǎn)特點(diǎn)：質(zhì)脆而硬質(zhì)脆而硬，只能通過鑄造只能通過鑄造( (或粉或粉末末冶金冶金) )成形成形和磨削加工成磁體和磨削加工成磁體，最大磁能積最大磁能積( (BH)BH)maxmax從從8 88 8O kJ/mO kJ

40、/m3 3。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 2. 2. 可變形硬磁合可變形硬磁合金金可變形硬磁合金包括含碳可變形硬磁合金包括含碳( (或或鎢鎢、鉻鉻、鈷鈷) )的磁鋼的磁鋼，F(xiàn)e-Cr-CoFe-Cr-Co系合金系合金，F(xiàn)e-Co-V Fe-Co-V 系合金系合金，PtPt- -Co(PtCo(Pt-Fe)-Fe)系合系合金金，MnMn- -AlAl-C-C系合金系合金，Cu-Ni-Fe(Cu-Ni-Fe(或或 Cu-Ni-Co)Cu-Ni-Co)系合金等。系合金等。 這類材料可通過熱、冷塑性變形和機(jī)械加工制成絲、這類材料

41、可通過熱、冷塑性變形和機(jī)械加工制成絲、帶及其他各種形狀的永磁體帶及其他各種形狀的永磁體，最大磁能積最大磁能積( (BH)BH)maxmax從碳鋼從碳鋼的的l.6kJ/ml.6kJ/m3 3至至Pt-CoPt-Co的的 8 8OkJ/mOkJ/m3 3。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 3. 3. 硬磁鐵氧體硬磁鐵氧體 硬磁鐵氧體包括硬磁鐵氧體包括鋇鋇鐵氧體鐵氧體BaFeBaFe1212O Ol9l9、鍶鍶鐵氧體鐵氧體SrFeSrFe12120 01919和鉛鐵氧體和鉛鐵氧體 PbFePbFe12120 01919。硬磁鐵氧體

42、特點(diǎn)硬磁鐵氧體特點(diǎn)：剩余磁通量小、矯頑力大、電阻率大、密度小剩余磁通量小、矯頑力大、電阻率大、密度小、重量重量輕、溫度系數(shù)大、制造工藝簡單等輕、溫度系數(shù)大、制造工藝簡單等。硬磁材料中價(jià)格最低硬磁材料中價(jià)格最低，用量最大的一類磁體用量最大的一類磁體，最大磁最大磁能積能積( (BH)BH)maxmax 為為 8 832 32 kJ/mkJ/m3 3。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 4. 4. 稀土硬磁合金稀土硬磁合金 稀土硬磁合金包括稀土稀土硬磁合金包括稀土鈷鈷和稀土鐵系和稀土鐵系金屬間化合物金屬間化合物，為為硬磁材料中性能最

43、高硬磁材料中性能最高的一類。的一類。最早的稀土硬磁合金是稀土最早的稀土硬磁合金是稀土鈷鈷磁鐵，可以用磁鐵，可以用R Rx xM My y表示表示。 R R 屬于周期表的第屬于周期表的第 3 3 族，包括從原子序號(hào)為族，包括從原子序號(hào)為 57( 57(La) La) 到到 71( 71(Lu) Lu) 和和 39( 39(Y) Y) 表示的稀土元素表示的稀土元素；M M 表示鐵族的過渡元素。表示鐵族的過渡元素。稀土稀土鈷鈷磁鐵的磁鐵的 B Br r 值大致與鋁值大致與鋁鎳鈷鎳鈷合金的接近，矯頑合金的接近，矯頑力約為鐵氧體的三倍。力約為鐵氧體的三倍。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材

44、料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 4. 4. 稀土硬磁合金稀土硬磁合金 稀土稀土鈷鈷磁鐵磁鐵的的特點(diǎn)還有特點(diǎn)還有：小體積可以產(chǎn)生大磁場，穩(wěn)小體積可以產(chǎn)生大磁場，穩(wěn)定性好，不易受外磁場的影響，高溫下使用不會(huì)退磁等。定性好，不易受外磁場的影響，高溫下使用不會(huì)退磁等。第一代永磁材料第一代永磁材料：RCoRCo5 5，已批量生產(chǎn)已批量生產(chǎn)。第二代永磁材料第二代永磁材料：R R2 2CoCo1717，已批量生產(chǎn)。用已批量生產(chǎn)。用FeFe、CuCu、Z Zr r取代部分取代部分CoCo，合金性能好合金性能好，SmSm含量少含量少，成本低成本低，( (BH)BH)maxmax為為297

45、.7297.7kJ/mkJ/m3 3，B Br r為為12601260mTmT。這這兩代稀土永磁合金，各組分配比是提高材料磁性能兩代稀土永磁合金，各組分配比是提高材料磁性能的關(guān)鍵。的關(guān)鍵。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 4. 4. 稀土硬磁合金稀土硬磁合金 第三代永磁材料第三代永磁材料：CoCo 在價(jià)格上往往較高在價(jià)格上往往較高，用用 NdNd 取代取代 Co Co 的的 NdNd-Fe-B -Fe-B 合金在磁性能上及價(jià)格上都優(yōu)于稀土合金在磁性能上及價(jià)格上都優(yōu)于稀土鈷鈷磁磁鐵材料，稱之為鐵材料，稱之為第三代永磁材料第三代

46、永磁材料。 NdNd-Fe-B-Fe-B 材料的出現(xiàn)，立即引起廣泛關(guān)注。材料的出現(xiàn)，立即引起廣泛關(guān)注。NdNd-Fe-B -Fe-B 材料材料的的( (BH)BH)maxmax大于大于 39 39O O kJ/m kJ/m3 3。 第三代稀土永磁材料的第三代稀土永磁材料的最大缺點(diǎn)最大缺點(diǎn)是居里溫度較低、溫是居里溫度較低、溫度穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性較差。度穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性較差。解決的方法解決的方法主要有主要有：（1 1）改變）改變材料的化學(xué)成分材料的化學(xué)成分。（。（2 2）改進(jìn)改進(jìn)材料的表面處理材料的表面處理工藝工藝。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用

47、二、硬磁材料種類和應(yīng)用 4. 稀土硬磁合金稀土硬磁合金 (1)改變化學(xué)成分的研究改變化學(xué)成分的研究：成分為成分為 (Nd,Dy)-(Fe,Co)-B系的永磁材料系的永磁材料，采用一般的采用一般的粉末冶金方法制備樣品粉末冶金方法制備樣品，在在10501120 燒結(jié)燒結(jié)，在在600附近退火。有的樣品還加少量的附近退火。有的樣品還加少量的Al、Ga、Nb 和和 Cu。剩磁和矯頑力的溫度系數(shù)分別為剩磁和矯頑力的溫度系數(shù)分別為-0.08%/K 和和 -0.5%/K，可能應(yīng)用到可能應(yīng)用到250。在潮溫環(huán)境中的抗腐蝕能力比一般的稀土永磁材料提在潮溫環(huán)境中的抗腐蝕能力比一般的稀土永磁材料提高約高約100倍。倍

48、。 6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 4. 4. 稀土硬磁合金稀土硬磁合金 (2)(2)表面處理研究表面處理研究: :防腐蝕的涂層或鍍層方法防腐蝕的涂層或鍍層方法。采用采用兩層保護(hù)層兩層保護(hù)層( (下層用下層用 Ni Ni 層，上層用層，上層用 Cr Cr 層層) )、Ni/Cu/Ni/CrNi/Cu/Ni/Cr多層保護(hù)層多層保護(hù)層、Zn Zn 層、層、亮亮 Ni Ni 層、亮層、亮 Au Au 層和環(huán)氧樹脂暗層的表面保護(hù)層，以防層和環(huán)氧樹脂暗層的表面保護(hù)層，以防止止NdNd-Fe-B-Fe-B永磁體受腐蝕。永磁體受腐蝕。在

49、這幾種保護(hù)層中，以在這幾種保護(hù)層中，以 Ni/Cr Ni/Cr 兩層保護(hù)層的防腐蝕效兩層保護(hù)層的防腐蝕效果最好果最好，而且對永磁性能的不利影響也小而且對永磁性能的不利影響也小。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料第四代永磁材料第四代永磁材料：主 要 有主 要 有 S S m m2 2F eF e1 71 7C C x x 、S Sm m2 2FeFe1717NxNx、Sm-Fe-Ti Sm-Fe-Ti 等等，( (BH)BH)maxmax的理論的理論值值高達(dá)高達(dá)4545O O kJ/mkJ/m3 3。第四代永磁材料還處第四代永磁材料還處于研究和工業(yè)化試驗(yàn)階段。于研究和工業(yè)

50、化試驗(yàn)階段。不同永磁材料的主要不同永磁材料的主要用途。用途是相當(dāng)廣泛的。用途。用途是相當(dāng)廣泛的。 6.2 硬磁材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 4. 4. 稀土硬磁合金稀土硬磁合金 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 4. 4. 稀土硬磁合金稀土硬磁合金 近年來近年來，微晶永磁體微晶永磁體和和納米晶稀土永磁體納米晶稀土永磁體的研制受到的研制受到較大重視。較大重視。微晶永磁體微晶永磁體：基本原理基本原理是在冷卻過程中出現(xiàn)部分晶粒來不及成長就是在冷卻過程中出現(xiàn)部分晶粒來不及成長就被凝固在金屬液體中被凝固在金屬液體中，或者把制成的非

51、晶態(tài)通過控制晶化或者把制成的非晶態(tài)通過控制晶化或使之出現(xiàn)新平衡相實(shí)現(xiàn)磁硬化?；蚴怪霈F(xiàn)新平衡相實(shí)現(xiàn)磁硬化。這樣獲得的永磁薄帶，不僅機(jī)械性能好這樣獲得的永磁薄帶，不僅機(jī)械性能好，而且熱處理而且熱處理后可得到良好的磁性能后可得到良好的磁性能。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料二、硬磁材料種類和應(yīng)用二、硬磁材料種類和應(yīng)用 4. 4. 稀土硬磁合金稀土硬磁合金 納米晶稀土永磁納米晶稀土永磁：晶粒呈納米量級(jí)，晶粒呈納米量級(jí)，1 1100100nmnm范圍范圍，納米級(jí)粉料的矯頑納米級(jí)粉料的矯頑力比通常粉末冶金粉料高力比通常粉末冶金粉料高 6 68 8 倍，而且又有較好的熱穩(wěn)倍，而且

52、又有較好的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性。定性和耐腐蝕性。用直流磁控濺射方法制備的納米晶用直流磁控濺射方法制備的納米晶 NdNd-Fe-Fe- -B B 薄膜薄膜，磁磁性層的主要相為納米晶的高矯頑力性層的主要相為納米晶的高矯頑力 NdNd2 2FeFe1414B B膜膜，納米晶粒納米晶粒平均大小約平均大小約 5 5OnmOnm，矯頑力矯頑力 HcHc 高達(dá)高達(dá) 1/4 1/42OMA/m2OMA/m，剩磁剩磁比高達(dá)比高達(dá)0.80.8。6.2 硬磁材料EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料鐵氧體是鐵氧體是鐵元素鐵元素與與氧氧化合形成的各種類型的化合形成的各種類型的化合物化合物，特別重要的一類特別重要的一

53、類亞鐵磁性材料亞鐵磁性材料。廣義而言，廣義而言，鐵氧體鐵氧體就是就是磁性氧化物磁性氧化物或或磁性陶瓷磁性陶瓷。鐵氧體的起始磁化率和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度一般都低于軟鐵氧體的起始磁化率和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度一般都低于軟磁材料，但電阻率卻高幾個(gè)數(shù)量級(jí)磁材料，但電阻率卻高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，大大降低了渦流損耗。大大降低了渦流損耗。鐵氧體制成的器件可用于非常高的頻率鐵氧體制成的器件可用于非常高的頻率，達(dá)到并包括達(dá)到并包括微波范圍。微波范圍。實(shí)用的鐵氧體大多數(shù)是軟磁的，也有些鐵氧體實(shí)用的鐵氧體大多數(shù)是軟磁的，也有些鐵氧體，如如鋇鋇鐵氧體和鐵氧體和鍶鍶鐵氧體為硬磁的。鐵氧體為硬磁的。6.3 鐵氧體 EXITEXITEXIT 磁

54、性材料磁性材料鐵氧體的特征值參考鐵氧體的特征值參考軟磁材料軟磁材料和和硬磁材料硬磁材料外，還有外，還有電電阻率阻率和和介電常數(shù)介電常數(shù)。鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)主要有主要有尖晶石型尖晶石型、磁鉛石型磁鉛石型及及柘柘榴榴石型石型三種。三種。1. 1. 尖尖晶石型鐵氧體晶石型鐵氧體（spinel ferrite ）化學(xué)分子式化學(xué)分子式 A AB B2 20 04 4，其中其中 A A 代表代表二價(jià)的金屬離子二價(jià)的金屬離子，如，如 M Mn n2+2+、CoCo2+2+、NiNi2+2+、CuCu2+2+、MgMg2+2+、ZnZn2+2+、CdCd2+2+、FeFe2+2+或它們的化或它們

55、的化合物合物；B B 代表代表三價(jià)的金屬離子三價(jià)的金屬離子，一般是，一般是 F Fe e3+3+。這種類型鐵氧體的結(jié)構(gòu)同這種類型鐵氧體的結(jié)構(gòu)同尖晶石尖晶石MgAlMgAl2 2O O4 4的結(jié)構(gòu)相似，的結(jié)構(gòu)相似，屬立方系。屬立方系。6.3 鐵氧體 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料1. 1. 尖尖晶石型鐵氧體晶石型鐵氧體一個(gè)晶胞中含有一個(gè)晶胞中含有8 8個(gè)個(gè)MgAlMgAl2 2O O4 4 分分子，共含有子，共含有3232個(gè)氧離子個(gè)氧離子O O-2-2，16 16 個(gè)個(gè)鋁離子鋁離子AlAl3 3，8 8 個(gè)個(gè)鎂鎂離子離子MgMg2+2+。32 32 個(gè)個(gè)氧離子共構(gòu)成氧離子共構(gòu)成 64

56、 64 個(gè)個(gè)四四面體間隙面體間隙( (簡稱簡稱 A A 位位) )，32 32 個(gè)八個(gè)八面體間隙面體間隙( (簡稱簡稱 B B 位位) )。 空隙個(gè)數(shù)遠(yuǎn)大于陽離子數(shù)目，空隙個(gè)數(shù)遠(yuǎn)大于陽離子數(shù)目，只能有一部分空隙被占據(jù)。只能有一部分空隙被占據(jù)。 6.3 鐵氧體 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料1. 1. 尖尖晶石型鐵氧體晶石型鐵氧體尖晶石結(jié)構(gòu)尖晶石結(jié)構(gòu)MgAlMgAl2 2O O4 4中中8 8個(gè)個(gè)Mg Mg 離離子占據(jù)子占據(jù)A A位處于四面體座位處于四面體座，16 16 個(gè)個(gè)AlAl離子占據(jù)離子占據(jù)B B位處于八面體座。位處于八面體座。 FeFe3 3O O4 4 的離子分布與的離子

57、分布與MgAlMgAl2 2O O4 4不不一樣，一樣，二二價(jià)價(jià)鐵離子鐵離子占據(jù)占據(jù)B B位位，分子分子結(jié)構(gòu)可以寫成結(jié)構(gòu)可以寫成( (FeFe3+3+)(Fe)(Fe2+2+FeFe3+3+)0)04 4這種分布的鐵氧體稱為反尖晶這種分布的鐵氧體稱為反尖晶石型鐵氧體。石型鐵氧體。6.3 鐵氧體 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料2. 2. 磁鉛石型鐵氧體磁鉛石型鐵氧體（magnetoplumbite ferrite ） 磁 鉛 石 型 鐵 氧 體 同 天 然 磁 鉛 石磁 鉛 石 型 鐵 氧 體 同 天 然 磁 鉛 石PbFePbFe7.57.5MnMn3.53.5AlAl0.50.5

58、TiTi0.50.5O O1919有類似的晶體結(jié)有類似的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)，屬于屬于六方晶系六方晶系。分子式為分子式為MFeMFe1212O O1919，M M 為為 BaBa2 2、SrSr2+2+ 或或 PbPb2+2+ 等離子。等離子。BaFeBaFe1212O Ol9l9 的結(jié)構(gòu)稱為的結(jié)構(gòu)稱為 M M 型型，還有還有四種結(jié)構(gòu)分別稱為四種結(jié)構(gòu)分別稱為 W W、X X、Y Y 和和 Z Z 型型。6.3 鐵氧體 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料2. 磁鉛石型鐵氧體磁鉛石型鐵氧體（magnetoplumbite ferrite ） 兩價(jià)兩價(jià)鋇鋇離子的半徑與氧離子半徑離子的半徑與氧離子半徑(

59、1.32o)相近相近，Ba2+不能進(jìn)入氧離子所構(gòu)成的不能進(jìn)入氧離子所構(gòu)成的空隙中空隙中，只能與氧離子處于同一層。只能與氧離子處于同一層。BaFeBaFe1212O Ol9l9的的晶體結(jié)構(gòu)不是立方對稱而晶體結(jié)構(gòu)不是立方對稱而是六角對稱。是六角對稱。 兩層兩層 Ba 離子之間夾著一個(gè)尖晶石塊，離子之間夾著一個(gè)尖晶石塊，離子的分布和沿著立方體對角線即離子的分布和沿著立方體對角線即111方向切割下來的尖晶石結(jié)構(gòu)是相同的。方向切割下來的尖晶石結(jié)構(gòu)是相同的。6.3 鐵氧體 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料3. 石榴石型鐵氧體石榴石型鐵氧體（garnet ferrite ） 石榴石型鐵氧體的分子式

60、為石榴石型鐵氧體的分子式為R3Fe5O12，R為為釔釔(Y)、鈧鈧(Sc)以及稀土族元素離子以及稀土族元素離子，離子半徑在離子半徑在1.001.13Ao范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。釔釔石榴石石榴石(Y3Fe5O12)是是這一這一類型鐵氧體的代表物質(zhì)之一。類型鐵氧體的代表物質(zhì)之一。 釔釔石榴石的結(jié)構(gòu)又可寫成石榴石的結(jié)構(gòu)又可寫成:6.3 鐵氧體 EXITEXITEXIT 磁性材料磁性材料3. 石榴石型鐵氧體石榴石型鐵氧體（garnet ferrite ） 6.3 鐵氧體 A 和和 B 分別代表兩種子分別代表兩種子晶格的離子晶格的離子，A 和和 B兩種離兩種離子的自旋方向相反。子的自旋方向相反。EXITEXIT