材料物理性能：第三章 材料的磁性能

1、材料物理性能第三章 材料的磁性能序號電子設(shè)備名稱磁性元件數(shù)(件/每臺設(shè)備)設(shè)備所用磁性材料 (Kg/臺)1電子計算機21250.22.02打印機560.20.43移動電話350.020.034顯示器570.051.05復印機340.061.06CTV780.91.27DVD、VCD580.41.08燃油汽車3070259電動汽車307051010空調(diào)機、洗衣機230.53.0磁性元件和材料在電子設(shè)備中作用材料為什么有如此廣泛的用途? 材料具有重要的磁性能本章主要內(nèi)容 材料磁性概述 磁性材料中的基本磁現(xiàn)象 自發(fā)磁化理論 磁性材料的磁化 磁疇、技術(shù)磁化、動態(tài)磁化等 主要的鐵磁性材料 測量及應(yīng)用與人

2、類文明的進步在世界上中國是最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象與磁石的文明古國；公元前一千多年前中國史書已有磁的論述；公元前300年中國漢代已用天然磁石(Fe3O4)做指南針；公元11世紀，北宋，沈括在中提到了指南針的制造方法：“方家以磁石磨針鋒，則能指南.水浮多蕩搖，指抓及碗唇上皆可為之，運轉(zhuǎn)尤速，但堅滑易墜，不若縷懸之最善。”同時，他還發(fā)現(xiàn)了磁偏角，即：地球的磁極和地理的南北極不完全重合。材料磁性概述公元前3世紀，戰(zhàn)國時期，韓非子中這樣記載：“先王立司南以端朝夕”。鬼谷子中記載：“鄭人取玉，必載司南，為其不惑也”。公元1600年英國出版W.Gilbert(1544-1603)“論磁體”巨著，系統(tǒng)論述靜地相互作規(guī)

3、律，和磁與電的關(guān)系，和磁學形成；公元18世紀，瑞典科學家在磁學著作中對磁性材料的磁化作了大膽的描繪。公元19世紀，近代物理學大發(fā)展，電流的磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)等相繼被發(fā)現(xiàn)和研究，同時磁性材料的理論出現(xiàn)，涌現(xiàn)出了象法拉第、安培、韋伯、高斯、奧斯特、麥克絲韋、赫茲等大批現(xiàn)代電磁學大師。20世紀初，法國的外斯提出了著名的磁性物質(zhì)的分子場假說，奠定了現(xiàn)代磁學的基礎(chǔ)，在順磁性理論、分子磁場、波動力學、鐵磁性理論等相關(guān)理論和各種分析手段的基礎(chǔ)上，形成了完整的磁學體系。材料磁性概述如果一個小磁體能夠用無限小的電流回路來表示，我們就稱為磁偶極子。用磁偶極矩jm表示：磁偶極子和磁矩與磁偶極子等效的平面回路的電流和回

4、路面積的乘積定義為磁矩表征磁性物體磁性大小的物理量，用m表示：jm=mlm=iAi+m-ml磁偶極矩和磁矩具有相同的物理意義，存在關(guān)系：jm=0m ，o=410-7Hm-1 ，真空磁導率磁性基本概念磁化強度M單位體積磁體內(nèi)磁偶極子的磁偶極矩矢量和稱為磁極化強度Jm ； 單位體積磁體磁體內(nèi)磁偶極子的磁矩矢量和稱為磁化強度MJ m和M亦有如下關(guān)系： Jm=0M W bm-2Am-1磁化強度可以看成是磁偶極子的集合磁化強度又可以看成是閉合電流環(huán)的集合磁場強度H和磁感應(yīng)強度B磁場中的磁極會受到力的作用，表示為： F=m H， m為磁極強度定義磁場強度H：單位強度的磁場等于1Wb強度的磁極受到1牛頓的力

5、，磁場強度為Am-1。在更多場合，確定場效應(yīng)的量是磁感應(yīng)強度B。在SI單位制中： B o（HM）H磁場強度；M磁化強度 o=410-7Hm-1 ，真空磁導率磁化強度M和磁場強度H存在如下關(guān)系： Mc H ，c稱為磁體的磁化率。 B=m0(H+cH)=m0(1+c)H 定義mr（1c）為相對磁導率，即mrB/ m0 H磁導率是表征磁體的磁性、導磁性及磁化難易 程度的磁學量。磁化率和磁導率磁學參數(shù)及單位靜磁能（Magnetostatic Energy）Work done per unit volume during magnetizationEnergy density of a magnetic

6、 fieldMagnetostatic energy density in free spaceMagnetostatic energy in a linear magnetic medium材料的磁性起源 怎樣可以產(chǎn)生磁性？磁場？導線通電、封閉的導線封閉電流產(chǎn)生磁矩,材料內(nèi)部的磁性也是源于材料內(nèi)部電子的循軌和自旋運動。磁源于電：環(huán)形電流周圍的磁場，符合右螺旋法則，其磁矩定義為：m 載流線圈的磁矩I - 載流線圈通過的電流S - 載流線圈的面積n - 載流線圈平面的法線方向上的單位矢量磁矩應(yīng)用中常用電流來產(chǎn)生磁場，有以下三種形式： 無限長載流直導線的磁場強度 HI/2pr 載流環(huán)行線圈圓心的磁

7、場強度 HI/2r 無限長載流螺線管的磁場強度 Hn I原子核+26K (n=1)L (n=2)M (n=3)N (n=4)1s12p62s23p63s23d64s2Fe的電子殼層和電子軌道一切物質(zhì)磁性的根源，來自原子磁性原子磁矩有三個來源： 電子軌道磁矩； 電子自旋磁矩； 原子核磁矩；原子核磁矩值很小，一般可忽略不計。電子軌道磁矩ivm=iSre電子軌道運動產(chǎn)生的軌道磁矩和動量矩方向相反軌道磁矩軌道動量矩電子自旋磁矩S1/2，pS=自旋在磁場方向的分量(ms只可能等于1/2 )實驗表明：（S1/2， ）自旋角動量未成對的電子才有貢獻 S1/2，pS=(ms只可能等于1/2 )B 波爾磁子，

8、9.27 10-24 Am2磁矩自旋磁矩電子自旋時產(chǎn)生順磁矩。軌道磁矩軌道電子循軌運動時產(chǎn)生的抗磁矩。電子磁矩軌道磁矩和自旋磁矩之和。固有磁矩只有原子中存在未被排滿的電子層時，電子磁矩之和不為零，原子才具有磁矩，為原子的固有磁矩）材料的磁化通常，在無外加磁場時，材料中固有磁矩的矢量和為零，宏觀上材料無磁性。材料在外加磁場H中時，使它所在的空間的磁場發(fā)生變化（H或、H），產(chǎn)生一個附加磁場H，材料本身呈現(xiàn)出磁性，這種現(xiàn)象叫磁化這時其所處的總磁場強度為兩部分的矢量和。 單位A/m。 =r -1磁化率（單位體積），可正可負，表征物質(zhì)本身的磁化特性。磁性材料分類按材料磁化情況，將材料分為:抗磁性材料-使

9、磁場減弱順磁性材料-使磁場略有增強鐵磁性材料-使磁場強烈增強 鐵磁性材料 亞鐵磁性材料 反鐵磁性材料抗磁性材料物質(zhì)的抗磁性電磁感應(yīng)普遍存在由于電磁感應(yīng)磁場中運動電子軌道發(fā)生變化，產(chǎn)生抗磁性： 普遍存在； 值很小，通常被掩蓋 材料的抗磁性來源于電子循軌運動時受外加磁場作用所產(chǎn)生的抗磁矩。形成抗磁磁距的示意圖m總是與外加磁場方相反，為什么?抗磁性順磁性材料磁化曲線通常把BH曲線or M-H曲線稱為磁化曲線順磁材料與抗磁材料的磁化曲線0,10-3-10-60,10-3-10-60, ,10-6抗磁、順磁性材料磁化曲線特點：線性；磁化可逆性；斜率很?。∕-H) H( A/m）M(A/m)順磁性O(shè)抗磁性

10、=-1，T順磁性，抗磁性材料。堿金屬、 堿土金屬(除Be外)順磁性自旋電子（自由電子）順磁性的貢獻。稀土金屬順磁性較強，磁化率較大貢獻來源于自旋磁矩。Ti，V，Cr，Mn等過渡元素，強烈順磁性，有些合金成為鐵磁性。 影響材料抗磁性與順磁性的因素2. 溫度的影響 溫度對抗磁性沒有什么影響(除非發(fā)生相變)。溫度對順磁性影響很大，原因?影響材料抗磁性與順磁性的因素順磁性物質(zhì)的磁化機理-磁場克服原子和分子熱運動的干擾，使原子磁矩排向磁場方向的結(jié)果（固有磁矩從無序有序）所以隨T 順磁磁化率下降，甚至鐵磁性在居里溫度以上變?yōu)轫槾?，鐵磁磁化受阻（磁阻效應(yīng)）。 影響材料抗磁性與順磁性的因素3.相變及組織轉(zhuǎn)變的

11、影響 相變改變了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)所以改變了磁性，例如： Fe鐵磁順磁抗磁居里溫度（奧氏體） 加工硬化使原子間距，密度，磁化阻力減小，使抗磁性減小。例如 ：Cu 抗磁(高度加工硬化)順磁 順磁(退火)抗磁。 影響材料抗磁性與順磁性的因素4.合金成分與組織的影響(待補充) 當今高磁性材料發(fā)展中最突出的釹鐵硼磁性合， 固溶體-順-順，順抗，鐵順，抗抗，鐵-抗，鐵-鐵等，磁化率較溶質(zhì)和溶劑有明顯的變化。 化合物-決定于結(jié)構(gòu)、軌道電子和自由電子數(shù)的變化?？勾判耘c順磁性材料特性47第三章 材料的磁性能 材料磁性概述 磁性材料中的基本磁現(xiàn)象 磁性材料的磁化 磁疇、技術(shù)磁化、動態(tài)磁化等 自發(fā)磁化理論 主要的鐵磁性材

12、料 測量及應(yīng)用磁性材料器件及應(yīng)用汽車領(lǐng)域 永磁起動電機傳感器無刷直流電機計算機領(lǐng)域 光驅(qū) 存儲器 打印機消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域 微型馬達 揚聲器 耳機 麥克風電器領(lǐng)域 便攜式電動工具電機家用電器電機工業(yè)自動化領(lǐng)域 磁耦合器 伺服電機工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域 磁分離器 磁起重設(shè)備什么材料有如此廣泛的用途? 具有獨特的磁性能鐵磁性材料 ？50材料的磁化 鐵磁材料磁化 磁化曲線 磁性材料中的基本磁現(xiàn)象 磁性材料的磁化 磁疇、技術(shù)磁化、動態(tài)磁化等 自發(fā)磁化理論51磁化曲線通常把BH曲線or M-H曲線稱為磁化曲線順磁材料與抗磁材料的磁化曲線0,10-3-10-60, ,10-6抗磁、順磁性材料磁化曲線特點：線性；磁化

13、可逆性；斜率很?。∕-H) H( A/m）M(A/m)順磁性O(shè)抗磁性=-1，TTc鐵磁性材料的磁化曲線特點: 復雜1）可逆 磁化階段 B、M隨H緩慢線性上升,磁化可逆； 2）不可逆 磁化階段B、M隨H快速增大,出現(xiàn)極大值m，磁化不可逆，非線性 3）飽和磁化階段B、 HHs 0，MMs. BBs. 4）順磁磁化階段鐵磁性材料的磁化曲線132453(1)起始磁導率 (2)增量磁導率 (3)微分磁導率 (4)最大磁導率磁導率BHmaxi0B /0H 磁化曲線比較抗磁性 0 , -10-6 =-1，T0，10-6-10-3鐵磁性： 0 ，103-106 HM抗磁性-物質(zhì)的磁化率H鐵磁性順磁性超導體55

14、材料沿不同方向磁化的難易程度不同易磁化軸100難磁化軸111磁各向異性鐵單晶磁化曲線鐵磁性B隨H變化規(guī)律 oab同磁化曲線； 減小H,B 沿bc減小,當H=0時,B=Br(剩余磁 感應(yīng)強度) 這就是鐵磁金屬的剩磁現(xiàn)象； cd想去掉剩磁需加反向磁場.H=-Hc,B=0.Hc 為去掉 剩磁的臨界外磁場,稱為矯頑力.cd 曲線也稱為退磁曲線，從此曲線可得出考 核永磁材料的重要參數(shù)。繼續(xù)在反方向增加H-Hs,磁化曲線沿de到-Bs. 從-Bs改為加正方向磁場,隨H,B沿efgb曲線變化為Bs.B 變化總是落后于H的變化,這種現(xiàn)象稱為磁滯效應(yīng) 磁滯回線鐵磁材料的重要特征之一.鐵磁體的磁滯回線鐵磁性鐵磁材

15、料的原子組態(tài)和原子磁矩鐵磁材料的磁化特性: 在外加磁場的作用下，可產(chǎn)生很強的磁化，遠大于順磁性。磁化(原因)機理: 鐵磁性來源于未被抵消的自旋磁矩+自發(fā)磁化順磁性 鐵磁性 自旋磁矩自發(fā)地同向排列鐵磁性與順磁性區(qū)別:eg： 鐵、鈷、鎳原子的外層電子填充規(guī)律. Fe（ 3d64S2 ）、Co（ 3d74S2 ）、Ni （ 3d84S2 ）、Mn、Cr等也有剩余的自旋磁矩,但是不屬于鐵磁性,原因：不存在自發(fā)磁化。鐵磁性 Fe d層未抵消自旋數(shù) 4 鐵磁性自發(fā)磁化 什么叫自發(fā)磁化,為何會發(fā)生自發(fā)磁化？定義： 在沒有外加磁場的情況下,材料所發(fā)生的磁化稱為自發(fā)磁化鐵磁材料自發(fā)磁化的機理（鐵磁體形成的條件）

16、： 電子間的相互作用產(chǎn)生的當兩個原子相互接近時,他們的d、f層和s層的電子可以相互交換位置,迫使相鄰原子自旋產(chǎn)生有序排列交換作用所產(chǎn)生的附加能量稱為交換能原子在自然狀態(tài)下交換能Eex應(yīng)處于最低狀態(tài)鐵磁性與反鐵磁性 A 交換能積分常數(shù) S1、S2 兩個電子的自旋動量矩矢量 兩個電子的自旋動量夾角 S是S1、S2 同類電子的模.鐵磁性與反鐵磁性討論: 什么情況下原子的Eex最低（鐵磁體形成的條件是什么？）(1)A0=0 cos=1 Eex最低 即只有當自旋磁矩同向排列時- Fe、Co、 Ni的 A較大，稀土A較小，屬于鐵磁性材料；（鐵磁材料的自發(fā)磁化形成機理，條件A0）(2)A0 ,正伸縮 拉應(yīng)力

17、有利于伸縮，F(xiàn)e 10000， 電感元件；抗電磁干擾（EMI)；濾波器；寬帶脈沖變壓器2。低功耗材料 ：高飽和磁通密度，寬頻、寬溫、低損耗 開關(guān)電源變壓器; 變壓器 3。電力工業(yè)用的軟磁材料 牌號PW1(PC30)PW2 ( PC40) PW3(PC44) PW4(PC50)PW5 f(kHz) 15100 252001003003001MH13MHz發(fā)展趨勢：高頻，低損耗，寬溫功率鐵氧體衡量軟磁材料的重要指標復數(shù)磁導率設(shè)交變磁場為：磁化需要時間，磁感應(yīng)強度B落后H相角 ，得：BBHHtt000BmHmT/4T/23T/4TT/4T/23T/4T/其中，則交變磁場中軟磁材料磁導率不再是實數(shù)而是

18、復數(shù) 品質(zhì)因數(shù)Q Q值是反映軟磁材料在交變磁化時能量的貯存和損耗的性能。 磁導率中實部正比于能量的存儲而虛部 正比于磁能的損耗 軟磁材料的Q值可以用交流電橋或Q表測量得到。通常要求： Q值越大越好。材料的損耗材料的損耗 表示為：相位角稱為損耗角，tan稱為損耗正切 通常要求： tan越小越好在材料的磁譜曲線上，下降到初始值的一半或達到極大值時所對應(yīng)的頻率稱為該材料的截止頻率fr。 磁譜與截止頻率frffr00.51磁譜是指鐵磁體在交變磁場中的復數(shù)磁導率的實部和虛部隨頻率變化的關(guān)系曲線。材料的截止頻率fr與起始磁導率i有密切的關(guān)系。一般而言，材料的fr越高，其i越低。 對于軟磁材料來說，總是希望

19、材料的Q值越高越好， 值越大越好。因此，通常用 和Q的乘積Q，來表征軟磁材料的技術(shù)指標。因為 Q積 ，因此常用比損耗系數(shù)來表征軟磁材料相對損耗的大小。注意： Q隨使用頻率的不同而變化。交流磁場中的能量損失交流磁場中的動態(tài)磁化造成各種模式的能量損失，用W表示：式中，We為渦流損耗； Wh為磁滯損耗；Wr為剩余損耗渦流損耗是由渦流引起的功率損耗。若材料厚度為t，最大磁感應(yīng)強度為Bmax，電阻率為，則We可表示為：磁滯損耗是指由不可逆磁化而形成磁滯回線所引起的被材料吸收的功率。磁致?lián)p耗Wh可表示為：剩余損耗是除渦流損耗和磁滯損耗以外的一切損耗 。低頻下主要是磁余效，高頻下主要是尺寸共振損耗、疇壁共振

20、損耗和自然共振損耗。 交流磁場中的能量損失a為常數(shù)金屬軟磁材料電工純鐵指純度在99.8以上的鐵是最早，最常用的純金屬軟磁材料 面心立方體心立方升溫、加壓降溫、降壓含碳量影響磁性能c增加（）主要是因為碳對疇壁移動形成阻礙作用 Cu、Mn、Si、N、O、S等也會對軟磁性能產(chǎn)生不利影響max減少（）Hc上升（）電工純鐵的主要用途磁鐵的鐵芯和磁極繼電器的磁路和各種零件感應(yīng)式和電磁式測量儀表的各種零件揚聲器的磁路電話中的振動膜電機中用以導引直流磁通的磁極冶金原料硅鋼電工純鐵只能在直流磁場下工作，在交變磁場中，渦流損耗大電阻率（），渦流損耗（）硅鋼也稱硅鋼片或電工鋼片 碳的質(zhì)量分數(shù)c在0.02以下，硅的質(zhì)

21、量分數(shù)為1.54.5的Fe合金 在純鐵中加入硅，形成固溶體，這樣坡莫合金坡莫合金源于英文permalloy是指鎳的質(zhì)量分數(shù)為3090的鎳鐵合金 坡莫合金具有很高的磁導率，成分范圍寬而且磁性能可以通過改變成分和熱處理工藝等進行調(diào)節(jié)坡莫合金中含有Ni，因此 磁學特性優(yōu)于硅鋼 價格貴于硅鋼坡莫合金的用途高磁導率的鐵芯材料磁屏蔽材料恒磁導率脈沖變壓器各種矩磁合金熱磁合金坡莫合金主要用于：鐵氧體軟磁材料軟磁鐵氧體最早由Snock于1935年研制成功的這類材料具有窄而長的磁滯回線，矯頑力HC小，既容易獲得磁性，也容易失去磁性。軟磁鐵氧體的磁性來源于亞鐵磁性，故飽和磁化強度MS較金屬低，但比金屬軟磁的電阻率

22、要高得多，因此具有良好的高頻特性。在弱電高頻技術(shù)領(lǐng)域，軟磁鐵氧體具有獨特的優(yōu)點，廣泛地應(yīng)用于有線通訊、無線通訊、廣播、電視、航天技術(shù)及其它電子科技中用作電感元件和變壓器等。其應(yīng)用頻率從幾百赫的音頻范圍到千兆赫的微波頻段。軟磁鐵氧體材料軟磁鐵氧體材料主要包括MnZn，NiZn，MgZn等尖晶石型鐵氧體以及Co2Y，Co2Z等平面六角型鐵氧體 在1MHz頻率下，錳鋅鐵氧體應(yīng)用極廣。其磁滯損耗低，在相同高磁導率的情況下居里溫度較NiZn高，起始磁導率i高，且價格低廉。 在1100MHz范圍內(nèi)，鎳鋅鐵氧體應(yīng)用最廣。因為Ni2+不易變價，電阻率高，適用于作高頻軟磁材料，且頻帶寬。由于鎳的價格較高，在頻率

23、低于30MHz的情況下，可以用價格便宜的鎂鋅鐵氧體來代替，只是性能稍差一些。軟磁鐵氧體主要應(yīng)用方向由于晶體結(jié)構(gòu)的限制，立方晶系鐵氧體的使用頻率大體上僅能在數(shù)百兆赫之下。幾百兆赫到數(shù)千兆赫的高頻軟磁材料基本上是以平面型六角晶系鐵氧體為主 現(xiàn)代軟磁鐵氧體材料發(fā)展的主要方向 ：高磁導率材料，i104，用于寬頻帶變壓器、低頻變壓器、小型環(huán)形脈沖變壓器和微型電感器等。 高飽和磁感應(yīng)強度低功耗材料（又稱功率鐵氧體）。用于開關(guān)電源、電視機偏轉(zhuǎn)磁芯及U型磁芯 非晶及納米晶軟磁材料晶態(tài)DE1AEnCE2B晶態(tài)與非晶的原子排布晶態(tài)與非晶的能壘模型非晶態(tài)材料的制備方法氣相沉積法 利用高沉積速率、低基板溫度的氣相沉積

24、，通過直接由氣體凝結(jié)成固體的非平衡急冷過程，制備非晶態(tài)薄膜。液相急冷法 通過軋制急冷、甩帶急冷、離心急冷及激光照射后冷卻等非平衡超急冷過程，從液態(tài)制取非晶態(tài)。高能粒子注入法 通過射線、離子束等照射，在晶體中導入大量缺陷，或者在氣相沉積過程中同時用離子束照射導入缺陷，制取非晶態(tài)材料。旋轉(zhuǎn)急冷輥非晶薄帶熔融合金非晶薄帶熔融合金制備非晶材料的液相急冷法 非晶軟磁材料的應(yīng)用 鐵基非晶帶的損耗僅為硅鋼的1/3，在電力工業(yè)中應(yīng)用可以顯著地降低損耗，但由于成本較高，目前尚難以大量取代傳統(tǒng)的材料現(xiàn)在在下列方面獲得應(yīng)用：高功率脈沖變壓器防盜標簽開關(guān)電源納米晶軟磁材料1988年，Yashizawa等人在非晶合金基

25、礎(chǔ)上通過晶化處理開發(fā)出納米晶軟磁合金（Finemet）。此類合金的突出優(yōu)點在于兼?zhèn)淞髓F基非晶合金的高磁感應(yīng)強度和鈷基非晶合金的高磁導率、低損耗，并且是成本低廉的鐵基材料。鐵基納米晶合金的發(fā)明是軟磁材料的一個突破性進展。目前已經(jīng)開發(fā)或正在開發(fā)研究的系統(tǒng)有Fe-Cu-M-Si-B（M為Nb，Ta，Mo，W，Zr，Hf等）、Fe-M-C和Fe-M-V（M為Ta等耐熱金屬）系等納米晶軟磁材料。 各類軟磁材料性能比較 （f=1kHz)晶粒尺寸與矯頑力的關(guān)系Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金晶化過程示意圖 The permeability spectra of （ Fe/SiO2 /C） s

26、ample at room temperature。衡量永磁體性能的重要指標提高永磁體性能的途徑金屬永磁材料鐵氧體永磁材料稀土永磁材料永磁材料衡量永磁體性能的重要指標對永磁體的基本要求是：一旦被磁化，其磁化將難以失去。永磁體通常被作為靜磁能源來使用，其儲能為：BH越大，儲能U越大， BH最大值用（BH）max表示由于退磁場的作用，永磁體的工作點移到退磁曲線上，因此永磁體性能的好壞可以用退磁曲線上的物理量來表示： Br，HC，（BH）max最大磁能積（BH）max根據(jù)可以（BH）max確定永磁體的最佳形狀。BB0BH0H0(BH)max提高永磁體性能的基本途徑為了提高磁能積，必須想辦法提高剩磁B

27、r和矯頑力HC如何提高材料的剩磁Br？定向結(jié)晶塑性變形 磁場成型磁場處理 使晶粒長大方向和易磁化軸方向一致形成擇優(yōu)取向和織構(gòu)使易磁化軸沿磁場取向熱處理過程中析出的磁性顆粒沿磁場取向如何提高材料的矯頑力HC材料的矯頑力主要是由疇壁的不可逆移動和磁疇的不可逆轉(zhuǎn)動形成的。分別考慮：磁疇轉(zhuǎn)動考慮單疇。矯頑力受到磁晶各向異性、形狀各向異性和應(yīng)力各向異性 的影響：對于MS大的材料，最好通過形狀各向異性來提高矯頑力，細長比越大越好，以增大對于具有高K1和S的材料，應(yīng)該利用磁晶各向異性和應(yīng)力各向異性來提高矯頑力疇壁的不可逆位移釘扎點磁疇壁初始消磁狀態(tài)疇壁被釘扎狀態(tài)疇壁從釘扎點撕脫出設(shè)法在材料中出現(xiàn)有效的釘扎點

28、，形成晶格缺陷，是提高材料矯頑力的有效措施。金屬永磁材料鋁鎳鈷磁鋼 當今金屬永磁材料主要有兩類：一類是AlNiCo系（鋁鎳鈷磁鋼），另一類是Fe-Cr-Co系。鋁鎳鈷磁鋼是金屬永磁材料中最主要、應(yīng)用最廣泛的一類， 主要成分為Fe、Ni和Al，再加入Co、Cu或Mo、Ti等元素 鐵磁性相1（Fe或FeCo）在非磁性相2中，以單磁疇微粒子的形式析出，產(chǎn)生形狀各向異性型高矯頑力 磁性相由Spinodal分解過程產(chǎn)生：但硬度高，難加工，多以鑄造磁鋼形式出現(xiàn)Fe-Cr-Co系永磁合金Fe-Cr-Co系永磁合金是七十年代發(fā)展起來的，主要成分為Fe、Cr和Co，通過改變組分含量、特別是Co含量或添加其它元素

29、如Ti等，可改善其永磁性能 同鋁鎳鈷合金相似，F(xiàn)e-Cr-Co合金在高溫區(qū)形成單一的相，然后，通過Spinodal分解形成1和2相，隨后的回火過程，加大兩相成分差，從而獲得高磁性能 其永磁性能類似于中等性能的AlNiCo永磁合金，但它可以進行鍛造，軋制，拉拔，沖壓等變形加工，還可以進行車削，鉆孔，套扣等機械加工，從而制成管材、片材或線材等供特殊應(yīng)用，這是鑄造鋁鎳鈷、永磁鐵氧體和稀土永磁合金所不可比擬的。鐵氧體永磁永磁鐵氧體是由鐵的氧化物和鍶（或鋇等）化合物按一定比例混合，經(jīng)預燒、破碎、制粉、壓制成型、燒結(jié)和磨加工而成 其電阻率遠高于金屬磁性材料，特別適宜在高頻和微波波段應(yīng)用 當前應(yīng)用的永磁鐵氧

30、體主要為六角晶系的磁鉛石型鐵氧體，其化學式為MOxFe2O3，其中MBa，Sr，Ca或Pb等，有時又簡稱為M型鐵氧體。永磁鐵氧體的磁性能較低，但由于原材料豐富、平均售價和性價比 高，抗退磁性優(yōu)良，工藝簡單成熟，不存在氧化問題，所以是應(yīng)用最廣、需求量最大的磁性材料。永磁鐵氧體的應(yīng)用其余（磁輥等）10 電機（小型電動機等）50電聲（揚聲器等）20測量與控制器件（磁控管等）20隨著國內(nèi)外汽車、家用電器、電動工具、儀器儀表等工業(yè)的快速發(fā)展，永磁鐵氧體的用量還將持續(xù)增加 永磁鐵氧體的應(yīng)用領(lǐng)域和用量大致為：稀土永磁分類第三代稀土磁體 (BH)max160kJ/m3(BH)max200240kJ/m3(BH

31、)max240460kJ/m3第二代稀土磁體 第一代稀土磁體 稀土系永磁材料Co基稀土永磁Fe基稀土永磁2:17型Sm2TM17磁體1:5型SmCo5磁體R2Fe14B型Nd-Fe-B磁體 永磁材料的進化1:5型SmCo5永磁體 RCo5合金具有六角結(jié)構(gòu)。它由兩種不同的原子層所組成，一層是呈六角形排列的鈷原子，另一層由稀土原子和鈷原子以1:2的比例排列而成。晶格常數(shù)a5.004，c3.971。c軸是易磁化軸。改善磁體性能的方法凡是影響Nd-Fe-B中各晶粒之間的相互作用以及Nd2Fe14B晶粒中R和TM兩種亞晶格之間的相互作用的因素都會對Nd-Fe-B磁體的性能產(chǎn)生影響： 添加元素；改善磁粉和晶粒度；提高定向度；控制含氧量；Nd-Fe-B磁體分類Nd-Fe-B永磁體滿足高矯頑力、高磁能積要求市場已打開電子、電氣設(shè)備的小型化領(lǐng)域市場在逐步擴大燒結(jié)永磁體粘結(jié)永磁體不同制粉方法的磁體結(jié)晶組織對比采用不同制粉方法制備的Nd-Fe-B磁體結(jié)晶組織有很大差別單輥法燒結(jié)法HDDR法尖晶石鐵氧體M2+Fe3+2O4尖晶石MgAl2O4的晶體結(jié)構(gòu)尖晶石型晶格單胞A位四面體間隙，B位八面體間隙幾種常見的鐵氧體 石榴石鐵氧體Y3Fe5O12三種陽離子的相對位置磁鉛石鐵氧體BaFe12O9晶體結(jié)構(gòu)六面體間隙位置磁記錄材料模擬式磁記錄；數(shù)字式磁記錄；磁頭與磁頭材料；磁介質(zhì)