磁性材料與應(yīng)用

1、磁性材料與應(yīng)用摘要：磁性材料可以說即古老又新穎。磁性材料的發(fā)現(xiàn)是十分 久遠的，它的應(yīng)用如指南針創(chuàng)造了古代的文明。磁性材料的 發(fā)展很迅速，原有的傳統(tǒng)材料性能在不斷的改進和提高，更 多的新型磁特性和磁效應(yīng)材料又在不斷地大量涌現(xiàn)。而磁學(xué) 基礎(chǔ)研究與應(yīng)用的需求相互促進，在國防和國民經(jīng)濟中起著 重要作用。所以對磁性材料的研究與應(yīng)用就顯的尤為重要。定義：磁性材料，是古老而用途十分廣泛的功能材料，而物質(zhì) 的磁性早在3000年以前就被人們所認識和應(yīng)用，例如中國古 代用天然磁鐵作為指南針?，F(xiàn)代磁性材料已經(jīng)廣泛的用在我 們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達，應(yīng)用于變壓器中 的鐵心材料，作為存儲器使用的磁光盤，計算

2、機用磁記錄軟 盤等?？梢哉f，磁性材料與信息化、自動化、機電一體化、 國防、國民經(jīng)濟的方方面面緊密相關(guān)。而通常認為，磁性材 料是指由過度元素鐵、鉆、鎳及其合金等能夠直接或間接產(chǎn) 生磁性的物質(zhì)。發(fā)展歷程：中國是世界上最先發(fā)現(xiàn)物質(zhì)磁性現(xiàn)象和應(yīng)用磁性材料 的國家。早在戰(zhàn)國時期就有關(guān)于天然磁性材料（如磁鐵礦） 的記載。11世紀就發(fā)明了制造人工永磁材料的方法。1086 年夢溪筆談記載了指南針的制作和使用。10991102年 有指南針用于航海的記述，同時還發(fā)現(xiàn)了地磁偏角的現(xiàn)象。公元19世紀，近代物理學(xué)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、

3、高斯、奧斯特、麥克絲韋、 赫茲等大批現(xiàn)代電磁學(xué)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(xué)的基礎(chǔ)近代，電力工業(yè)的發(fā)展促進了金屬磁性材料一T硅鋼片 （Si-Fe合金）的研制。永磁金屬從19世紀的碳鋼發(fā)展到后 來的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。隨著通信技術(shù)的發(fā) 展，軟磁金屬材料從片狀改為絲狀再改為粉狀，仍滿足不了 頻率擴展的要求。20世紀40年代，荷蘭J.L.斯諾伊克發(fā)明 電阻率高、高頻特性好的鐵氧體軟磁材料，接著又出現(xiàn)了價 格低廉的永磁鐵氧體。50年代初，隨著電子計算機的發(fā)展， 美籍華人王安首先使用矩磁合金元件作為計算機的內(nèi)存儲 器，不久被矩磁鐵氧體記憶磁芯取

4、代，后者在6070年代 曾對計算機的發(fā)展起過重要的作用。50年代初人們發(fā)現(xiàn)鐵氧 體具有獨特的微波特性，制成一系列微波鐵氧體器件。壓磁 材料在第一次世界大戰(zhàn)時即已用于聲納技術(shù)，但由于壓電陶 瓷的出現(xiàn)，使用有所減少。后來又出現(xiàn)了強壓磁性的稀土合 金。非晶態(tài)（無定形）磁性材料是近代磁學(xué)研究的成果，在 發(fā)明快速淬火技術(shù)后，1967年解決了制帶工藝，正向?qū)嵱没?過渡。類型與應(yīng)用：磁性材料具有磁有序的強磁性物質(zhì)，廣義還包括可應(yīng)用 其磁性和磁效應(yīng)的弱磁性及反鐵磁性物質(zhì)。磁性是物質(zhì)的一 種基本屬性。物質(zhì)按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在外磁場中的性狀可 分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)。 鐵磁性和亞鐵磁性

5、物質(zhì)為強磁性物質(zhì)，抗磁性和順磁性物質(zhì) 為弱磁性物質(zhì)。磁性材料按性質(zhì)分為金屬和非金屬兩類，前 者主要有電工鋼、鎳基合金和稀土合金等，后者主要是鐵氧 體材料。按使用又分為軟磁材料、永磁材料和功能磁性材料。 功能磁性材料主要有磁致伸縮材料、磁記錄材料、磁電阻材 料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等， 反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲線、磁滯回線和磁損耗 等。一、燒結(jié)釹鐵硼釹鐵硼（NdFeB）屬第三代稀土永磁材料，具有體積小、 重量輕和磁性強的特點，是迄今為止性能價格比最佳的磁 體，在磁學(xué)界被譽為磁王。高能量密度的優(yōu)點使釹鐵硼永磁 材料在現(xiàn)代工業(yè)和電子技術(shù)中獲得了廣泛應(yīng)用。在人們的日常生

6、活中，小到手表、手機、照相機、電話、 錄音機、計算機硬盤、光盤驅(qū)動器，大到汽車、發(fā)電機、醫(yī) 療儀器、航空航天器等，永磁材料無所不在。正是廣泛采用 了稀土永磁材料，眾多電子產(chǎn)品的尺寸才得以進一步縮小， 性能大幅度改善。從而適應(yīng)了當(dāng)今電子產(chǎn)品輕、薄、小的發(fā) 展趨勢?，F(xiàn)在，稀土永磁材料的生產(chǎn)與應(yīng)用，已成為衡量一 個國家綜合國力與國民經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標(biāo)志。二、粘結(jié)釹鐵硼粘結(jié)釹鐵硼特點：在各向同性的粘結(jié)磁體中，此磁體的磁性能最強可一次成型為精度較高、形狀的零件而無需后加工有較強的韌性有的抗腐蝕能力溫度性能穩(wěn)定粘結(jié)釹鐵硼用途：與燒結(jié)釹鐵硼磁強磁體相比，粘結(jié)釹鐵硼磁體具有一次 成形，多極取向的特點。主要應(yīng)

7、用于電子信息、通訊、儀表、 辦公自動化、醫(yī)療器械、汽車、機械等領(lǐng)域。三、鋁鎳鉆永磁鋁鐐鉆永磁是由金屬鋁、鐐、鉆、鐵和其他微量金屬元 素構(gòu)成的一種合金。其金屬成分的構(gòu)成不同，磁性能不同， 從而用途也不同。鋁鐐鉆永磁有兩種不同的生產(chǎn)工藝：鑄造 和燒結(jié)。鑄造鋁鎳鉆工藝可以加工生產(chǎn)成不同的尺寸和形 狀，強度高，抗腐蝕能力強，具有的溫度穩(wěn)定性，最高工作 溫度可達600r。鑄造鋁鎳鉆產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，主要用于各種 傳感器、儀表、電子、機電、醫(yī)療、教學(xué)、汽車、航空、軍 事技術(shù)等領(lǐng)域。燒結(jié)鋁鎳鉆產(chǎn)品與鑄造鋁鎳鉆產(chǎn)品相比，主要是小的尺 寸，磁性能要略低于鑄造鋁鎳鉆產(chǎn)品，但可加工性好。燒結(jié) 鋁鎳鉆產(chǎn)品廣泛用于各種儀表

8、，各類磁性傳感器、控制器、 汽車點火器、里程表和其他應(yīng)用領(lǐng)域1、內(nèi)磁式電壓電流表、電子式電能表、萬用表、流量 計等2、各類磁性傳感器、極化繼電器、溫度和壓力控制器3、移動電話蜂鳴器、助聽器、受話器、微型揚聲器4、汽車點火啟動器、汽車和摩托車里程表、永磁電機、 吸附器件等5、廣泛應(yīng)用于要求穩(wěn)定性高的航空、航天、軍事裝置 等領(lǐng)域鐵氧體的特點：l采用粉末冶金方法生產(chǎn)、剩磁較低，回復(fù)磁導(dǎo)磁率小。2矯頑力較大，抗去磁能力較強，特別適宜于用作動態(tài) 工作條件的磁路結(jié)構(gòu)。3材質(zhì)硬且脆，可以用于金剛砂工具進行切割加工。4主要原材料是氧化物，故不易腐蝕。5工作溫度：一40C至+200C。又分為各項異性（異方性）及

9、各項同性（等向性）.等向性燒 結(jié)鐵氧體永磁材料的磁性能較弱，但可在磁體的不同方向充 磁;異方性燒結(jié)鐵氧體永磁材料擁有較強的磁性能，但只能沿 著磁體的預(yù)定充磁方向充磁。鐵氧體用途：l用于揚聲器，拾音器、錄音器等2應(yīng)用于汽車電機：雨刷，啟動，暖風(fēng)，燃油泵，及坐 椅電機等3應(yīng)用于健身車磁控、按摩椅、自動控制、微波器件、 雷達和醫(yī)療器械等。4也適用于制作儀器、儀表、微電機、電聲、器件、復(fù) 印機、磁傳動裝置等。五、釤鉆磁鐵釤鉆磁鐵的特點：釤鉆磁鐵又稱釤鉆磁鋼，或稱釤鉆永久磁鐵，具有較高 的磁能積，極低的溫度系系數(shù)，其使用溫度可高達350 Co 有很強的抗腐蝕性和抗氧化性，通常不作電鍍等。釤鉆磁鐵的用途：

10、應(yīng)用在馬達、儀表、傳感器、冰箱、發(fā)動機、磁選機、 石油化工等高科技領(lǐng)域六、納米材料納米磁性材料的特性不同于常規(guī)的磁性材料，其原因是 關(guān)聯(lián)于與磁相關(guān)的特征物理長度恰好處于納米量級，例如： 磁單疇尺寸，超順磁性臨界尺寸，交換作用長度，以及電子 平均自由路程等大致處于1-100nm量級，當(dāng)磁性體的尺寸與 這些特征物理長度相當(dāng)時，就會呈現(xiàn)反常的磁學(xué)性質(zhì)。軟磁材料的發(fā)展經(jīng)歷了晶態(tài)、非晶態(tài)、納米微晶態(tài)的歷 程。納米做晶金屬軟磁材料具有十分優(yōu)異的性能，高磁導(dǎo)率， 低損耗、高飽和磁化強度，己應(yīng)用于開關(guān)電源、變壓器。傳 感器等，可實現(xiàn)器件小型化、輕型化、高頻化以及多功能化， 近年來發(fā)展十分迅速。磁電子納米結(jié)構(gòu)器件是20世紀末最具有影響力的重大成果。除巨磁電