磁性材料惠州學(xué)院2012應(yīng)用化學(xué)答辯論文

惠州學(xué)院HUIZHOUUNIVERSITY中文題目：__________磁性材料____________________英文題目：MagneticMaterials姓名__陳遠(yuǎn)超溫燕君佘齊渠溫述明黃彩嫚王麗英陳儒明謝灝琳宋素文學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)10應(yīng)用化學(xué)2班指導(dǎo)教師葉曉萍提交日期______2012年11月23日____________磁性材料陳遠(yuǎn)超溫燕君佘齊渠溫述明黃彩嫚王麗英陳儒明謝灝琳宋素文指導(dǎo)老師：葉曉萍（廣東省惠州學(xué)院化學(xué)工程系廣東惠州516007）摘要磁性材料最開始在中國(guó)被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于中國(guó)四大發(fā)明中的指南針上，隨后歷經(jīng)多年的發(fā)展，磁性材料已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在我們的生活之中，也與信息化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)。本文綜述了對(duì)磁性材料的認(rèn)識(shí)，磁性材料的分類與相關(guān)概況，磁性材料的基本特性，磁性材料的機(jī)理與生產(chǎn)工藝，實(shí)際應(yīng)用以及發(fā)展前景等。關(guān)鍵詞磁性材料磁流體錳鋅鐵氧體MagneticMaterialsChenyuanchaoWenyanjunSheqiquWenshumingHuangcaimanWangliyingChenrumingXiehaolinSongsuwenTeacher:YeXiaoPing（GuangdonghuizhoucollegechemicalengineeringGuangdongHuizhou516007，China）Abtract：MagneticmaterialsinthebeginninginChinawasfoundandappliedinthefourgreatinventionsofthecompass,andaftermanyyearsofdevelopment,magneticmaterialshavebeenwidelyusedinourlife,andwiththeinformation,automation,mechanicalandelectricalintegration,nationaldefense,nationaleconomyiscloselyrelatedtoallaspectsof.Thispapersummarizesthemagneticmaterialunderstanding,magneticmaterialsclassificationandrelatedsurvey,thebasiccharacteristicofthemagneticmaterial,themechanismofmagneticmaterialsandproductionprocess,applicationanddevelopmentprospect,etc.Keywords：MagneticmaterialsApplicationsofMagneticmaterialsDevelopmentofMagneticmaterials論文名稱磁性材料參加人員及單位：陳遠(yuǎn)超溫燕君佘齊渠溫述明黃彩曼王麗英陳儒明謝灝琳宋素文指導(dǎo)老師：葉曉萍字體??！摘要磁性材料最開始在中國(guó)被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于中國(guó)四大發(fā)明中的指南針上，隨后歷經(jīng)多年的發(fā)展，磁性材料已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在我們的生活之中，也與信息化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)。本文綜述了對(duì)磁性材料的認(rèn)識(shí)，磁性材料的分類與相關(guān)概況，磁性材料的基本特性，磁性材料的機(jī)理與生產(chǎn)工藝，實(shí)際應(yīng)用以及發(fā)展前景等。關(guān)鍵詞MagneticMaterials英文論文名稱InPersonnelandUnits：ChenyuanchaoWenyanjunSheqiquWenshumingHuangcaimanWangliyingChenrumingXiehaolinSongsuwen參加人員及單位指導(dǎo)老師Guidanceteacher:YexiaopingAbtract：MagneticmaterialsinthebeginninginChinawasfoundandappliedinthefourgreatinventionsofthecompass,andaftermanyyearsofdevelopment,magneticmaterialshavebeenwidelyusedinourlife,andwiththeinformation,automation,mechanicalandelectricalintegration,nationaldefense,nationaleconomyiscloselyrelatedtoallaspectsof.Thispapersummarizesthemagneticmaterialunderstanding,magneticmaterialsclassificationandrelatedsurvey,thebasiccharacteristicofthemagneticmaterial,themechanismofmagneticmaterialsandproductionprocess,applicationanddevelopmentprospect,etc.Keywords：MagneticmaterialsApplicationsofMagneticmaterialsDevelopmentofMagneticmaterials關(guān)鍵詞目錄TOC\o"1-5"\h\z\u1磁性材料的認(rèn)識(shí) 62磁性材料的分類與概念 62.1永磁材料 62.1.1永磁材料的分類 62.1.2永磁材料的應(yīng)用 72.2．軟磁材料 72.2.1軟磁材料的分類 72.2.2軟磁材料的應(yīng)用 72.3矩磁材料和磁記錄材料 72.4旋磁材料 73磁性材料的基本特性 83.1磁性材料的磁化曲線 83.1.1鐵磁體的磁滯回線 83.1.2基本磁化曲線 93.2軟磁材料的常用磁性能參數(shù)［3］ 93.2.1飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm 93.2.2剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br 103.2.3矩形比 103.2.4矯頑力Hc 103.2.5磁導(dǎo)率μ 103.2.6居里溫度Tc 103.2.7損耗P 103.2.8最大磁能積 103.3軟磁材料的磁性參數(shù)與器件的電氣參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 114磁性材料的機(jī)理和生產(chǎn)工藝 114.1磁流體材料的機(jī)理和生產(chǎn)工藝 114.1.1磁流體的組成與機(jī)理 114.1.2磁性液體的制備 134.1.2.1化學(xué)共沉淀法制備鐵氧體型磁液 134.1.2.2金屬型磁液的制備 144.1.2.3氣相-液相反應(yīng)法制備氮化鐵型磁液 144.2軟磁錳鋅鐵氧體的機(jī)理及生產(chǎn)工藝 154.2.1軟磁錳鋅鐵氧體的機(jī)理及生產(chǎn)工藝 154.2.1.1氧化物法（干法）制備錳鋅鐵氧體 164.2.2軟磁鐵氧體生產(chǎn)工藝流程的分析 174.2.2.1概述 174.2.2.2軟磁鐵氧體批量生產(chǎn)的工藝技術(shù)及質(zhì)量 174.2.2.3原材料選擇及配方 174.2.2.4以錳鋅鐵氧體粉體為例做簡(jiǎn)要分析 174.2.3錳鋅鐵氧體的制備機(jī)理 185磁性材料的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展 205.1磁性液體的應(yīng)用 205.2平板揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)與原理 215.2.1平板揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu) 215.2.2平板揚(yáng)聲器工作原理 225.3平板揚(yáng)聲器應(yīng)用與特點(diǎn)分析 225.3.1平板揚(yáng)聲器應(yīng)用 225.3.2平板揚(yáng)聲器特點(diǎn)分析 236市場(chǎng)分析與前景［16］ 246.1中國(guó)磁性產(chǎn)品市場(chǎng)變化 246.1.1中國(guó)家電市場(chǎng)的變化 246.1.2工業(yè)類整機(jī)應(yīng)用發(fā)展 246.2磁性材料市場(chǎng)前景 247致謝 25參考文獻(xiàn)： 25磁性材料關(guān)鍵詞磁性材料磁性材料的應(yīng)用磁性材料的發(fā)展前景1磁性材料的認(rèn)識(shí)中國(guó)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(guó)家。早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就有關(guān)于天然磁性材料（如磁鐵礦）的記載。11世紀(jì)就發(fā)明了制造人工永磁材料的方法。1086年《夢(mèng)溪筆談》記載了指南針的制作和使用。1099～1102年有指南針用于航海的記述，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了地磁偏角的現(xiàn)象。近代，電力工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了金屬磁性材料——硅鋼片（Si-Fe合金）的研制。永磁金屬?gòu)?9世紀(jì)的碳鋼發(fā)展到后來的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。20世紀(jì)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(jià)格低廉的永磁鐵氧體。50年代初，隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，美籍華人王安首先使用矩磁合金元件作為計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器，不久被矩磁鐵氧體記憶磁芯取代。50年代初人們發(fā)現(xiàn)鐵氧體具有獨(dú)特的微波特性，制成一系列微波鐵氧體器件。后來又出現(xiàn)了強(qiáng)壓磁性的稀土合金，非晶態(tài)（無定形）磁性材料等?，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(dá)，應(yīng)用于變壓器中的鐵心材料，作為存儲(chǔ)器使用的磁光盤，計(jì)算機(jī)用磁記錄軟盤等?？梢哉f，磁性材料與信息化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)。而通常認(rèn)為，磁性材料是指由過度元素鐵、鈷、鎳及其合金等能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物質(zhì)。2磁性材料的分類與概念磁性材料［1］具有磁有序的強(qiáng)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(chǎng)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)。鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)為強(qiáng)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。2.1永磁材料永磁材料經(jīng)外磁場(chǎng)磁化以后，即使在相當(dāng)大的反向磁場(chǎng)作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。對(duì)這類材料的要求是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br高，矯頑力BHC(即磁性材料抗退磁能力)強(qiáng)，磁能積(BH)(即給空間提供的磁場(chǎng)能量)大。相對(duì)于軟磁材料而言，它亦稱為硬磁材料。2.1.1永磁材料的分類永磁材料有合金、鐵氧體和金屬間化合物三類：合金類：包括鑄造、燒結(jié)和可加工合金；鐵氧體類：主要成分為MO?6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等復(fù)合組分；金屬間化合物類：主要以MnBi為代表。2.1.2永磁材料的應(yīng)用永磁材料有多種用途：基于電磁力作用原理的應(yīng)用主要有：揚(yáng)聲器、話筒、電表、按鍵、電機(jī)、繼電器、傳感器、開關(guān)等；基于磁電作用原理的應(yīng)用主要有：磁控管和行波管等微波電子管、顯像管、鈦泵、微波鐵氧體器件、磁阻器件、霍爾器件等；基于磁力作用原理的應(yīng)用主要有：磁軸承、選礦機(jī)、磁力分離器、磁性吸盤、磁密封、磁黑板、玩具、標(biāo)牌、密碼鎖、復(fù)印機(jī)、控溫計(jì)等。其他方面的應(yīng)用還有：磁療、磁化水、磁麻醉等。根據(jù)使用的需要，永磁材料可有不同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。有些材料還有各向同性和各向異性之別。2.2．軟磁材料它的功能主要是導(dǎo)磁、電磁能量的轉(zhuǎn)換與傳輸。因此，對(duì)這類材料要求有較高的磁導(dǎo)率和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)磁滯回線的面積或磁損耗要小。與永磁材料相反，其Br和BHc越小越好，但飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs則越大越好。2.2.1軟磁材料的分類軟磁材料大體上可分為四類。合金薄帶或薄片：FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等；非晶態(tài)合金薄帶：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以適當(dāng)?shù)腟i、B、P和其他摻雜元素,又稱磁性玻璃；磁介質(zhì)（鐵粉芯）:FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基鐵和鐵氧體等粉料；鐵氧體：包括尖晶石型──MO?Fe?O?(M代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等),磁鉛石型──Ba?Me?Fe??O??(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其復(fù)合組分)。2.2.2軟磁材料的應(yīng)用軟磁材料的應(yīng)用甚廣，主要用于磁性天線、電感器、變壓器、磁頭、耳機(jī)、繼電器、振動(dòng)子、電視偏轉(zhuǎn)軛、電纜、延遲線、傳感器、微波吸收材料、電磁鐵、加速器高頻加速腔、磁場(chǎng)探頭、磁性基片、磁場(chǎng)屏蔽、高頻淬火聚能、電磁吸盤、磁敏元件(如磁熱材料作開關(guān))等。2.3矩磁材料和磁記錄材料主要用作信息記錄、無接點(diǎn)開關(guān)、邏輯操作和信息放大。這種材料的特點(diǎn)是磁滯回線呈矩形。2.4旋磁材料具有獨(dú)特的微波磁性，如導(dǎo)磁率的張量特性、法拉第旋轉(zhuǎn)、共振吸收、場(chǎng)移、相移、雙折射和自旋波等效應(yīng)。據(jù)此設(shè)計(jì)的器件主要用作微波能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，常用的有隔離器、環(huán)行器、濾波器（固定式或電調(diào)式）、衰減器、相移器、調(diào)制器、開關(guān)、限幅器及延遲線等，還有尚在發(fā)展中的磁表面波和靜磁波器件（見微波鐵氧體器件）。3磁性材料的基本特性3.1磁性材料的磁化曲線磁性材料是由鐵磁性物質(zhì)或亞鐵磁性物質(zhì)組成的，磁化曲線［2］是表征物質(zhì)磁化強(qiáng)度(B)與磁場(chǎng)強(qiáng)度（H）的依賴關(guān)系的曲線。在外加磁場(chǎng)H作用下，必有相應(yīng)的磁化強(qiáng)度M或磁感應(yīng)強(qiáng)度B，它們隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化曲線稱為磁化曲線（M～H或B～H曲線）。磁化曲線一般來說是非線性的，具有2個(gè)特點(diǎn)：磁飽和現(xiàn)象及磁滯現(xiàn)象。即當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H足夠大時(shí)，磁化強(qiáng)度M達(dá)到一個(gè)確定的飽和值Ms，繼續(xù)增大H，Ms保持不變；以及當(dāng)材料的M值達(dá)到飽和后，外磁場(chǎng)H降低為零時(shí)，M并不恢復(fù)為零，而是沿MsMr曲線變化。材料的工作狀態(tài)相當(dāng)于M～H曲線或B～H曲線上的某一點(diǎn)，該點(diǎn)常為工作點(diǎn)。3.1.1鐵磁體的磁滯回線 圖1鐵磁體的磁滯回線Fig1ferromagneticmagnetichysteresisB隨H變化的全過程如下：當(dāng)H按O→Hm→O→－Hc→－Hm→O→Hc→Hm的順序變化時(shí)，B相應(yīng)沿O→Bm→Br→O→－Bm→－Br→O→Bm的順序變化（1）當(dāng)H＝0時(shí)，B不為零，鐵磁材料還保留一定值的磁感應(yīng)強(qiáng)度EMBEDEquation.3，通常稱EMBEDEquation.3為鐵磁材料的剩磁。（2）要消除剩磁，使B降為零，必須加一個(gè)反方向磁場(chǎng)，這個(gè)反向磁場(chǎng)強(qiáng)度叫做該鐵磁材料的矯頑磁力。（3）H上升到某一個(gè)值和下降到同一數(shù)值時(shí)，鐵磁材料內(nèi)的B值并不相同，即磁化過程與鐵磁材料過去的磁化經(jīng)歷有關(guān)。3.1.2基本磁化曲線圖2基本磁化曲線圖3退磁曲線Fig2basicmagnetizationcurveFig3demagnetizationcurve對(duì)于同一鐵磁材料，若開始時(shí)不帶磁性，依次選取磁化電流為I1、I2、…Im(I1<I2…<Im)則相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為H1、H2、…、Hm。在每一個(gè)選定的磁場(chǎng)值下，使其方向發(fā)生兩次變化（即H1→-H1→H1,…Hm→-Hm→Hm等），則可得到一組逐漸增大的磁滯回線我們把原點(diǎn)O和各個(gè)磁滯回線的頂點(diǎn)a1、a2、…、a所連成的曲線，稱為鐵磁材料的基本磁化曲線（圖2）。在理論上，要消除剩磁Br，只需通一反方向磁化電流，使外加磁場(chǎng)正好等于鐵磁材料的矯頑磁力就行。實(shí)際上，矯頑磁力的大小通常并不知道，因而無法確定退磁電流的大小。我們從磁滯回線得到啟示：如果使鐵磁材料磁化達(dá)到飽和，然后不斷改變磁化電流的方向，與此同時(shí)逐漸減小磁化電流，以至于零，那么該材料得磁化過程就是一連串逐漸縮小而最終趨于原點(diǎn)的環(huán)狀曲線，如圖3所示。當(dāng)H減小到零時(shí)，B亦同時(shí)降為零，達(dá)到完全退磁。3.2軟磁材料的常用磁性能參數(shù)［3］3.2.1飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm其大小取決于材料的成分，它所對(duì)應(yīng)的物理狀態(tài)是材料內(nèi)部的磁化矢量整齊排列，是永磁材料極為重要的參數(shù)。永磁材料的飽和磁化強(qiáng)度越高，它標(biāo)志著材料的最大磁能積和剩磁可能達(dá)到的上限值越高。3.2.2剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br是磁滯回線上的特征參數(shù)，H回到0時(shí)的B值，即鐵磁體磁化到飽和并去掉外磁場(chǎng)后，在磁化方向保留的剩余磁化強(qiáng)度或剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為剩磁。3.2.3矩形比Br∕Bm，表示磁記錄材料磁滯回線矩形程度的重要參數(shù)，符號(hào)Rs。它是材料最大剩余磁通密度Br與最大磁通密度Bm之比，即Rs=Br/Bm。對(duì)于磁記錄材料而言，矩形比愈大愈好，一般Rs值應(yīng)為0.90～0.97左右。矩形比也稱矩形系數(shù)。3.2.4矯頑力Hc是表示材料磁化難易程度的量，取決于材料的成分及缺陷（雜質(zhì)、應(yīng)力等）。鐵磁體磁化到飽和后，使它的磁化強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度降低到零所需要的反向外磁場(chǎng)稱為矯頑力。3.2.5磁導(dǎo)率μ是磁滯回線上任何點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的B與H的比值，與器件工作狀態(tài)密切相關(guān)。初始磁導(dǎo)率μi、最大磁導(dǎo)率μm、微分磁導(dǎo)率μd、振幅磁導(dǎo)率μa、有效磁導(dǎo)率μe、脈沖磁導(dǎo)率μp。3.2.6居里溫度Tc鐵磁物質(zhì)的磁化強(qiáng)度隨溫度升高而下降，達(dá)到某一溫度時(shí)，自發(fā)磁化消失，轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?，該臨界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度。3.2.7損耗P磁滯損耗Ph及渦流損耗PeP=Ph+Pe=af+bf2+cPe∝f2t2,ρ降低，降低磁滯損耗Ph的方法是降低矯頑力Hc；降低渦流損耗Pe的方法是減薄磁性材料的厚度t及提高材料的電阻率ρ。在自由靜止空氣中磁芯的損耗與磁芯的溫升關(guān)系為：總功率耗散（mW）/表面積（cm2）3.2.8最大磁能積最大磁能積是退磁曲線上磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度乘積的最大值。這個(gè)值越大，說明單位體積內(nèi)存儲(chǔ)的磁能越大，材料的性能越好。3.3軟磁材料的磁性參數(shù)與器件的電氣參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換在設(shè)計(jì)軟磁器件時(shí)，首先要根據(jù)電路的要求確定器件的電壓～電流性。器件的電壓～電流特性與磁芯的幾何形狀及磁化狀態(tài)密切相關(guān)。設(shè)計(jì)者必須熟悉材料的磁化過程并拿握材料的磁性參數(shù)與器件電氣參數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。設(shè)計(jì)軟磁器件通常包括三個(gè)步驟：正確選用磁性材料；合理確定磁芯的幾何形狀及尺寸；根據(jù)磁性參數(shù)要求，模擬磁芯的工作狀態(tài)得到相應(yīng)的電氣參數(shù)。4磁性材料的機(jī)理和生產(chǎn)工藝4.1磁流體材料的機(jī)理和生產(chǎn)工藝磁流體又稱磁性液體(MagneticFluids),是由納米級(jí)的磁性顆粒通過表面活性劑的包覆,高度均勻分散于基載液中所形成的穩(wěn)定的固2液兩相膠液體［4］。這種材料既具有固相材料的磁性,又具有液相的流動(dòng)性,即使在重力、離心力、電磁力等作用下也不會(huì)發(fā)生固液分離,是一種典型的納米復(fù)合材料［5］,同時(shí)它也是目前真正具有工業(yè)實(shí)用價(jià)值的液體磁性材料,自20世紀(jì)60年代問世以來,發(fā)展非常迅速。目前磁性液體已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)橫跨多學(xué)科的綜合體系,其應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)展到機(jī)械、航空、電子、醫(yī)療、生物、環(huán)保等諸多方面［6］。4.1.1磁流體的組成與機(jī)理磁流體的組成磁流體由磁性微粒、表面活性劑和載液三者組成，三者關(guān)系如圖4a所示。磁性微?？梢允牵篎e3O4、γ-Fe2O3、氮化鐵、單一或復(fù)合鐵氧體、純鐵粉、純鈷粉、鐵-鈷合金粉、稀圖4磁流體組成示意圖Fig4magnetofluidcomponentdiagram土永磁粉等，目前常用Fe3O4粉。表面活性劑的選用主要是讓相應(yīng)的磁性微粒能穩(wěn)定地分散在載液中，這對(duì)制備磁流體來說至關(guān)重要。典型的表面活性劑一端是極性的，另一端是非極性的，它既能適應(yīng)于一定的載液性質(zhì)，又能適應(yīng)于一定磁性顆粒的界面要求。包覆了合適的表面活性劑的納米磁性顆粒之間就可相互排斥、分隔并均勻地分散在載液之中成為穩(wěn)定的膠體溶液。關(guān)于載液的選擇，應(yīng)以低蒸發(fā)速率、低粘度、高化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫和抗輻射為標(biāo)準(zhǔn)，但同時(shí)滿足上述條件非常困難，因此，往往根據(jù)磁流體的用途及其工作條件來選擇具有相應(yīng)性能的載液。磁流變液的流變機(jī)理按照磁疇理論可以解釋磁流變效應(yīng)。在磁流變液中，每一個(gè)小顆粒都可當(dāng)做一個(gè)小的磁體。在這種磁體中，相鄰原子間存在著強(qiáng)交換耦合作用。它促使相鄰原子的磁矩平行排列，形成自發(fā)磁化飽和區(qū)域即磁疇。無外磁場(chǎng)作用時(shí)，每個(gè)磁疇中各個(gè)原子的磁矩排列取向一致，而不同磁疇磁矩取向不同。磁疇的這種排列方式使每一顆粒處于能量最小的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，所有顆粒均勻磁矩為零，顆粒不顯磁性。在外磁場(chǎng)作用下，磁矩與外磁場(chǎng)同方向排列時(shí)的磁能低于磁矩與外磁場(chǎng)反方向排列時(shí)的磁能，結(jié)果是同自發(fā)磁化磁矩成較大角度的磁疇體積逐漸縮小。這時(shí)顆粒的均勻磁矩不即是零，顆粒對(duì)外顯示磁性，按序排列相接成鏈。當(dāng)外磁場(chǎng)強(qiáng)度較弱時(shí)，鏈數(shù)目少、長(zhǎng)度短、直徑也較細(xì)，剪斷它們所需外力也較小。隨外磁場(chǎng)不斷增強(qiáng)，取向與外場(chǎng)成較大角度的磁疇全部消失，保存的磁疇開始向外磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)，磁流變液中鏈的數(shù)目增加，長(zhǎng)度加長(zhǎng)，直徑變粗，磁流變液對(duì)外所表現(xiàn)的剪切應(yīng)力增強(qiáng)；再繼續(xù)增加磁場(chǎng)，所有磁疇沿外磁場(chǎng)方向整潔排列，磁化達(dá)到飽和，磁流變液的剪切應(yīng)力也達(dá)到最高。磁流變液的磁化特征不僅依靠固態(tài)相本身的磁特性，而且與顆粒間聚集狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)。另外，磁流變液的磁化飽和強(qiáng)度與體積分?jǐn)?shù)無關(guān)，但磁化率卻隨體積分?jǐn)?shù)的增加而線形增加，且有隨顆粒直徑增大而增大的趨勢(shì)。在外加磁場(chǎng)作用下，磁流變液發(fā)生相變的三個(gè)臨界磁場(chǎng)分別為Hc1、Hc2和Hc3，如圖51。圖5磁流變液內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化圖Fig5magnetorheologicalfluidinternalstructureevolutiondiagrama：當(dāng)H<Hc1時(shí)，磁流變液完全處于流體狀態(tài)，鐵磁顆粒隨機(jī)分布；b：當(dāng)Hc1<H<Hc2時(shí)，開始形成鏈狀結(jié)構(gòu)，鏈與顆粒共存且隨機(jī)分布；c：當(dāng)Hc2<H<Hc3時(shí)，開始形成柱狀結(jié)構(gòu)，柱與鏈共存；d：當(dāng)H>Hc3時(shí)，顆粒全部形成柱狀結(jié)構(gòu)。4.1.2磁性液體的制備磁性液體按磁性顆粒來分,主要分為鐵氧體型、金屬型和氮化鐵型。由于鐵氧體型磁性液體具有很好的穩(wěn)定性,成為目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的磁性液體,其缺點(diǎn)是飽和磁強(qiáng)度(Ms)較低,一般在0.102～0.103T,最高可達(dá)0.106T［7］,限制了其應(yīng)用的范圍。金屬型磁性液體有較高的Ms值,但化學(xué)穩(wěn)定性較差。近年來開發(fā)的氮化鐵型磁性液體既具有高M(jìn)s,又有較好的磁穩(wěn)定性,因而成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。下面分別對(duì)這3種不同類型的磁性液體的制備方法進(jìn)行介紹。4.1.2.1化學(xué)共沉淀法制備鐵氧體型磁液所謂共沉淀法［8］,是在混合的金屬鹽溶液(含有2種或2種以上的金屬離子)中加入適當(dāng)?shù)某恋韯?反應(yīng)生成均勻的沉淀產(chǎn)物。Elmore早先曾利用化學(xué)共沉淀法制備高分散鐵氧體型磁性液體,其化學(xué)原理如下:FeCl2+2FeCl3+8NaOH→Fe3O4↓+8NaCl+4H2O將稀釋的FeCl2和FeCl3水溶液按摩爾比1∶2在70℃時(shí)混合,加入過量的NaOH水溶液使混合溶液的pH控制在10,以確保離子全部沉淀,同時(shí)加入適量表面活性劑(如油酸)將生成的顆粒進(jìn)行及時(shí)地包覆,并配合以連續(xù)攪拌,其目的是為了嚴(yán)格控制顆粒長(zhǎng)大,獲得高度分散的沉淀產(chǎn)物。將水中的顆粒轉(zhuǎn)移至適當(dāng)?shù)幕d液中便可得到Fe3O4基磁性液體。采用共沉淀法的優(yōu)點(diǎn)在于:通過溶液中的各種化學(xué)反應(yīng)直接得到化學(xué)成分均一的超微粉體;超微粉體的粒度及分布容易控制;易于工業(yè)化生產(chǎn)。目前,市場(chǎng)銷售的鐵氧體型磁性液體一般都是通過共沉淀法制備的。4.1.2.2金屬型磁液的制備圖6真空蒸發(fā)法制備金屬基磁液示意圖Fig6vacuumevaporationforpreparationofmetalbasemagneticfluidschematicdiagram真空蒸發(fā)法真空蒸發(fā)法僅用于制備金屬基磁性液體,其制備原理如圖16所示［9］:在真空或惰性氣體保護(hù)的圓形容器內(nèi)放入表面活性劑與基載液,隨著旋轉(zhuǎn)容器的轉(zhuǎn)動(dòng),混合溶液貼附于轉(zhuǎn)桶的內(nèi)壁上形成一層夜體薄膜,將鐵、鈷、鎳或其合金置于旋轉(zhuǎn)中心容器內(nèi)在2000℃甚至更高的溫度下使其蒸發(fā)成氣體狀態(tài),與桶內(nèi)壁的液體薄膜相接處,冷凝成超微粒子粒徑一般在2～10nm,轉(zhuǎn)桶通常以2r/min的速率旋轉(zhuǎn),金屬粒子不斷地溶解并分散于液體中,如此重復(fù)便得到磁性液體。真空蒸發(fā)法制備的金屬及其合金磁性液體穩(wěn)定性優(yōu)良、飽和磁化強(qiáng)度高,但整個(gè)設(shè)備復(fù)雜,同時(shí)還需抽真空,目前國(guó)內(nèi)還沒有利用這方法來制備磁性液體。熱解羰基化合物法［10］利用羰基化合物液體(如Fe(CO)5、Ni(CO)等),在一定的溫度下蒸發(fā),通過氬氣載帶到混合器中與稀釋氣體充分混合進(jìn)一步稀釋后進(jìn)入熱解器。羰基化合物蒸汽在具有一定溫度的基載液中熱分解,形成的納米顆粒被事先混入基載液中的表面活性劑包覆,一步獲得具有一定磁性的金屬基磁性液體。4.1.2.3氣相-液相反應(yīng)法制備氮化鐵型磁液該方法的基本原理為在添加了胺基系表面活性劑的煤油中導(dǎo)入氨氣,同時(shí)將漏斗中的適量羰基鐵放入反應(yīng)器中,加熱反應(yīng)器至90℃保溫60min,生成胺基羰基鐵中間體,然后在185℃高溫下分圖7氣相-液相法制備氮化鐵磁液裝置Fig7gasphase-liquidforpreparationofnitridingferromagneticfluiddevice解該中間體,就可以得到氮化鐵磁性液體。反應(yīng)裝置如圖37所示,將上述反應(yīng)過程重復(fù)進(jìn)行,直至漏斗中的Fe(CO)5全部反應(yīng)為止。此外,鋼鐵研究總院也自行研制了一套氮化鐵磁性液體的制備裝置,其方法是用Ar氣將Fe(CO)5蒸氣載帶到混合器內(nèi),并與導(dǎo)入該混合器內(nèi)的NH3充分混合后進(jìn)入含有事先復(fù)配的基載液與表面活性劑的高溫爐體內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),得到氮化鐵磁性液體,其優(yōu)點(diǎn)是一次反應(yīng)就可以得到最終產(chǎn)物,制備工藝簡(jiǎn)單,可靠性強(qiáng)。4.2軟磁錳鋅鐵氧體的機(jī)理及生產(chǎn)工藝4.2.1軟磁錳鋅鐵氧體的機(jī)理及生產(chǎn)工藝錳鋅鐵氧體是一鐘廣泛用于通信、傳感、音像設(shè)備、開關(guān)電源和磁頭工業(yè)的軟磁材料。隨著這些行業(yè)的發(fā)展，對(duì)錳鋅鐵氧體的質(zhì)量和性能提出了越來越高的要求。錳鋅鐵氧體材料的生產(chǎn)工藝分為2種［11］：一是將氧化物原料直接球磨混合，經(jīng)成型和高溫?zé)Y(jié)制成鐵氧體，即為干法。這種方法工藝簡(jiǎn)單，配方準(zhǔn)確，應(yīng)用較普遍。但采用氧化物作原料，燒結(jié)活性和混合的均勻性受到限制，制約了產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提高。而另一種則是以化學(xué)沉淀法為主的濕法工藝，此工藝制備的鐵氧體粉燒結(jié)活性和均勻性好，但濕法的工藝路線長(zhǎng)長(zhǎng)、條件敏感、穩(wěn)定性較差?，F(xiàn)以應(yīng)用較為普遍的干法生產(chǎn)錳鋅鐵氧體的工藝為例做詳細(xì)的分析。4.2.1.1氧化物法（干法）制備錳鋅鐵氧體我國(guó)目前工業(yè)生產(chǎn)錳鋅鐵氧體主要采用此方法，即選用高純度的氧化鐵、碳酸錳（或氧化錳）氧化鋅等作原料，銨一定配比混合后燒結(jié)成型制成。粉料制作的一般工藝流程如圖48所示。另外，鐵氧體微粉生產(chǎn)工藝流程示意圖如圖59所示原材料原材料配料混合粗粉碎細(xì)粉碎噴霧造粒檢驗(yàn)顆粒調(diào)整裝桶檢分進(jìn)倉(cāng)預(yù)燒添加劑2添加劑1圖84氧化法制備錳鋅鐵氧體粉料的工藝流程Fig8oxidationforpreparationofmanganesezincferritepowderprocess圖59干法鐵氧體微粉生產(chǎn)工藝流程示意圖Fig9dryferritepowderproductionprocessflowdiagram4.2.2軟磁鐵氧體生產(chǎn)工藝流程的分析4.2.2.1概述軟磁鐵氧體［12］是由Fe、Zn、Mn或Ni的氧化物按一定比例混合，經(jīng)預(yù)燒、破碎、造粒、壓制成型、燒結(jié)和磨加工而成。軟磁鐵氧體分為MnZn鐵氧體和NiZn鐵氧體兩類，MnZn鐵氧體比NiZn鐵氧體的產(chǎn)量和用量都要大得多。下面僅對(duì)MnZn鐵氧體的批量生產(chǎn)工藝技術(shù)及質(zhì)量控制進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。4.2.2.2軟磁鐵氧體批量生產(chǎn)的工藝技術(shù)及質(zhì)量軟磁鐵氧體的各制造工序?qū)Υ判镜奶匦?、外觀質(zhì)量、成本、交貨期等的影響有所不同。視企業(yè)工藝設(shè)備狀況和工序匹配情況不同而定，技術(shù)質(zhì)量控制是為生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)服務(wù)的，因此,必然要結(jié)合實(shí)際問題進(jìn)行操作。4.2.2.3原材料選擇及配方提高軟磁鐵氧體特性的關(guān)鍵之一在配方(包括二次球磨中加雜)，因此應(yīng)重點(diǎn)選擇好主配方料，要求主配方料的純度要高、含有害雜質(zhì)如氯根、酸根等較少、化學(xué)活性和流動(dòng)性要好、粒度分布適當(dāng)、3種主配方料的比表面積匹配較好。在本工序，應(yīng)重點(diǎn)預(yù)防和控制原材料的純度并確保配方稱量的準(zhǔn)確性。4.2.2.4以錳鋅鐵氧體粉體為例做簡(jiǎn)要分析同時(shí)，就錳鋅鐵氧體而言，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，錳鋅鐵氧體磁芯工業(yè)化大生產(chǎn)分工越來越細(xì)，對(duì)粉料的技術(shù)性能要求越來越高。粉料的性能特征直接影響到毛胚成型、二次燒結(jié)和磁芯的電磁性能。下面就錳鋅鐵氧體粉料產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中問題，作重點(diǎn)討論：電磁性能如材料的初始磁導(dǎo)率、飽和磁通密度、功率損耗、頻率特性、溫度特性等。以上特性一般通過優(yōu)化配方、原材料，調(diào)整預(yù)燒和砂磨工藝參數(shù)，調(diào)整二次燒結(jié)工藝來實(shí)現(xiàn)。燒結(jié)特性粉料應(yīng)具有合適的收縮率、二次燒結(jié)時(shí)不開裂，不粘連等特性。黑噴造粒過程中膠的含量、種類是影響燒結(jié)開裂的主要因素。而預(yù)燒溫度、原材料則對(duì)收縮率有明顯影響。預(yù)燒時(shí)的通風(fēng)不暢、原材料中氯含量過高，會(huì)造成二次燒結(jié)時(shí)磁芯粘連。成型特性粉料在壓制時(shí)應(yīng)不粘模、不卡模、無起層開裂。這就要求粉料具有恰當(dāng)?shù)暮省㈩w粒分布、松裝密度、良好的流動(dòng)性，還應(yīng)具有合適的成型壓力。符合國(guó)際、國(guó)家、行業(yè)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如粉料中有害物質(zhì)應(yīng)符合ROHS等。成本和性價(jià)比既要保證粉料的品質(zhì)又要兼顧粉料的成本。在粉料配方、原材料、工藝上應(yīng)優(yōu)化選擇。4.2.3錳鋅鐵氧體的制備機(jī)理圖610為采用氧化共沉淀法在液相中制備的Ｍｎ－Ｚｎ鐵氧體樣品的紅外光譜ＩＲ圖從圖中可以看出400-600cｍ－１處有２個(gè)明顯的吸收峰它們是尖晶石鐵氧體的特征峰Ｗａｌｄｏｎ和Ｈａｆｎｅｒ把600ｃｍ－１附近的吸收帶歸于四面體Ａ位Fe３＋-O２－的伸縮振動(dòng)生的吸收峰而410ｃｍ－１附近的吸收帶為八面體Ｂ位Fｅ３＋－Ｏ２－的伸縮振動(dòng)所產(chǎn)生的吸收峰１６２７ｃｍ－１和3387ｃｍ－１處的吸收峰分別是樣品中水分子中Ｏ－Ｈ鍵的伸縮和彎曲振動(dòng)造成的１２ｃｍ。圖106樣品的紅外光譜圖Fig10samplesofinfraredspectrogram圖711為制備的Ｍｎ－Ｚｎ鐵氧體樣品的ＸＲＤ衍射圖譜通過ＪＡＤＥ軟分析圖中各衍射峰的位置強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)的尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體衍射峰吻合得很好圖6和圖7都說明了采用氧化共沉淀法能在液相中形成尖晶石結(jié)構(gòu)的Ｍｎ－Ｚｎ鐵氧體液相中Mn－Zn鐵氧體的形成機(jī)理文獻(xiàn)中很少有報(bào)道由于Ｍｎ－Ｚｎ鐵氧體與Fe３O４具有相同的晶體結(jié)構(gòu)都是尖晶石結(jié)構(gòu)Ｍｎ－Ｚｎ鐵氧體就是用Ｍｎ２＋和Ｚｎ２＋替代Fe３O４中Ｆｅ２＋所以可以借助液相中Fｅ３Ｏ４的形成機(jī)理進(jìn)行解釋而氧化－共沉淀制備Fe３O４的形成機(jī)理目前普遍能被人們所接受的就是:圖117氧化-共沉淀法制備的Mn-Zn鐵氧體粉末樣品X射線衍射（XRD）圖譜Fig11oxidation-coprecipitationpreparationofMn-ZnferritepowdersampleXraydiffraction(XRD)map溶解－再沉淀機(jī)理該機(jī)理認(rèn)為在空氣中前驅(qū)沉淀物Fe(OH)２首先溶解然后緩慢氧化成ＦｅＯＯＨ在生成ＦｅＯＯＨ的同時(shí)Ｆｅ２＋會(huì)來不及氧化就進(jìn)入ＦｅＯＯＨ中形成Ｆｅ(O,OH)６八面體結(jié)構(gòu)［13］Ｆｅ(O,OH)６八面體通過可溶性的八面體型的含水絡(luò)合物縮聚反應(yīng)生成Fe３O４若溶液的濃度過高或用強(qiáng)氧化劑如Ｈ２Ｏ２很難得到Fe３O４因?yàn)槿芤褐械腇e２＋會(huì)迅速被全部氧化而不能進(jìn)入ＦｅＯＯＨ中形成Ｆｅ(Ｏ,ＯＨ)６八面體結(jié)構(gòu)而氧化－共沉淀制備Ｍｎ－Ｚｎ鐵氧體正好利用這一點(diǎn)用Ｈ２Ｏ２迅速氧化Fe(OH)２變成ＦｅＯＯＨＭｎ２＋和Ｚｎ２＋進(jìn)入ＦｅＯＯＨ中形成Fe(Mn-Zn)(O,OH)６八面體結(jié)構(gòu)．其化學(xué)反應(yīng)方程式［14］如下:但能否確定生成的產(chǎn)物中不含有Fe３O４從ＸＲＤ衍射圖譜中是很難辨別的,因?yàn)椋停睿冢铊F氧體和Fe３O４都是尖晶石結(jié)構(gòu)它們的衍射峰幾乎疊在一起為了進(jìn)一步驗(yàn)證產(chǎn)物中是否含有Fe３O４我們對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了熱處理圖11是產(chǎn)物分別經(jīng)600℃和1100℃處理后的ＸＲＤ衍射圖譜從圖中可以看出與圖12相比空氣中600℃熱處理后的樣品Ｘ射線衍射ＸＲＤ圖譜出現(xiàn)大量的Fe2O3雜峰而1100℃熱處理后只存在少量的Fe2O3雜峰其原因可能是溫度為600℃時(shí)產(chǎn)物內(nèi)部氧分壓低于外界氧分壓發(fā)生如下的吸氧反應(yīng)［15］:圖128熱處理后的Mn-Zn鐵氧體粉末樣品X射線衍射（XRD）圖譜Fig12afterheattreatmentofMn-ZnferritepowdersampleXraydiffraction(XRD)map當(dāng)溫度較低時(shí)3r-Fe2O3發(fā)生同質(zhì)異構(gòu)轉(zhuǎn)變成為具有菱面體結(jié)構(gòu)的a-Fe2O3由于a-Fe2O3的結(jié)構(gòu)和Ｍｎ－Ｚｎ鐵氧體結(jié)構(gòu)不同就要從Ｍｎ－Ｚｎ鐵氧體固溶體中析出來以另相存在隨著熱處理的溫度上升樣品內(nèi)的氧分解壓力增大而且它的增大速度比周圍氣氛的氧分壓增大速度要快當(dāng)其內(nèi)部氧分壓接近或大于外界氧分壓時(shí)就要發(fā)生放氧反應(yīng)重新生成Ｍｎ－Ｚｎ鐵氧體,上面的的反應(yīng)向左進(jìn)行所以樣品１１００℃熱處理后只剩下少量的Fe2O3進(jìn)一步提高熱處理溫度樣品的Ｘ射線衍射ＸＲＤ圖譜中仍然存在少量的Fe2O3峰這說明產(chǎn)物中可能含有Fe３O４經(jīng)熱處理后變成了Fe2O3從圖中還可看出氮?dú)鈿夥罩?00℃熱處理后的產(chǎn)物Ｘ射線衍射ＸＲＤ圖譜中未出現(xiàn)Fe2O3雜峰說明產(chǎn)物在氮?dú)鈿夥罩袩崽幚砜赡芪窗l(fā)生任何相變。5磁性材料的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展5.1磁性液體的應(yīng)用5.1.1磁性液體分離技術(shù)圖13磁性液體礦物分選裝置Fig13magneticliquidmineralseparationdevice磁性液體在外磁場(chǎng)的作用下可改變其表觀密度。通過調(diào)節(jié)外加磁場(chǎng)的強(qiáng)度來改變磁性液體的表觀密度,就可以實(shí)現(xiàn)在磁性液體中某些特定物質(zhì)的沉浮。這就是磁性液體浮選的基本原理。圖613是磁性液體礦物浮選的示意圖。日本研制的比重分選機(jī)成功地將玻璃和陶瓷分離開。俄羅斯研制出成套的砂、金磁性液體分選裝置,其黃金采收率高達(dá)9816%,處理時(shí)間縮短1/3。5.1.2磁性液體研磨和拋光圖14磁性液體研磨基本原理示意圖Fig14magneticfluidgrindingbasicprinciplediagram磁性液體研磨主要是利用磁懸浮的基本原理,在水基或油基磁性液體中混入粒度為幾微米到幾百微米的磨粒,在梯度磁場(chǎng)的作用下,非磁性的磨粒受到磁性浮力的作用,浮于磁性液體的表層,磨粒與工件表面之間處于一種彈性浮動(dòng)接觸狀態(tài),通過對(duì)工件加壓轉(zhuǎn)動(dòng),磨粒對(duì)工件進(jìn)行磨削,從而起到研磨作用,如圖714所示。通過改變外加磁場(chǎng)強(qiáng)度及加工壓力,可以調(diào)節(jié)磨削速率。磁性液體研磨適用于各種材料和任何形狀曲面的加工,而且,可以內(nèi)外表面同時(shí)進(jìn)行,其應(yīng)用前景十分看好。5.2平板揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)與原理5.2.1平板揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)平板揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)如圖915所示，主要由軟磁材料、音圈、平板發(fā)聲盤、環(huán)形導(dǎo)電線圈、偏磁線圈組成。其結(jié)構(gòu)要求音圈固定在以軟磁材料為支架的半閉合磁路上，振動(dòng)發(fā)聲盤為四邊固定的張緊的柔性導(dǎo)電盤或內(nèi)部相嵌有多個(gè)（三個(gè)以上）同心導(dǎo)電環(huán)的柔性圓盤構(gòu)成，并保證磁路完全穿過振動(dòng)盤。偏磁線圈的作用是在揚(yáng)聲器工作時(shí)加入合適的直流或超音頻交流偏磁電流，使磁路中的音頻磁場(chǎng)避開磁化曲線的非線性區(qū)。發(fā)聲盤發(fā)聲盤軟磁材料音圈偏磁線圈環(huán)形導(dǎo)電線圈圖915平板揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)圖Fig15flatspeakerstructure5.2.2平板揚(yáng)聲器工作原理當(dāng)音圈中通過經(jīng)功放放大的音頻電流時(shí)，音頻電流在軟磁材料中產(chǎn)生的音頻變化磁通穿過發(fā)聲盤，平板發(fā)聲盤內(nèi)的各導(dǎo)電環(huán)產(chǎn)生互感磁通，互感磁場(chǎng)與音頻磁場(chǎng)相互作用而迫使發(fā)聲盤產(chǎn)生音頻的機(jī)械振動(dòng)而發(fā)聲。由于軟磁材料的磁化曲線是非線性的，使得音頻電流的過零點(diǎn)產(chǎn)生很大的失真。因此在磁路中加一個(gè)偏磁線圈，外加一恒定的直流或超音頻交流偏磁電流，精確調(diào)整偏磁電流的大小和音頻信號(hào)的幅度，使音頻磁通避開磁化曲線的非線性區(qū)。5.3平板揚(yáng)聲器應(yīng)用與特點(diǎn)分析5.3.1平板揚(yáng)聲器應(yīng)用平板揚(yáng)聲器應(yīng)用示意如圖1016所示，其中超音頻交流振蕩電路或直流穩(wěn)壓電源為偏磁線圈提供偏磁電流，R為限流電阻，為了使偏磁線圈不會(huì)對(duì)音頻磁通短路，要求R盡可能大些，RW是最佳偏磁調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)其大小可保證加給揚(yáng)聲器的直流（或交流）偏磁剛好使音頻信號(hào)磁場(chǎng)在軟磁體的磁化曲線的線性段中間。功率放大器輸出的音頻信號(hào)加到音圈上，將音頻電流轉(zhuǎn)變成音頻變化的磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)穿過發(fā)聲盤各導(dǎo)電環(huán)，各導(dǎo)電環(huán)的互感磁場(chǎng)與音頻磁場(chǎng)相互作用而推動(dòng)發(fā)聲盤還原高保真聲場(chǎng)。音圈音圈偏磁線圈音圈R音圈RW音圈功率放大器超音頻振蕩電路圖160平板揚(yáng)聲器應(yīng)用示意圖Fig16flatspeakerapplicationschematicdiagram5.3.2平板揚(yáng)聲器特點(diǎn)分析本次設(shè)計(jì)的平板揚(yáng)聲器具有頻響寬、功率大、失真小、體型薄、外形隨意、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、不易破損及無磁干擾等特點(diǎn)。(1)頻響寬。由于揚(yáng)聲器振動(dòng)發(fā)聲盤內(nèi)相嵌有多個(gè)放射狀排列的同心導(dǎo)電環(huán)，各環(huán)的半徑不一樣，各個(gè)環(huán)在單獨(dú)作用時(shí)就有不同的機(jī)械諧振頻率，導(dǎo)電環(huán)的數(shù)量越多，分布越均勻，揚(yáng)聲器幅頻特性越平坦，不在在傳統(tǒng)揚(yáng)聲器發(fā)音盤尺寸固定而產(chǎn)生單一波峰的幅頻特性；發(fā)聲盤的外內(nèi)徑比值越大，幅頻特性越寬；很容易就能在一個(gè)揚(yáng)聲器上實(shí)現(xiàn)了從20Hz至20KHz的平坦的幅頻特性。（2）輸出功率大。由于音圈固定在磁路上，它可做得更粗，更結(jié)實(shí)，不存在傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器音圈易燒毀，易振與松動(dòng)的現(xiàn)象，發(fā)音盤中的環(huán)形導(dǎo)電線圈進(jìn)一步起到音膜加固作用，比傳統(tǒng)揚(yáng)聲器發(fā)音膜具有更強(qiáng)的機(jī)械特性，從而使輸出功率更大。（3）失真小。平板揚(yáng)聲器在磁路中加一個(gè)偏磁線圈，揚(yáng)聲器工作時(shí)加入合適的直流或超音頻交流偏磁電流在偏磁線圈上，使磁路中的音頻磁場(chǎng)避開磁化曲線的非線性區(qū)，音頻信號(hào)磁場(chǎng)幾乎不失真的加在了發(fā)音盤上，從而使本揚(yáng)聲器的失真非常小。（4）體型薄。該揚(yáng)聲器中使用了平面的發(fā)音盤，故揚(yáng)聲器可做得很薄，它的厚度主要由磁路結(jié)構(gòu)與發(fā)音盤振動(dòng)所需的空間決定。（5）外形設(shè)計(jì)隨意。在該揚(yáng)聲器中，只要將磁通完全穿過發(fā)音盤的中心孔，對(duì)磁路的形狀沒有要求，發(fā)音盤不一定非要圓形，它們均可根據(jù)美學(xué)與機(jī)械要求設(shè)計(jì)成任意形狀，發(fā)音盤的表面便是各種藝術(shù)繪畫作器的最佳居所。（6）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、不易破損。該揚(yáng)聲器中磁路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各部分配合精度要求不高，音圈、磁路、發(fā)音盤可由產(chǎn)家做好后由普通用戶自行安裝。由于發(fā)音盤使用了多個(gè)導(dǎo)電環(huán)驅(qū)動(dòng)方式，即使某部分導(dǎo)電環(huán)損壞，其它環(huán)仍可正常工作，不會(huì)對(duì)揚(yáng)聲器產(chǎn)生致命的影響。而傳統(tǒng)的音圈驅(qū)動(dòng)方式，一旦音圈燒壞，就不能再繼續(xù)使用。6市場(chǎng)分析與前景［16］6.1中國(guó)磁性產(chǎn)品市場(chǎng)變化產(chǎn)品檔次從低端向高端發(fā)展，高檔產(chǎn)品占全部產(chǎn)量