磁性材料及其應(yīng)用.ppt

1、材料的磁學(xué)性能,第三節(jié) 磁性材料及其應(yīng)用,磁性材料的分類,主要應(yīng)用的強(qiáng)磁材料,磁效應(yīng)：物質(zhì)的磁性和磁場會影響到物質(zhì)其他物理性質(zhì)的變化，同時(shí)，物質(zhì)其他性質(zhì)的變化也會引起物質(zhì)磁性的變化。,一、軟磁材料,起始磁導(dǎo)率高,矯頑力HC 小,飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度MS 高,磁損耗小,穩(wěn)定性好,調(diào)節(jié)配方,在磁場作用下，這類材料非常容易磁化，而取消磁場后又很容易去磁。,1、性能特點(diǎn),2、改善軟磁材料磁性能的途徑,高的磁導(dǎo)率和小的矯頑力要求材料的結(jié)構(gòu)盡量均勻，沒有缺陷，在磁學(xué)上各向同性。,若要在交變磁場中用作軟磁材料，鐵磁體應(yīng)有較大的電阻率，這可以通過材料的合金化來做到，如鐵-硅合金、鐵-鎳合金等。,改善材料的顯微結(jié)構(gòu)，

2、降低雜質(zhì)和氣孔的含量，增大晶粒尺寸。,降低內(nèi)應(yīng)力,H,3、軟磁材料的分類及其應(yīng)用,軟磁材料,金屬軟磁,鐵氧體軟磁,非晶及納米晶軟磁,軟磁材料主要用于動力工程、高性能電子學(xué)、通信技術(shù)、航空及空間技術(shù)等，來制造磁導(dǎo)體，增加磁路的磁通量，降低磁阻。,二、永磁材料,永磁材料又稱硬磁材料，是用于制造各種永久磁鐵的磁性材料。,1、性能特點(diǎn),剩磁高,矯頑力大,最大磁能積大,矯頑力大,最為重要,HC，Br等參量,H,最大磁能積 (BH)max,永磁體在退磁曲線上穩(wěn)定下來的一點(diǎn)B和H的乘積的2倍，它代表永磁體能量的大小，稱為磁能積。,2、改善永磁材料磁性能的途徑,3、永磁材料的分類及其應(yīng)用,1:5型SmCo5磁

3、體 2:17型Sm2TM17磁體 R2Fe14B型Nd-Fe-B磁體,磁控管,電機(jī),三、磁致伸縮材料,磁致伸縮材料：是指隨磁化狀態(tài)變化而自身尺寸相應(yīng)改變的一類磁性材料。,鐵磁及亞鐵磁材料的磁致應(yīng)變的范圍從鐵基非晶的10-5到稀土金屬的10-2。稀土-鐵贗二元系，如TbFe2、SmFe2具有巨大的磁致伸縮效應(yīng)，其值為10-3量級，稱為巨磁致伸縮效應(yīng)。,超磁致伸縮機(jī)制,磁致伸縮量,4f電子云,原始晶胞,方向,RFe2晶胞發(fā)生方向磁致伸縮后的變形,鐵磁體的磁致伸縮已在技術(shù)上得到利用，例如具有高磁致伸縮系數(shù)的材料已被用來做超聲波換能器（接受和產(chǎn)生超聲波）、傳感器、延遲線和存儲器等。,磁致伸縮用于聲納,

4、磁致伸縮液位儀,磁致伸縮液位儀工作原理,伺服機(jī)構(gòu)在機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用,磁致伸縮可用于制備稱重、測力、扭矩傳感器等,四、磁記錄材料,我們已經(jīng)進(jìn)入信息社會？,“知識大爆炸”？,記憶靠人腦？,磁記錄：是使用記錄磁頭在磁記錄介質(zhì)內(nèi)寫入磁化強(qiáng)度圖紋作為信息存儲，用同一或另外記錄磁頭可從磁化強(qiáng)度圖紋讀出所儲存的信息。,磁記錄的基本過程,1、磁頭與磁頭材料,磁頭是指能對磁介質(zhì)進(jìn)行信息記錄、再生及讀取功能的器件。,磁性合金：坡莫合金、仙臺斯特合金、Fe-Al合金和Fe-Al-B合金 ； 鐵氧體磁頭：Mn-Zn鐵氧體和Ni-Zn鐵氧體 MIG磁頭：鐵氧體磁芯間隙中沉積一層軟磁合金薄膜,工作縫隙小、磁場分布陡河磁

5、跡寬度窄，故可提高記錄速度和讀出分辨率,利用磁電阻效應(yīng)制成,磁頭材料,2、磁記錄介質(zhì)及介質(zhì)材料,顆粒狀涂布介質(zhì)結(jié)構(gòu),涂布型磁帶主要由帶基和附著其上的磁性涂覆層構(gòu)成。,常用磁盤分硬盤和軟盤兩大類： 硬盤是在厚度為12mm的鋁合金盤基上附著磁記錄層。 軟盤是在可撓性PET盤基上附著磁記錄層。,薄膜介質(zhì),薄膜記錄介質(zhì)由基底、附加層、磁性層和保護(hù)層組成。 在磁層和附加層之間也可增加一層緩沖層。 保護(hù)層可以是單層的，也可以是多層的。 在保護(hù)層上還可以增加一層潤滑層,高密度存儲要求：,五、磁性液體,磁性液體：由納米級的磁性顆粒，通過界面活性劑高度地分散、懸浮在載液中，形成穩(wěn)定的膠體體系。,超細(xì)磁性顆粒：F

6、e3O4、-Fe2O3、Fe、Co、Ni、Fe-Co-Ni合金、-Fe3N及-Fe4N等 表面活性劑：羧基、胺基、羥基、醛基、硫基等 載液：水、礦物油、酯類、有機(jī)硅油、氟醚油及水銀等,無磁場時(shí)，磁液顯示超順磁性； 有磁場時(shí)，磁性顆粒同向排列，磁液顯示磁性 磁化曲線：無剩磁、無矯頑力,磁化特性：,界面特性,磁性液體的表面在外加磁場的作用下會產(chǎn)生變形。 當(dāng)外加磁場垂直于磁性液體的表面時(shí)，磁性液體的表面出現(xiàn)無數(shù)的“針形磁花”?！搬樞未呕ā钡姆较蚺c磁力線的方向相同。 此時(shí)，磁場力、磁性液體的表面張力和重力平衡。,磁液密封,特點(diǎn)： 不泄漏，可耐高真空； 耐高速旋轉(zhuǎn)； 無機(jī)械磨損，壽命長； 發(fā)熱量小,磁液揚(yáng)聲器,磁性液體： 對音圈的運(yùn)動起一定的阻尼作用， 并能使音圈自動定位， 同時(shí)音圈所產(chǎn)生的熱量可以通過磁性液體耗散 。,磁液選礦,磁液的表觀密度隨外磁場的變化而改變，可用來篩選比重不同的非磁性礦物。,通常采用水基磁性液體，可重復(fù)使用。,六、磁致冷材料,磁致冷基本原理：利用自旋系統(tǒng)磁熵變的制冷方式，即借助磁致冷材料（磁工質(zhì)）的磁熱效應(yīng)，在磁化時(shí)向外界排放熱量，退磁時(shí)從外界吸收熱量，從而達(dá)到制冷目的。,與傳統(tǒng)的壓縮氣體制冷方式相比，磁制冷具有明顯的競爭優(yōu)勢：,無環(huán)境污染和破壞，由于磁制冷材料本身為固體材料以及在循環(huán)回路中可用加防凍劑的水作為傳熱介質(zhì)，消除了因使用氟利昂、氨及碳?xì)浠衔锏戎评鋭┧鶐?/p>