1、磁性材料概要磁性材料概要磁性材料磁性材料概述磁性材料的特性參數(shù)磁性材料的分類（軟磁材料、硬磁材料、磁記錄材料、其它新型磁性材料）磁性材料發(fā)展?fàn)顩r9/9/20222磁性材料磁性材料概述9/6/20224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(rèn)識和應(yīng)用，例如中國古代用天然磁鐵作為指南針。 9/9/20223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3在我們的日常生活中，磁性材料也是無處在。以汽車為例，從啟動機到電動車窗、雨刷器等等，一輛汽車要用數(shù)十個大大小小的電動機，而要制造電動機，需要大量的永磁材料作為定子、軟磁材料作為轉(zhuǎn)子。 9/9/

2、20224在我們的日常生活中，磁性材料也是無處在。以汽車為例，從啟動機幾乎所有的家用電器都要使用變壓器，簡單地說，變壓器上就是一個軟磁材料做的鐵芯上套著兩組銅線圈；錄音機和錄像機的磁頭和磁帶、電話磁卡和信用卡、計算機硬盤和軟盤等都要使用一種特殊的磁性材料磁記錄材料存儲信息.9/9/20225幾乎所有的家用電器都要使用變壓器，簡單地說，變壓器上就是一個電冰箱門的四周，有一種帶磁性的塑料，它是由磁性材料粉末和塑料混合制成，有了這種磁性門封條，可以將電冰箱和金屬門框吸在一起，有利于密封和保溫9/9/20226電冰箱門的四周，有一種帶磁性的塑料，它是由磁性材料粉末和塑料電飯鍋 日常使用的電飯鍋利用了磁

3、性材料的居里點的特性。在電飯鍋的底部中央裝了一塊磁鐵和一塊居里點為105的磁性材料。當(dāng)鍋里的水分干了以后，食品的溫度將從100度上升。當(dāng)溫度到達大約105度時，由于被磁鐵吸住的磁性材料的磁性消失，磁鐵就對它失去了吸力，這時磁鐵和磁性材料之間的彈簧就會把它們分開，同時帶動電源開關(guān)被斷開，停止加熱。9/9/20227電飯鍋 日常使用的電飯鍋利用了磁性材料的居里點的特性。磁懸浮列車 上海磁懸浮列車 平均時速300公里/小時，最高時速430公里/小時9/9/20228磁懸浮列車 上海磁懸浮列車9/6/202磁性是從宇宙天體到基本粒子普存的學(xué)科地球磁場地球就是一塊巨大的磁鐵，它的N極在地理的南極附近，而

4、S極在地理的北極附近. 9/9/20229磁性是從宇宙天體到基本粒子普存的學(xué)科地球磁場9/6/2022 磁性材料主要是指由過渡元素鐵、鈷、鎳及其合金等組成的能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物質(zhì). 磁性材料從材質(zhì)和結(jié)構(gòu)上講，分為“金屬及合金磁性材料”和“鐵氧體磁性材料”兩大類，鐵氧體磁性材料又分為多晶結(jié)構(gòu)和單晶結(jié)構(gòu)材料。 9/9/202210 磁性材料主要是指由過渡元素鐵、鈷、鎳及其合金等組成的能夠直從應(yīng)用功能上講，磁性材料分為：軟磁材料、永磁材料、磁記錄-矩磁材料、旋磁材料等等種類。磁性材料從形態(tài)上講。包括粉體材料、液體材料、塊體材料 、薄膜材料等。 9/9/202211從應(yīng)用功能上講，磁性材料分為：

5、軟磁材料、永磁材料、磁記錄-矩磁性材料現(xiàn)在主要分兩大類，一類是軟磁，一類是硬磁。軟磁相框軟磁年歷9/9/202212磁性材料現(xiàn)在主要分兩大類，一類是軟磁，一類是硬磁。軟磁相框軟軟磁包括硅鋼片和軟磁鐵芯；硬磁包括鋁鎳鈷、釤鈷、鐵氧體和釹鐵硼。最貴的是釤鈷磁鋼；最便宜的是鐵氧體磁鋼；性能最高的是釹鐵硼磁鋼；性能最穩(wěn)定，溫度系數(shù)最好的是鋁鎳鈷磁鋼。用戶可以根據(jù)不同的需求選擇不同的硬磁產(chǎn)品。 9/9/202213軟磁包括硅鋼片和軟磁鐵芯；硬磁包括鋁鎳鈷、釤鈷、鐵氧體和釹 鐵磁材料內(nèi)部的磁疇排列雜亂無章，磁性相互抵消，因此對外不顯示磁性。 鐵磁材料之所以具有高導(dǎo)磁性，是因為在它們的內(nèi)部具有一種特殊的物質(zhì)

6、結(jié)構(gòu)磁疇。 磁疇因受外磁場作用而順著外磁場的方向發(fā)生歸順性重新排列，在內(nèi)部形成一個很強的附加磁場。（a）無外磁場情況（b）有外磁場情況1. 磁性的來源 9/9/202214 鐵磁材料內(nèi)部的磁疇排列雜亂無章，磁性相互抵消，BHBHBHBH(A)(B)(C)(D)1. 磁性的來源 磁化曲線磁化曲線磁化曲線磁化曲線9/9/202215BHBHBHBH(A)(B)(C)(D)1. 磁性的來源 磁2. 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，在外加磁場H 作用下，必有相應(yīng)的磁化強度M 或磁感應(yīng)強度B，它們隨磁場強度H 的變化曲線稱為磁化曲線。 9/9/2022162. 磁性材料的

7、磁化曲線 磁性材料是由鐵磁性物質(zhì)或亞鐵磁性3. 磁性材料的磁滯回線 鐵磁材料的磁滯現(xiàn)象是反復(fù)磁化過程中磁場強度H與磁感應(yīng)強度B之間的關(guān)系特征。磁滯回線和磁化曲線反應(yīng)了磁性材料磁特性的主要特征9/9/2022173. 磁性材料的磁滯回線 鐵磁材料的磁滯現(xiàn)象是反復(fù)磁化過程中4. 常用的磁性參數(shù) (1)飽和磁感應(yīng)強度Bs： 是指在指定溫度（25或100）下，用足夠大的磁場強度磁化磁性物質(zhì)時，磁化曲線達到接近飽和水平時，不再隨外磁場增大而明顯增大對應(yīng)的B值。其大小取決于材料的成分，它所對應(yīng)的物理狀態(tài)是材料內(nèi)部的磁化矢量整齊排列。9/9/2022184. 常用的磁性參數(shù) (1)飽和磁感應(yīng)強度Bs： 4.

8、 常用的磁性參數(shù) （2）剩余磁感應(yīng)強度Br：鐵磁物質(zhì)磁化到飽和后，又將磁場強度下降到零時，鐵磁物質(zhì)中殘留的磁感應(yīng)強度，簡稱“剩磁”。即磁滯回線中H回到0時的B值 。（3）矯頑力Hc：鐵磁物質(zhì)磁化到飽和后，由于磁滯現(xiàn)象，要使磁介質(zhì)中B為零，需要有一定的反向磁場強度-H，此時磁場的強度稱為矯頑磁力。即磁滯回線中B回到0時的H值 。9/9/2022194. 常用的磁性參數(shù) （2）剩余磁感應(yīng)強度Br：鐵磁物質(zhì)磁化4. 常用的磁性參數(shù) (4)居里溫度Tc：鐵磁物質(zhì)的磁化強度隨溫度升高而下降，達到某一溫度時，自發(fā)磁化消失，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。 （5）磁導(dǎo)率：是磁滯回線上任

9、何點所對應(yīng)的B與H的比值，該數(shù)值與器件工作狀態(tài)密切相關(guān)。=B/H 9/9/2022204. 常用的磁性參數(shù) (4)居里溫度Tc：鐵磁物質(zhì)的磁化強度5. 硬磁材料和軟磁材料 硬磁材料：如果磁滯回線很寬，即Hc很高，需要很大的磁場強度才能將磁材料磁化到飽和，也就是說這類材料磁化困難，去磁也困難，我們稱這類材料為硬磁材料。軟磁材料：在較弱的外磁場作用下，磁感應(yīng)強度達到很高的數(shù)值，同時很低的矯頑磁力，即容易磁化，又容易退磁，我們稱這類材料為軟磁材料。9/9/2022215. 硬磁材料和軟磁材料 硬磁材料：如果磁滯回線很寬，即Hc磁性材料軟磁材料特性要求效益磁導(dǎo)率i高相同感量可減少繞線圈數(shù)，以降低體積、

10、繞線電阻及分布電容。飽和磁通密度Bs高可允許大磁場強度（大電流）存在，小體積大功率。矯頑力Hc低降低磁滯損，提高工作效率。剩磁Br低 高提高動作范圍，減少損失 提高角形比，以得到良好的控制（磁氣放大器方式）品質(zhì)因數(shù)Q視用途而定居里溫度Tc高須高于最高工作溫度電阻率高降低渦流損，還可以避免造成線圈絕緣之困擾溫度特性 磁場特性 頻率特性 機械特性越穩(wěn)定越好其他繞線、散熱、漏磁 優(yōu)良的軟磁特性及效益：常用的軟磁材料有電工用純鐵、電工用硅鋼片、鐵鎳合金、鐵鋁合金、非晶態(tài)合金等。9/9/202222磁性材料軟磁材料特性要求效益磁導(dǎo)率i高相同感量可減少繞軟磁材料主要應(yīng)用宇航、通信、雷達導(dǎo)航、自動控制、計算

11、機技術(shù)、廣播電視制造磁導(dǎo)體，變壓器、繼電器的磁芯(鐵芯)、電動機轉(zhuǎn)子和定子、磁路中的連接元件、磁極頭、磁屏蔽材料、感應(yīng)圈鐵芯、電子計算機開關(guān)元件和存儲元件等9/9/202223軟磁材料主要應(yīng)用宇航、通信、雷達導(dǎo)航、自動控制、計算機技術(shù)、1) 基本特性硬磁材料又稱永磁或恒磁材料指難于磁化，又難于退磁的材料它的主要特點：具有較大的矯頑力，典型值Hc104106A/m。剩磁也高，磁滯回線又寬又高，具有較高的最大磁能積(BH)max。磁能積越大，外磁場撤去后，單位面積儲存的磁能越大磁性材料硬磁材料9/9/2022241) 基本特性磁性材料硬磁材料9/6/2022262) 幾種典型的硬磁材料分為兩類：金

12、屬硬磁材料磁鋼 氧化物硬磁材料鐵氧體硬磁常用的永磁材料分為：鋁鎳鈷系永磁合金鐵鉻鈷系永磁合金永磁鐵氧體稀土永磁材料復(fù)合永磁材料。 9/9/2022252) 幾種典型的硬磁材料分為兩類：金屬硬磁材料磁鋼9/6鋁鎳鈷系永磁合金以鐵、鎳、鋁元素為主要成分，還含有銅、鈷、鈦等元素。具有高剩磁和低溫度系數(shù)，磁性穩(wěn)定。分鑄造合金和粉末燒結(jié)合金兩種。20世紀(jì)3060年代應(yīng)用較多，現(xiàn)多用于儀表工業(yè)中制造磁電系儀表、流量計、微特電機、繼電器等。 9/9/202226鋁鎳鈷系永磁合金9/6/202228鐵鉻鈷系永磁合金以鐵、鉻、鈷元素為主要成分，還含有鉬和少量的鈦、硅元素。其加工性能好，可進行冷熱塑性變形，磁性類

13、似于鋁鎳鈷系永磁合金，并可通過塑性變形和熱處理提高磁性能。用于制造各種截面小、形狀復(fù)雜的小型磁體元件。 9/9/202227鐵鉻鈷系永磁合金9/6/202229永磁鐵氧體主要有鋇鐵氧體和鍶鐵氧體，其電阻率高、矯頑力大，能有效地應(yīng)用在大氣隙磁路中，特別適于作小型發(fā)電機和電動機的永磁體。永磁鐵氧體不含貴金屬鎳、鈷等，原材料來源豐富，工藝簡單，成本低，可代替鋁鎳鈷永磁體制造磁分離器、磁推軸承、揚聲器、微波器件等。但其最大磁能積較低，溫度穩(wěn)定性差，質(zhì)地較脆、易碎，不耐沖擊振動，不宜作測量儀表及有精密要求的磁性器件。 9/9/202228永磁鐵氧體9/6/202230稀土永磁材料主要是稀土鈷永磁材料和釹

14、鐵硼永磁材料。前者是稀土元素鈰、鐠、鑭、釹等和鈷形成的金屬間化合物，其磁能積可達碳鋼的150倍、鋁鎳鈷永磁材料的35倍 ，永磁鐵氧體的810倍，溫度系數(shù)低，磁性穩(wěn)定，矯頑力高達800千安米。主要用于低速轉(zhuǎn)矩電動機、啟動電動機、傳感器、磁推軸承等的磁系統(tǒng)。釹鐵硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，其剩磁、矯頑力和最大磁能積比前者高，不易碎，有較好的機械性能，合金密度低，有利于磁性元件的輕型化、薄型化、小型和超小型化。但其磁性溫度系數(shù)較高，限制了它的應(yīng)用。 9/9/202229稀土永磁材料主要是稀土鈷永磁材料和釹鐵硼永磁材料。前者復(fù)合永磁材料由永磁性物質(zhì)粉末和作為粘結(jié)劑的塑性物質(zhì)復(fù)合而成。由于其含有一定

15、比例的粘結(jié)劑，故其磁性能比相應(yīng)的沒有粘結(jié)劑的磁性材料顯著降低。除金屬復(fù)合永磁材料外，其他復(fù)合永磁材料由于受粘結(jié)劑耐熱性所限，使用溫度較低，一般不超過150 。但復(fù)合永磁材料尺寸精度高，機械性能好，磁體各部分性能均勻性好，易于進行磁體徑向取向和多極充磁。主要用于制造儀器儀表、通信設(shè)備、旋轉(zhuǎn)機械、磁療器械及體育用品等。 9/9/202230復(fù)合永磁材料由永磁性物質(zhì)粉末和作為粘結(jié)劑的塑性物質(zhì)復(fù)合而成。3) 硬磁材料主要應(yīng)用用于制造各種永磁體，以便提供磁場空間可用于各類電表和電話、錄音機、電視機中以及利用磁性牽引力的舉重器、分料器和選礦器中9/9/2022313) 硬磁材料主要應(yīng)用9/6/202233

16、磁性材料磁記錄材料矩磁材料：矩磁材料的特點是磁滯回線呈矩形。由于矩磁材料主要用于磁記錄和磁存儲技術(shù)方面，所以又叫做磁記錄與磁存儲材料。這種材料大量用作電子計算機存儲器中的記憶元件及自動控制裝置中的控制元件。矩磁鐵氧體可用于制造脈沖變壓器的磁芯。9/9/202232磁性材料磁記錄材料矩磁材料：9/6/202234 磁存儲和磁記錄都是利用磁性材料的矩形磁滯回線或磁矩的變化來記憶存儲信息的。利用磁性介質(zhì)受到外磁場磁化、去掉外磁場后仍長期保持其剩余磁化狀態(tài)的基本性質(zhì)。磁存儲技術(shù)開始用來記錄聲音，逐漸到數(shù)字記錄。磁存儲: 鐵氧體磁芯存儲器、磁膜存儲器、超導(dǎo)存儲器、磁泡存儲器、磁光存儲器等存儲面密度目前已

17、達到100Gb/in2。磁記錄: 鋼絲、磁帶、磁盤、磁鼓、磁卡、磁光盤?？v向磁記錄、垂直磁記錄。磁性材料磁記錄材料9/9/202233 磁性材料磁記錄材料9/6/202235 從形態(tài)看磁記錄材料有：顆粒狀的粉料和薄膜材料兩種，粉料又分為鐵氧體粉和金屬粉，薄膜又分連續(xù)膜、顆粒膜、多層膜等。對磁記錄與磁存儲材料的基本要求是：Br高、Hc高及矩形比大。磁存儲材料鐵氧體 Fe2O3、CrO2金屬(及其合金)9/9/202234 從形態(tài)看磁記錄材料有：顆粒狀的粉料和薄膜材料兩種，粉1. 壓磁材料磁致伸縮效應(yīng)：磁性材料磁化時，形狀和尺寸總要發(fā)生彈性變化。這種現(xiàn)象稱為.磁致伸縮材料(壓磁材料)：具有磁滯伸縮

18、效應(yīng)的材料利用它可以制造在民用及軍事上都有廣泛用途的電聲換能器等。磁性材料新型磁性材料9/9/2022351. 壓磁材料磁性材料新型磁性材料9/6/2022372. 旋磁材料 鐵氧體在微波中顯示出一系列特殊的被稱做旋磁效應(yīng)的現(xiàn)象，利用這些效應(yīng)可以制成各種微波器件，廣泛地應(yīng)用于雷達技術(shù)中。在這方面使用的鐵氧體就叫做旋磁材料，又叫做微波磁性材料。9/9/2022369/6/202238磁電阻效應(yīng)：鐵磁性物質(zhì)處于磁場中時其電阻將發(fā)生變化，該現(xiàn)象叫巨磁阻效應(yīng) GMR Giant Magneto-Resistance Effect 定義：鐵磁性材料的電阻在磁場(H)中增大的現(xiàn)象。3. 巨磁阻材料 9/9/202237磁電阻效應(yīng)：鐵磁性物質(zhì)處于磁場3. 巨磁阻材料 9/6/20磁性材料行業(yè)發(fā)展情況 中國地大物博，金屬和稀有元素礦藏非常豐富，有著豐富而天然的原材料資源優(yōu)勢，磁性材料產(chǎn)業(yè)所需的各種原材料幾乎國內(nèi)都能滿足。磁性材料行業(yè)，離不開稀土。9/9/202238磁性材料行業(yè)發(fā)展情況 中國地大物博，金屬和稀有元素礦藏非 因為稀土成本占磁材原料成本的30%，而中國是稀土的故鄉(xiāng)，世界上80%的稀土儲量在中國，因此中國稀土的資源優(yōu)勢，決定了磁性材料行業(yè)的中國優(yōu)勢。9/9/202239 因為稀土成本占磁材原料成本的30%