磁性材料的特性与运用

磁性材料的特性与运用磁性材料的特性与运用 键入公司名称 物理论文磁性材料的特性与运用周学号 xx 7 28磁 性材料 是古老而用途十分广泛的功能材料 而物质的磁性早在300 0年以前就被人们所认识和应用 例如中国古代用天然磁铁作为指南 针 现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中 例如将永磁材料用 作马达 应用于变压器中的铁心材料 作为存储器使用的磁光盘 计算机用磁记录软盘等 可以说 磁性材料与信息化 自动化 机电一体化 国防 国民经 济的方方面面紧密相关 而通常认为 磁性材料是指由过度元素铁 钴 镍及其合金等能够 直接或间接产生磁性的物质 磁性材料的特性及其应用关于磁性材料的最早记载见于春秋战国时 期 现代人类将磁性材料按用途分为永磁材料 软磁材料 磁记录 材料以及具有特殊功能的磁性材料 一 磁性材料的分类物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状讲 可分为抗磁性 顺磁性 铁磁性 反铁磁性和亚铁磁性物质 铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质 抗磁性物质和顺磁性物质为 弱磁性物质 磁性材料从物质和结构上讲可分为 金属及合金磁性材料 和 铁 氧体磁性材料 两大类 铁氧体磁性材料又可分为多晶结构和单晶 结构材料 从应用功能上讲 磁性材料又可分为软磁材料 永磁材料和功能磁 性材料 功能磁性材料主要有磁致伸缩材料 磁记录材料 磁电阻材料 磁 泡材料 磁光材料 旋磁材料以及磁性薄膜材料等 软磁材料 永磁材料及磁记录材料中既有金属材料又有铁氧化体材 料 而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了 磁性材料从形状上讲分为粉体材料 液体材料 块体材料 薄膜材 料等 二 磁性材料的运用磁性材料的用途广泛 是生产 生活 国防科学 技术中广泛作用的材料 主要是利用其各种磁特征和特殊效应制成的元件或器件 用于储存 传输和转换电磁能量与信息 或在特定空间产生一定强的和分布 的磁场 有时也以材料的自然形态而直接利用 如磁性液体 磁性材料在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用 制造电力技术中的滤波器和增感器 国防技术中的磁性水雷 电磁 炮 和各种家用那个电器等 此外磁性材料在地矿探测 海洋探测及信息能源生物空间等新技术 中也获得了广泛的作用 一 永磁材料磁体被磁化后去除外磁场仍具有较强的磁性 特点是 矫顽力高和磁能积大 铝镍钴的主要应用在电子点火系统 电度表 伏安表 医疗仪器 工业电机 磁力簧片开关 发电机 手动工具 自动售货机等领域 铁氧体永磁材料具有矫顽力大 重量轻 原材料丰富 价格便宜 耐氧化 耐腐蚀 磁晶体的各向异性常数大 退磁曲线近似为直线 等优点 而缺点是剩磁较低 温度系数大 易碎 由于其剩磁较低 故一般适合设计成扁平形状 由于成本低廉 铁氧体磁材有广阔的应用领域 从电机 扬声器到 玩具 工艺品 因而是目前应用最广的永磁材料 永磁材料有多种用途a 基于电磁力作用原理的应用主要有扬声器 话筒 电表 按键 电机 继电器 传感器 开关等 B 基于磁电作用原理的应用主要有磁控管和行波管等微波电子管 显像管 钛泵 微波铁氧化器件 磁阻器件 霍尔器件等 C 基于磁力原理的应用主要有磁轴承 选矿机 磁力分离器 磁性 吸盘 磁密封 磁黑板 玩具 标牌 密码锁 复印机 控温计等 其他方面的应用还有磁疗 磁化水 磁麻醉等 二 软磁材料金属软磁材料同铁氧体相比具有高饱和磁感应强度和 低的矫顽力 例如工程纯铁 铁铝合金 铁钴合金 铁镍合金等 常 用于变压器等 1 纯铁和低碳钢 含碳量低于0 04 包括电磁纯铁 电解铁和羰基铁 其特点是饱和磁化强度高 价格低廉 加工性能好 但其电阻率低 在交变磁场下涡流损耗大 只适于静态下使用 如制造电磁铁芯 极靴 继电器和扬声器磁导体 磁屏蔽罩等 软磁材料的应用甚广 主要用于磁性天线 电感器 变压器 磁头 耳机 继电器 振动子 电视偏转器 电缆 延迟线 传感器 微波吸收材料 电磁铁 加速器高频加速腔 磁场探头 磁性基片 磁场屏蔽 电磁吸盘 磁敏元件等 2 铁硅系合金 含硅量0 5 4 8 一般制成薄板使用 俗称硅钢片 在纯铁中加入硅后 可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现 象 随着硅含量增加 热导率降低 脆性增加 饱和磁化强度下降 但 其电阻率和磁导率高 矫顽力和涡流损耗减小 从而可应用到交流 领域 制造电机 变压器 继电器 互感器等的铁芯 3 铁铝系合金 含铝6 16 具有较好的软磁性能 磁导率和电阻率高 硬度高 耐磨性好 但性脆 主要用于制造小型变压器 磁放大器 继电 器等的铁芯和磁头 超声换能器等 4 铁硅铝系合金 在二元铁铝合金中加入硅获得 其硬度 饱和磁感应强度 磁导率和电阻率都较高 缺点是磁性能对成分起伏敏感 脆性大 加工性能差 主要用于音频和视频磁头 5 镍铁系合金 镍含量30 90 又称坡莫合金 通过合金化元素配比和适当工 艺 可控制磁性能 获得高导磁 恒导磁 矩磁等软磁材料 其塑性高 对应力较敏感 可用作脉冲变压器材料 电感铁芯和功 能磁性材料 6 铁钴系合金 钴含量27 50 具有较高的饱和磁化强度 电阻率低 适于制造极靴 电机转子和定子 小型变压器铁芯等 7 软磁铁氧体 非金属亚铁磁性软磁材料 电阻率高 饱和磁化强度比金属低 价格低廉 广泛用作电感元件 和变压器元件 8 非晶态软磁合金 一种无长程有序 无晶粒合金 又称金属玻璃 或称非晶金属 其磁导率和电阻率高 矫顽力小 对应力不敏感 不存在由晶体结 构引起的磁晶各向异性 具有耐蚀和高强度等特点 此外 其居里点比晶态软磁材料低得多 电能损耗大为降低 是一 种正在开发利用的新型软磁材料 9 超微晶软磁合金 20世纪80年代发现的一种软磁材料 由小于50纳米左右的结晶相和非晶态的晶界相组成 具有比晶态和 非晶态合金更好的综合性能 不仅磁导率高 矫顽力低 铁损耗小 且饱和磁感应强度高 稳定性好 现主要研究的是铁基超微晶合金 三 磁记录材料利用磁特性和磁效应输入 写入 记录 存储和 输出 读出 声音 图像 数字等信息的磁性材料 分为磁记录介质材料和磁头材料 前者主要完成信息的记录和存储功能 后者主要完成信息的写入和 读出功能 四 特殊功能的磁性材料 1 磁弹性材料 这种磁性材料在磁场的作用下形状发生改变 具体表现可为长度上 的伸长或缩短 体积上的膨胀和收缩 2 磁电阻材料 这种磁性材料的电阻在磁场的作用下发生改变 3 磁制冷材料 磁制冷是一种以磁性材料为工质的制冷技术 基本原理是借助磁制冷 材料的磁热效应即磁制冷材料等温磁化时向外界放出热量 而等温 退磁时从外界吸取热量 以达到制冷目的 这种材料的优点是环境友好 无环境污染和破坏 高效节能 卡诺 循环效率可达到60 70 稳定可靠 4 磁流体 是一种对磁场敏感可流动的液体磁性材料 这种液体具有在通常离心力和磁场作用下即不沉降和凝集又能使其 本身承受磁性可以被磁铁所吸引的特性 用纳米金属及合金粉末生产的磁流体性能优异 可广泛应用于密封 减震 医疗器械 声音调节 光显示等领域 磁性材料是电子工业的重要基础功能材料 广泛应用于计算机 电 子器件 通讯 汽车和航空航天等工业领域和家用电器 儿童玩