材料的磁性能2

材料物理性能

郑兴华

brook76@1第三章材料的磁性能2NS永久磁铁电磁铁3磁体周围的磁场4磁性无处不在5罗盘678磁性液体在磁场中显示磁力线分布的图形宇航员头盔的密封是纳米磁性材料的最早重要应用之一----磁性液体9序号电子设备名称磁性元件数(件/每台设备)设备所用磁性材料(Kg/台)1电子计算机21~250.2~2.02打印机5~60.2~0.43移动电话3~50.02~0.034显示器5~70.05~1.05复印机3~40.06~1.06CTV7~80.9~1.27DVD、VCD5~80.4~1.08燃油汽车30~702~59电动汽车30~705~1010空调机、洗衣机2~30.5~3.0磁性元件和材料在电子设备中作用10材料为什么有如此广泛的用途?材料具有重要的磁性能11本章主要内容★材料磁性概述★

磁性材料中的基本磁现象★自发磁化理论★磁性材料的磁化

磁畴、技术磁化、动态磁化等★主要的铁磁性材料★测量及应用12与人类文明的进步在世界上中国是最早发现磁现象与磁石的文明古国；公元前一千多年前中国史书已有磁的论述；公元前300年中国汉代已用天然磁石(Fe3O4)做指南针；公元11世纪，北宋，沈括在<<梦溪笔谈>>中提到了指南针的制造方法：“方家以磁石磨针锋，则能指南......水浮多荡摇，指抓及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬之最善。”同时，他还发现了磁偏角，即：地球的磁极和地理的南北极不完全重合。材料磁性概述公元前3世纪，战国时期，《韩非子》中这样记载：“先王立司南以端朝夕”。《鬼谷子》中记载：“郑人取玉，必载司南，为其不惑也”。13公元1600年英国出版W.Gilbert(1544-1603)“论磁体”巨著，系统论述静地相互作规律，和磁与电的关系，和磁学形成；公元18世纪，瑞典科学家在磁学著作中对磁性材料的磁化作了大胆的描绘。公元19世纪，近代物理学大发展，电流的磁效应、电磁感应等相继被发现和研究，同时磁性材料的理论出现，涌现出了象法拉第、安培、韦伯、高斯、奥斯特、麦克丝韦、赫兹等大批现代电磁学大师。20世纪初，法国的外斯提出了著名的磁性物质的分子场假说，奠定了现代磁学的基础，在顺磁性理论、分子磁场、波动力学、铁磁性理论等相关理论和各种分析手段的基础上，形成了完整的磁学体系。材料磁性概述14如果一个小磁体能够用无限小的电流回路来表示，我们就称为磁偶极子。用磁偶极矩jm表示：磁偶极子和磁矩与磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积定义为磁矩——表征磁性物体磁性大小的物理量，用µm表示：jm=mlµm=i·Ai+m-ml磁偶极矩和磁矩具有相同的物理意义，存在关系：jm=µ0µm，µo=4π×10-7H·m-1

，真空磁导率磁性基本概念1516磁化强度M单位体积磁体内磁偶极子的磁偶极矩矢量和称为磁极化强度Jm

；

单位体积磁体磁体内磁偶极子的磁矩矢量和称为磁化强度MJ

m和M亦有如下关系：

Jm=µ0MWb·m-2A·m-117磁化强度可以看成是磁偶极子的集合磁化强度又可以看成是闭合电流环的集合18磁场强度H和磁感应强度B磁场中的磁极会受到力的作用，表示为：

F=mH，m为磁极强度定义磁场强度H：单位强度的磁场等于1Wb强度的磁极受到1牛顿的力，磁场强度为A·m-1。在更多场合，确定场效应的量是磁感应强度B。在SI单位制中：

B＝µo（H＋M）H——磁场强度；M——磁化强度

19µo=4π×10-7H·m-1

，真空磁导率20

磁化强度M和磁场强度H存在如下关系：

M＝cH

， c称为磁体的磁化率。

B=m0(H+cH)=m0(1+c)H

定义mr＝（1＋c）为相对磁导率，即mr＝B/m0

H磁导率是表征磁体的磁性、导磁性及磁化难易程度的磁学量。磁化率和磁导率21磁学参数及单位2223静磁能（MagnetostaticEnergy）WorkdoneperunitvolumeduringmagnetizationEnergydensityofamagneticfieldMagnetostaticenergydensityinfreespaceMagnetostaticenergyinalinearmagneticmedium24材料的磁性起源

怎样可以产生磁性？磁场？导线通电、封闭的导线－封闭电流产生磁矩,材料内部的磁性也是源于材料内部电子的循轨和自旋运动。25磁源于电：环形电流周围的磁场，符合右螺旋法则，其磁矩定义为：m–

载流线圈的磁矩I-载流线圈通过的电流S-载流线圈的面积n-载流线圈平面的法线方向上的单位矢量磁矩26应用中常用电流来产生磁场，有以下三种形式：无限长载流直导线的磁场强度H＝I/2pr

载流环行线圈圆心的磁场强度H＝I/2r

无限长载流螺线管的磁场强度H＝nI2728原子核+26K(n=1)L(n=2)M(n=3)N(n=4)1s12p62s23p63s23d64s2Fe的电子壳层和电子轨道2930一切物质磁性的根源，来自原子磁性原子磁矩有三个来源：☼电子轨道磁矩；☼电子自旋磁矩；☼原子核磁矩；原子核磁矩值很小，一般可忽略不计。31▼电子轨道磁矩iv

m=iSre

电子轨道运动产生的轨道磁矩和动量矩方向相反轨道磁矩轨道动量矩32▼电子自旋磁矩S≡1/2，pS=自旋在磁场方向的分量(ms只可能等于

1/2)实验表明：（S≡1/2， ）自旋角动量未成对的电子才有贡献

S≡1/2，pS=(ms只可能等于

1/2)µB

波尔磁子，9.27×10-24A·m233磁矩自旋磁矩－电子自旋时产生顺磁矩。轨道磁矩－轨道电子循轨运动时产生的抗磁矩。电子磁矩－轨道磁矩和自旋磁矩之和。固有磁矩－只有原子中存在未被排满的电子层时，电子磁矩之和不为零，原子才具有磁矩，为原子的固有磁矩）34材料的磁化 通常，在无外加磁场时，材料中固有磁矩的矢量和为零，宏观上材料无磁性。材料在外加磁场H中时，使它所在的空间的磁场发生变化（H↑或、H↓），产生一个附加磁场H’，材料本身呈现出磁性，这种现象叫磁化这时其所处的总磁场强度为两部分的矢量和。

单位A/m。35

χ=μr-1χ—磁化率（单位体积），可正可负，表征物质本身的磁化特性。36磁性材料分类按材料磁化情况，将材料分为:抗磁性材料-----使磁场减弱顺磁性材料-----使磁场略有增强铁磁性材料------使磁场强烈增强

—铁磁性材料

—亚铁磁性材料

—反铁磁性材料37抗磁性材料38物质的抗磁性电磁感应普遍存在由于电磁感应磁场中运动电子轨道发生变化，产生抗磁性：

普遍存在；

值很小，通常被掩盖39

材料的抗磁性来源于电子循轨运动时受外加磁场作用所产生的抗磁矩。形成抗磁磁距的示意图Δm总是与外加磁场方相反，为什么?抗磁性40顺磁性材料41磁化曲线通常把B－H曲线orM-H曲线称为磁化曲线顺磁材料与抗磁材料的磁化曲线

>0,~10-3-10-6

<0,,~10-6抗磁、顺磁性材料磁化曲线特点：—线性；—磁化可逆性；H(A/m）M(A/m)顺磁性O抗磁性

=-1，T<Tc42典型的磁性材料43顺磁性原子(or离子)的固有磁矩

无序→有序通常顺磁磁化进行的很困难，为什么?（原子热运动造成的阻力）

44影响材料抗磁性与顺磁性的因素1.原子结构的影响

核轨道电子自由电子贡献：循轨运动抗磁距〈〈

顺磁矩电子自旋抗磁矩(轨道磁矩)（较小）

顺磁矩(自旋磁矩)固有磁矩45(1)惰性气体，固有磁矩为0，在外磁场中只能产生抗磁矩，是典型的抗磁性材料。(2)绝大多数非金属元素。由于共价键作用，使外层电子被填满，大多数是抗磁性材料，只有氧和石墨是顺磁性材料。(3)金属元素。离子+自由电子。只有轨道未被填满，自旋磁矩未被抵消时，才可能产生较强的顺磁性。46金属元素例如：Cu，Ag，Au，Cd，Hg等，抗磁性>顺磁性，抗磁性材料。碱金属、碱土金属(除Be外)顺磁性－自旋电子（＋自由电子）顺磁性的贡献。稀土金属顺磁性较强，磁化率较大－贡献来源于自旋磁矩。Ti，V，Cr，Mn等过渡元素，强烈顺磁性，有些合金成为铁磁性。47影响材料抗磁性与顺磁性的因素

2.温度的影响

温度对抗磁性没有什么影响(除非发生相变)。温度对顺磁性影响很大，原因?48影响材料抗磁性与顺磁性的因素顺磁性物质的磁化机理----磁场克服原子和分子热运动的干扰，使原子磁矩排向磁场方向的结果（固有磁矩从无序→有序）所以随T↑顺磁磁化率下降，甚至铁磁性在居里温度以上变为顺磁，铁磁磁化受阻（磁阻效应）。49影响材料抗磁性与顺磁性的因素3.相变及组织转变的影响 相变改变了物质的结构所以改变了磁性，例如：Fe铁磁→顺磁→抗磁居里温度（奥氏体） 加工硬化使原子间距↑，密度↓，磁化阻力减小，使抗磁性减小。例如：Cu抗磁→(高度加工硬化)顺磁顺磁→(退火)抗磁。

50影响材料抗磁性与顺磁性的因素4.合金成分与组织的影响(待补充)

当今高磁性材料发展中最突出的钕—铁—硼磁性合，

固溶体----顺---顺，顺—抗，铁—顺，抗—抗，铁----抗，铁---铁等，磁化率较溶质和溶剂有明显的变化。

化合物-----决定于结构、轨道电子和自由电子数的变化。51抗磁性与顺磁性材料特性52磁性材料器件及应用汽车领域

永磁起动电机

传感器

无刷直流电机计算机领域

光驱存储器打印机消费类电子产品领域

微型马达扬声器耳机麦克风电器领域

便携式电动工具电机

家用电器电机工业自动化领域

磁耦合器

伺服电机工业产品领域

磁分离器

磁起重设备53什么材料有如此广泛的用途?

具有独特的磁性能铁磁性材料？54材料的磁化★

铁磁材料磁化-磁化曲线★

磁性材料中的基本磁现象★

磁性材料的磁化磁畴、技术磁化、动态磁化等★自发磁化理论55磁化曲线通常把B－H曲线orM-H曲线称为磁化曲线顺磁材料与抗磁材料的磁化曲线

>0,~10-3-10-6

<0,,~10-6抗磁、顺磁性材料磁化曲线特点：—线性；—磁化可逆性；H(A/m）M(A/m)顺磁性O抗磁性

=-1，T<Tc56铁磁性材料的磁化曲线特点:

复杂1）可逆磁化阶段

B、M→随H缓慢线性上升,磁化可逆；

2）不可逆磁化阶段B、M→随H快速增大,

μ出现极大值μm，磁化不可逆，非线性

3）饱和磁化阶段B、H→Hs

μ→μ0，M→Ms.B→Bs.4）顺磁磁化阶段铁磁性材料的磁化曲线1324H(A/m）57(1)起始磁导率

(2)增量磁导率

(3)微分磁导率

(4)最大磁导率磁导率

B

H

max

iOB/

0(A/m)H(A/m）58

磁化曲线比较抗磁性

<0,-10-6

=-1，T<Tc超导体顺磁性：

>0，

10-6-10-3铁磁性：

>>0，

103-106

抗磁性-------物质的磁化率铁磁性顺磁性超导体M(A/m)H(A/m）O59材料沿不同方向磁化的难易程度不同易磁化轴[100]难磁化轴[111]磁各向异性铁单晶磁化曲线60软磁铁氧体的磁化曲线与磁导率曲线61尖晶石铁氧体M2+Fe3+2O4尖晶石MgAl2O4的晶体结构尖晶石型晶格单胞A位四面体间隙，B位八面体间隙▼几种常见的铁氧体

62石榴石铁氧体Y3Fe5O12三种阳离子的相对位置63磁铅石铁氧体BaFe12O9晶体结构六面体间隙位置64冷轧取向硅钢片的磁化曲线与磁导率曲线65铁磁性B随H变化规律

①oab同磁化曲线；②减小H,B沿bc减小,当H=0时,B=Br(剩余磁感应强度)这就是铁磁材料的剩磁现象；③cd想去掉剩磁需加反向磁场.H=-Hc,B=0.Hc

为去掉剩磁的临界外磁场,称为矫顽力.cd

曲线也称为退磁曲线，从此曲线可得出考核永磁材料的重要参数。④继续在反方向增加H→-Hs,磁化曲线沿de到-Bs.⑤从-Bs改为加正方向磁场,随H↑,B沿efgb曲线变化为Bs.B变化总是落后于H的变化,这种现象称为磁滞效应

——磁滞回线——铁磁材料的重要特征之一.铁磁体的磁滞回线66铁磁性铁磁材料的原子组态和原子磁矩铁磁材料的磁化特性:

在外加磁场的作用下，可产生很强的磁化，远大于顺磁性。磁化(原因)机理:

铁磁性来源于未被抵消的自旋磁矩+自发磁化顺磁性铁磁性自旋磁矩自发地同向排列67铁磁性与顺磁性区别:eg：铁、钴、镍原子的外层电子填充规律.

Fe（3d64S2

）、Co（3d74S2

）、Ni

（3d84S2

）、Mn、Cr等也有剩余的自旋磁矩,但是不属于铁磁性,

原因：不存在自发磁化。68元素周期表

PeriodicTableofElementsIAIIAIIIBIIIAIVAVAVIAVIIAOIVBVBIBVIBVIIBIIBVIII氢氪氙氡氟氯氦氖氩锂钠钾铷铯钫铍镁钙锶钡镭钪钇钛锆铪钒铌钽铬钼钨锰锝铼铁钌锇铱铂金钴镍铜锌铑钯银镉锗锡铅镓铟铊铝钋锑铋汞溴砷硒碲碘砹硼碳硅氮磷氧硫镨铈镧钐钷钕铽钆铕镝镤钍锕钚镎铀锫锔镅锎镄锿镥铹锘铒钬镱铥钔LaLaAcAcLiHBeNaMgKCaRbSrCsBaFrRaScYTiZrHfVNbTaCrMoWMnTcReFeRuOsCoNiCuZnGaRhIrPdPtAgAuCdHgInTlGeSnPbAsSbBiSeTeIPoBrAtKrXeRnBAlCSiNPOSFClHeNeArPrCeLaSmPmNdTbGdEuErHoDyLuYbTmPaThAcPuNpUBkCmAmFmEsCfLrNoMd31411121920373855568788213922407223417324427425437526447627282930314577467847794880498132508233518334525384358536548651361471581691721018595857626160656463686766717069919089949392979695100999810310210169铁磁性

Fe

d层未抵消自旋数4

70铁磁性自发磁化

什么叫自发磁化,为何会发生自发磁化？定义：在没有外加磁场的情况下,材料所发生的磁化称为自发磁化．铁磁材料自发磁化的机理（铁磁体形成的条件）：电子间的相互作用产生的．当两个原子相互接近时,他们的d、f层和s层的电子可以相互交换位置,迫使相邻原子自旋产生有序排列．交换作用所产生的附加能量称为交换能．原子在自然状态下交换能Eex应处于最低状态．7172铁磁性与反铁磁性

A交换能积分常数

S1、S2

两个电子的自旋动量矩矢量

Φ

两个电子的自旋动量夹角

S是S1、S2

同类电子的模.73铁磁性与反铁磁性讨论:

什么情况下原子的Eex最低（铁磁体形成的条件是什么？）(1)A>0→Φ=0cosΦ=1Eex最低即只有当自旋磁矩同向排列时----Fe、Co、Ni的A较大，稀土A较小，属于铁磁性材料；（铁磁材料的自发磁化形成机理，条件A>0）(2)A<0→Φ=πcosΦ=-1,Eex最低,即只有当自旋磁矩反向排列时,Cr、Mn等属于反铁磁性材料。（A-a/r（原子间距比原子半径）的关系）

74“交换”作用不同原子间的、未被填满壳层上的电子发生的特殊相互作用铁磁性物质晶体结构原子间距轨道半径a/D＞3时交换能为正值a/D＜3时交换能为负值，为反铁磁性

Slater曲线75反铁磁性反铁磁性物质磁导率与温度的关系曲线反铁磁性的磁化率受H、T两个因素影响，反铁磁居里点（奈耳点Tn）温度以下，H的影响占上风，H，χ↑；Tn点以上，温度的影响占上风，T↑，χ↓。H↑χ↑T↑χ↓反铁磁居里点H76磁各向异性与磁致伸缩

铁磁性物质磁化时的两个重要特征：

磁各向异性、磁致伸缩磁各向异性：磁体在不同方向上具有不同的磁特性，这种现象称为磁各向异性.磁致伸缩：铁磁物质磁化时,其形状和尺寸发生变化的现象称为磁致伸缩。77磁各向异性分类

磁晶各向异性

磁形状各向异性

磁应力各向异性

感生磁各向异性

交换磁各向异性结晶磁体的磁化与晶轴有关的特性沿不同方向的磁化与磁体积和形状有关的特性磁化方向与应力方向有关的特性在材料制备或处理过程中形成的一种磁各向异性与磁矩的交换作用有关的磁各向异性78铁磁体由磁中性磁化到饱和需要作一定的功：沿不同方向磁化所作的功不同，所需的磁化能也不同，这种与磁化方向有关的能量称为磁各向异性能79材料沿不同方向磁化的难易程度不同易磁化轴[100]难磁化轴[111]铁单晶磁化曲线磁各向异性80钴单晶磁化曲线易磁化轴[0001]难磁化轴[1010]磁各向异性81镍单晶磁化曲线易磁化轴[111]难磁化轴[100]磁各向异性82磁晶各向异性能立方晶系六角晶系

磁晶各向异性常数，是材料的磁特性的重要参数之一83磁晶各向异性机制磁各向异性的微观机制是与电子自旋和轨道的相互耦合作用以及晶体场效应有关的分布在晶格上的原子或离子，由于受到近邻原子的静电性质的晶体电场作用，导致了电子轨道的“冻结”，使其电子轨道失去了自由状态时的在空间的各向同性，特别是当电子云的分布变为各向异性的形状时，再通过电子自旋和轨道之间的磁相互耦合作用，就导致了电子自旋取向的各向异性84退火产生的感生磁各向异性21.5%Fe-Ni合金磁化曲线：A：纵向磁场冷却B：冷却时无磁场C：在垂直或圆磁场中冷却85磁性材料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微小的变化，这种现象称为磁致伸缩磁致伸缩有三种表现：☞沿着外磁场方向尺寸的相对变化称为纵向磁致伸缩；☞垂直于外磁场方向尺寸的相对变化称为横向磁致伸缩；☞磁体体积的相对变化称为体积磁致伸缩。线性磁致伸缩，讨论的重点体积磁致伸缩量很小，通常被忽略磁致伸缩86磁致伸缩此效应可用磁致伸缩系数λ表示:λ=Δl磁化后长度的改变，l原始长度λ>0,正伸缩拉应力有利于伸缩，Feλ<0,负伸缩压应力有利于伸缩，Ni

当磁化强度M达到饱和Ms时,λ→λs（材料常数）。λ也具有各向异性.

S反过来，通过施加拉应力或压应力，能引起材料的磁性能变化，即压磁效应，这是磁致伸缩的逆效应。

87磁畴定义:

在铁磁性物质中,存在着许多微小自发磁化区域,称为”磁畴”。（小磁体）铁磁体能量=退磁场能+交换能+磁各向异性能+磁场能存在外磁场时+磁弹性能存在外应力时磁畴成因稳定的磁结构要求：总能量最低？88无外应力和外磁场时，交换能、磁晶各向异性能和退磁场能之和应取极小值。若交换能和磁晶各向异性能同时取最小值，自发磁化只能分布在一个易磁化方向上磁体表面出现磁极，产生退磁场磁体总能量增加，自发磁化一致取向不稳定为降低退磁场能量，磁体内部分成许多大小和方向基本一致的自发磁化区域，即磁畴89磁畴形成过程图示磁畴；10-9cm3畴壁：相邻磁畴间的过度层，一般10-5cm90畴壁类型根据畴壁两侧磁畴的自发磁化方向间的关系，可分为1800畴壁和900畴壁：☞1800畴壁畴壁两侧的自发磁化强度方向互成1800。单易磁化轴晶体只有1800畴壁，多轴晶体中也有1800畴壁；☞

900畴壁畴壁两侧磁畴的自发磁化强度方向间的角度不为1800，而是900、1070和710等，一律称为900畴壁。91畴壁是相邻两磁畴之间磁矩按一定规律逐渐改变方向的过渡层在过渡层中，相邻磁矩不平行，导致交换能增加（↑）；又离开易磁化轴，导致磁晶各向异性能增加（↑）。N92根据畴壁中磁矩的过渡方式，可将畴壁分为布洛赫壁和奈尔壁两种类型：☞布洛赫壁大块晶体材料内的畴壁属于布洛赫壁。在布洛赫壁中，磁矩的过渡方式是始终平行于畴壁平面，1800畴壁即为布洛赫壁；☞奈尔壁极薄的磁性薄膜中存在奈尔壁。在奈尔壁中，磁矩围绕薄膜平面的法线改变方向，并且是平行于薄膜表面而逐步过渡的。93布洛赫壁示例94奈尔壁示例95磁化：材料从磁中性状态变到磁畴取向与外磁场方向一致的磁饱和状态的过程；反磁化：从磁化饱和状态回到磁中性状态的过程；技术磁化：铁磁体在外场作用下通过磁畴转动和畴壁位移实现宏观磁化的过程；顺磁磁化（内禀磁化）：铁磁体在技术磁化饱和以后，强磁场使磁畴内禀磁化强度发生变化的过程。磁化几个基本概念96磁中性磁饱和磁化过程反磁化过程内禀磁化技术磁化畴壁位移磁化畴壁转动磁化动态磁化静态磁化磁化过程97技术磁化技术磁化：铁磁体在外磁场作用下通过磁畴转动和畴壁位移实现宏观磁化的过程；98起始磁化阶段

----与磁场成锐角的磁畴扩大与磁场成钝角的磁畴缩小磁化矢量之和在磁畴方向上的投影大于零,宏观表现微弱磁化；不可逆磁化阶段----大块的磁畴从与磁场夹角较大的难磁化方向转向夹角较小的易磁化方向.磁化进行很强烈－所有自旋磁矩转向易磁化的最小夹角方向.缓慢增加阶段

-----最小夹角方向锐角磁畴进一步向外磁场方向转动99影响铁磁性的因素组织不敏感Ms----与成分、原子结构、晶体结构、组成相有关---决定于自发磁化(原始状态)组织敏感----与温度、形变、晶粒大小、合金化及处理状态有关----决定于技术磁化,Fe,Co,Ni

（μ，Hc，Br）1001随T↑,

Ms↓,

当T=Tc,

Ms=0

铁磁→顺磁铁磁性101铁磁性与反铁磁性2变形和晶粒度变形↑,μ↓,Hc↑(不可逆磁化严重)

Br先↓后↑不影响Bs，为什么?

磁化难退磁难易磁化方向—磁性最好---理想织构形成织构不易磁化方向—磁性不好.晶粒大小的影响同变形度,晶粒↓，位错↑相当于变形↑102静磁参数分析起始磁化率ci影响因素

材料的饱和磁化强度

起始磁化率

i与MS2成正比

磁晶各向异性常数K1和磁致伸缩系数

S

通常K1和

S越小越好

内应力和掺杂及其分布

内应力越小越好，掺杂越少越好

控制晶粒尺寸的大小 晶粒尺寸越大越好

材料的织构化103剩余磁感应强度Br影响因素

应力作用

杂质和气孔的分布

材料的织构产生退磁场，提供反磁化核，降低剩磁影响BS取向关键在于提高材料的定向度提高剩磁的方法：104矫顽力Ec的影响因素畴壁位移的阻力畴转过程的阻力应力模型：含杂模型：磁晶各向异性：应力各向异性：形状各向异性：105含碳量影响磁性能

c增加（↑）主要是因为碳对畴壁移动形成阻碍作用

Cu、Mn、Si、N、O、S等也会对软磁性能产生不利影响

max减少（↓）Hc上升（↑）106最大磁能积（BH）maxH=0时，BH=0；B=0时，BH=0所以在这两个状态之间BH必然存在最大值根据可以（BH）max确定永磁体的最佳形状。BB

0BH

0H

0(BH)max107矩形比矩形比R是表征磁滞回线矩形程度，定义为：矩形比最高可达到1Br为剩磁，BS为饱和磁感强度实际中，磁化很难达到饱和，所以用剩磁比Rr和记忆矩形比RS代替在工作磁场下的最大磁感强度最大磁场强度的负半值开关元件参数，要求Rr≥0.9记忆元件参数，要求为0.8~0.9108铁磁性材料的分类1。按物理性质分类

a）.静磁特性：永磁；软磁；矩磁；磁记录（介质、磁头）

b）.交叉耦合效应：磁光；磁热；磁致收缩；旋磁；吸波；反常霍尔效应；铁电/铁磁；GMIc）.与自旋相关的输运性质：自旋电子学材料2。按化学组成分类金属（合金）；无机（氧化物）；有机化合物3。按维度分类纳米（零维；一维；二维）；微晶；非晶；块体4。按磁结构分类：铁磁；亚铁磁；反铁磁；超顺磁5。按应用分类：。。。隐身；磁制冷；磁传感器；MEMS。。。109Globalmarketformagneticmaterialsthetotalin1999wasabout30b$.110软磁材料☞衡量软磁材料的重要指标☞金属软磁材料☞铁氧体软磁材料☞非晶及纳米晶软磁材料111软磁材料是应用最广，品种丰富的一类磁性功能材料，主要产品分三类1。高磁导率材料:μi>10000，电感元件；抗电磁干扰（EMI)；滤波器；宽带脉冲变压器2。低功耗材料：高饱和磁通密度，宽频、宽温、低损耗开关电源变压器;变压器

3。电力工业用的软磁材料牌号PW1(PC30)PW2(PC40)PW3(PC44)PW4(PC50)PW5

f(kHz)

15~100

25~200100~300300~1MH1~3MHz发展趋势：高频，低损耗，宽温功率铁氧体112衡量软磁材料的重要指标复数磁导率设交变磁场为：磁化需要时间，磁感应强度B落后H相角

，得：BBHHtt000BmHmT/4T/23T/4TT/4T/23T/4Tδ/ω其中，则交变磁场中软磁材料磁导率

不再是实数而是复数

113品质因数Q

Q值是反映软磁材料在交变磁化时能量的贮存和损耗的性能。

磁导率中实部

正比于能量的存储而虚部正比于磁能的损耗

软磁材料的Q值可以用交流电桥或Q表测量得到。通常要求：Q值越大越好。114材料的损耗材料的损耗表示为：相位角称为损耗角，tan

称为损耗正切

通常要求：

tan

越小越好115在材料的磁谱曲线上，下降到初始值的一半或达到极大值时所对应的频率称为该材料的截止频率fr。

磁谱与截止频率frffr00.51磁谱是指铁磁体在交变磁场中的复数磁导率的实部和虚部随频率变化的关系曲线。材料的截止频率fr与起始磁导率μi有密切的关系。一般而言，材料的fr越高，其μi越低。

116对于软磁材料来说，总是希望材料的Q值越高越好，

μ'值越大越好。因此，通常用μ

'和Q的乘积μ'Q，来表征软磁材料的技术指标。因为μ'

Q积，因此常用比损耗系数来表征软磁材料相对损耗的大小。注意：μ'Q随使用频率的不同而变化。117交流磁场中的能量损失交流磁场中的动态磁化造成各种模式的能量损失，用W表示：式中，We为涡流损耗；Wh为磁滞损耗；Wr为剩余损耗118☞涡流损耗是由涡流引起的功率损耗。若材料厚度为t，最大磁感应强度为Bmax，电阻率为

，则We可表示为：☞磁滞损耗是指由不可逆磁化而形成磁滞回线所引起的被材料吸收的功率。磁致损耗Wh可表示为：☞剩余损耗是除涡流损耗和磁滞损耗以外的一切损耗。低频下主要是磁余效，高频下主要是尺寸共振损耗、畴壁共振损耗和自然共振损耗。

交流磁场中的能量损失a为常数119金属软磁材料电工纯铁指纯度在99.8％以上的铁是最早，最常用的纯金属软磁材料

面心立方体心立方升温、加压降温、降压120结构与磁性的变化相结构随温度和压力变化结构和磁性随温度变化121含碳量影响磁性能

c增加（↑）主要是因为碳对畴壁移动形成阻碍作用

Cu、Mn、Si、N、O、S等也会对软磁性能产生不利影响

max减少（↓）Hc上升（↑）122电工纯铁的主要用途磁铁的铁芯和磁极继电器的磁路和各种零件感应式和电磁式测量仪表的各种零件扬声器的磁路电话中的振动膜电机中用以导引直流磁通的磁极冶金原料…………123硅钢电工纯铁只能在直流磁场下工作，在交变磁场中，涡流损耗大——在纯铁中加入硅，形成固溶体硅钢也称硅钢片或电工钢片(

c<0.02wt％，

Si=1.5～4.5wt％)

电阻率（↑），涡流损耗（↓）主要用于：因此是非常优秀的软磁材料和交流电器的理想材料已经成为用量最大的磁性材料各种形式的电动机、发电机和变压器；扼流圈；继电器；测量仪表；…………124坡莫合金坡莫合金源于英文permalloy是指镍的质量分数为30％～90％的镍铁合金坡莫合金具有很高的磁导率，成分范围宽而且磁性能可以通过改变成分和热处理工艺等进行调节坡莫合金中含有Ni，因此磁学特性优于硅钢价格贵于硅钢125典型成分在

Ni为70%~80%的范围内，具有最佳的综合软磁性能：

Ni在81％附近，磁致伸缩系数

s＝0

Ni在76％附近，磁各向异性常数K＝0

但是，饱和磁通密度较低，Ni又是高价金属材料所以通常采用

Ni为40％～50％的坡莫合金通过退火除杂后，具有高磁通，较高磁导率可以满足实用要求

126坡莫合金的用途高磁导率的铁芯材料磁屏蔽材料恒磁导率脉冲变压器各种矩磁合金热磁合金…………坡莫合金主要用于：127仙台斯特合金仙台斯特合金是1932年在日本仙台被开发出来的成分为Fe-9.6Si-5.4Al在该成分时，合金的磁致伸缩系数

s和磁各向异性常数K1几乎同时趋于零，并且具有高磁导率和低矫顽力。同时，不需要高价的Co和Ni，而且电阻率高、耐磨性好，所以作为磁头磁芯材料材料比较理想。

128铁氧体软磁材料软磁铁氧体最早由Snock于1935年研制成功的这类材料具有窄而长的磁滞回线，矫顽力HC小，既容易获得磁性，也容易失去磁性。软磁铁氧体的磁性来源于亚铁磁性，故饱和磁化强度MS较金属低，但比金属软磁的电阻率

要高得多，因此具有良好的高频特性。在弱电高频技术领域，软磁铁氧体具有独特的优点，广泛地应用于有线通讯、无线通讯、广播、电视、航天技术及其它电子科技中用作电感元件和变压器等。其应用频率从几百赫的音频范围到千兆赫的微波频段。129软磁铁氧体材料软磁铁氧体材料主要包括MnZn，NiZn，MgZn等尖晶石型铁氧体以及Co2Y，Co2Z等平面六角型铁氧体在1MHz频率下，锰锌铁氧体应用极广。其磁滞损耗低，在相同高磁导率的情况下居里温度较NiZn高，起始磁导率

i高，且价格低廉。在1～100MHz范围内，镍锌铁氧体应用最广。因为Ni2+不易变价，电阻率高，适用于作高频软磁材料，且频带宽。由于镍的价格较高，在频率低于30MHz的情况下，可以用价格便宜的镁锌铁氧体来代替，只是性能稍差一些。130原料分析配料一次球磨烘干预烧二次球磨加粘结剂制粒压型烧结检验软磁铁氧体制备的工艺流程

131非晶及纳米晶软磁材料晶态DE1AEnCE2B晶态与非晶的原子排布晶态与非晶的能垒模型132非晶态材料的特征☞作为磁性材料，磁导率高，矫顽力低。☞原子排布为长程无序、短程有序；☞不存在位错及晶粒边界；☞加热具有结晶化倾向；☞电阻率比晶态材料高；☞机械强度较高且硬度较高；电阻率高，涡流损耗小。所以，非晶态材料拥有优良的综合软磁性能133典型的非晶态磁性材料其中T为Fe，Co；R为Gd，Tb，Dy，Nd等。例如，GdTbFe，TbFeCo等（磁光记录材料）。►3d过渡金属（T）－非金属系其中T为Fe，Co，Ni等；非金属为B，C，Si，P等。例如Co-Fe-B-Si非晶薄带（音频磁头等），Fe-Si（磁芯材料），Fe78Si10B12（高磁致伸缩材料）。►3d过渡金属（T）－金属系其中T为Fe，Co，Ni等；金属为Ti，Zr，Nb，Ta等。例如，Co-Nb-Zr系溅射薄膜，Co-Ta-Zr系溅射薄膜（VTR磁头，薄膜磁头）。►过渡金属（T）－稀土类金属（R）系134非晶态材料的制备方法☞气相沉积法

利用高沉积速率、低基板温度的气相沉积，通过直接由气体凝结成固体的非平衡急冷过程，制备非晶态薄膜。☞液相急冷法

通过轧制急冷、甩带急冷、离心急冷及激光照射后冷却等非平衡超急冷过程，从液态制取非晶态。☞高能粒子注入法

通过射线、离子束等照射，在晶体中导入大量缺陷，或者在气相沉积过程中同时用离子束照射导入缺陷，制取非晶态材料。135旋转急冷辊非晶薄带熔融合金非晶薄带熔融合金制备非晶材料的液相急冷法

136非晶软磁材料的应用……铁基非晶带的损耗仅为硅钢的1/3，在电力工业中应用可以显著地降低损耗，但由于成本较高，目前尚难以大量取代传统的材料现在在下列方面获得应用：高功率脉冲变压器防盗标签开关电源137纳米晶软磁材料1988年，Yashizawa等人在非晶合金基础上通过晶化处理开发出纳米晶软磁合金（Finemet）。此类合金的突出优点在于兼备了铁基非晶合金的高磁感应强度和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗，并且是成本低廉的铁基材料。铁基纳米晶合金的发明是软磁材料的一个突破性进展。目前已经开发或正在开发研究的系统有Fe-Cu-M-Si-B（M为Nb，Ta，Mo，W，Zr，Hf等）、Fe-M-C和Fe-M-V（M为Ta等耐热金属）系等纳米晶软磁材料。138纳米晶与铁氧体、非晶性能对比FinemetFT-1KMMnZn铁氧体Co基非晶Fe基非晶

10kHz

500005300900004500100kHz16000

30%5300180004500饱和磁通密度BST1.350.440.531.56矫顽力HCA/m1.38.00.325.0矩磁比（Br/BS）0.600.230.500.65磁芯损耗PCkW/m335012003002200居里温度TC℃570150180415饱和磁致伸缩常数

S

10-6+2.3~0+27电阻率

m1.1

10-60.201.3

10-61.4

10-6密度dSMg/m37.44.857.77.18139各类软磁材料性能比较

（f=1kHz)140141晶粒尺寸与矫顽力的关系142Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金晶化过程示意图

143☞衡量永磁体性能的重要指标☞提高永磁体性能的途径☞金属永磁材料☞铁氧体永磁材料☞稀土永磁材料永磁材料144衡量永磁体性能的重要指标对永磁体的基本要求是：一旦被磁化，其磁化将难以失去。永磁体通常被作为静磁能源来使用，其储能为：B

H越大，储能U越大，B

H最大值用（BH）max表示由于退磁场的作用，永磁体的工作点移到退磁曲线上，因此永磁体性能的好坏可以用退磁曲线上的物理量来表示：

Br，HC，（BH）max145最大磁能积（BH）max根据可以（BH）max确定永磁体的最佳形状。BB

0BH

0H

0(BH)max146提高永磁体性能的基本途径为了提高磁能积，必须想办法提高剩磁Br和矫顽力HC如何提高材料的剩磁Br？☞定向结晶☞塑性变形

☞磁场成型☞磁场处理

使晶粒长大方向和易磁化轴方向一致形成择优取向和织构使易磁化轴沿磁场取向热处理过程中析出的磁性颗粒沿磁场取向147如何提高材料的矫顽力HC材料的矫顽力主要是由畴壁的不可逆移动和磁畴的不可逆转动形成的。分别考虑：磁畴转动考虑单畴。矫顽力受到磁晶各向异性、形状各向异性和应力各向异性的影响：♂对于MS大的材料，最好通过形状各向异性来提高矫顽力，细长比越大越好，以增大♂对于具有高K1和

S的材料，应该利用磁晶各向异性和应力各向异性来提高矫顽力148畴壁的不可逆位移钉扎点磁畴壁初始消磁状态畴壁被钉扎状态畴壁从钉扎点撕脱出设法在材料中出现有效的钉扎点，形成晶格缺陷，是提高材料矫顽力的有效措施。149永磁材料的进化150磁性能的提高有利于器件的“轻、薄、短、小”化产生相同磁场的不同磁体的体积比较1.C钢，2.W钢，3.Co钢，4.MK钢，5.Ticonal系列磁体，6.SmCo5，7.(SmPr)Co5，8.Sm2Co17，9.Nd-Fe-B。151金属永磁材料铝镍钴磁钢

当今金属永磁材料主要有两类：一类是AlNiCo系（铝镍钴磁钢），另一类是Fe-Cr-Co系。铝镍钴磁钢是金属永磁材料中最主要、应用最广泛的一类，主要成分为Fe、Ni和Al，再加入Co、Cu或Mo、Ti等元素铁磁性相

1（Fe或FeCo）在非磁性相

2中，以单磁畴微粒子的形式析出，产生形状各向异性型高矫顽力

磁性相由Spinodal分解过程产生：但硬度高，难加工，多以铸造磁钢形式出现↔152铝镍钴磁体的制备熔炼、铸锭固溶化处理磁场中冷却处理时效处理最后加工处理检查高频感应熔化柱状晶铸锭均质化处理，1000℃~1300℃，几十分钟0.1T以上600℃，10h，增大

1

、

2间的浓度差153Fe-Cr-Co系永磁合金Fe-Cr-Co系永磁合金是七十年代发展起来的，主要成分为Fe、Cr和Co，通过改变组分含量、特别是Co含量或添加其它元素如Ti等，可改善其永磁性能

同铝镍钴合金相似，Fe-Cr-Co合金在高温区形成单一的α相，然后，通过Spinodal分解形成α1和α2相，随后的回火过程，加大两相成分差，从而获得高磁性能其永磁性能类似于中等性能的AlNiCo永磁合金，但它可以进行锻造，轧制，拉拔，冲压等变形加工，还可以进行车削，钻孔，套扣等机械加工，从而制成管材、片材或线材等供特殊应用，这是铸造铝镍钴、永磁铁氧体和稀土永磁合金所不可比拟的。154铁氧体永磁永磁铁氧体是由铁的氧化物和锶（或钡等）化合物按一定比例混合，经预烧、破碎、制粉、压制成型、烧结和磨加工而成其电阻率远高于金属磁性材料，特别适宜在高频和微波波段应用当前应用的永磁铁氧体主要为六角晶系的磁铅石型铁氧体，其化学式为MO

xFe2O3，其中M＝Ba，Sr，Ca或Pb等，有时又简称为M型铁氧体。永磁铁氧体的磁性能较低，但由于原材料丰富、平均售价和性价比高，抗退磁性优良，工艺简单成熟，不存在氧化问题，所以是应用最广、需求量最大的磁性材料。155永磁铁氧体的制备工艺造粒BaCO3或(SrCO3)+Fe2O3烧成粗破碎细粉碎干燥压缩成型造粒压缩成型烧成加工、检查各向异性各向同性外磁场156永磁铁氧体的应用其余（磁辊等） ~ 10％电机（小型电动机等） ~ 50％电声（扬声器等） ~ 20％测量与控制器件（磁控管等）~ 20％随着国内外汽车、家用电器、电动工具、仪器仪表等工业的快速发展，永磁铁氧体的用量还将持续增加永磁铁氧体的应用领域和用量大致为：157磁控管电机磁选机（磁辊）158稀土永磁材料稀土系永磁材料是稀土元素R（Sm，Nd，Pr等）与过渡金属TM（Co，Fe等）所形成的一类高性能永磁材料。在元素周期表里，稀土元素是15个镧系元素的总称，它们依次是镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）和镥（Lu）。其中，排列次序位于钆之前的7个元素称为轻稀土元素，其它则称为重稀土元素。159稀土永磁分类第三代稀土磁体(BH)max

160kJ/m3(BH)max

200～240kJ/m3(BH)max

240～460kJ/m3第二代稀土磁体第一代稀土磁体稀土系永磁材料Co基稀土永磁Fe基稀土永磁2:17型Sm2TM17磁体1:5型SmCo5磁体R2Fe14B型Nd-Fe-B磁体1601:5型SmCo5永磁体

RCo5合金具有六角结构。它由两种不同的原子层所组成，一层是呈六角形排列的钴原子，另一层由稀土原子和钴原子以1:2的比例排列而成。晶格常数a＝5.004Å，c＝3.971Å。c轴是易磁化轴。161SmCo5磁性能SmCo5化合物具有很高的磁晶各向异性常数，K1＝15～19×103kJ/m3，它的MS＝0.89A/m，其理论磁能积达244.9kJ/m3。做成磁体以后，SmCo5永磁体的最高磁性能已达到Br＝1.07T；bHC＝851.7kA/m；(BH)max＝227.6kJ/m3。SmCo5的居里温度为740

C，它可在－50

C～150

C的温度范围内工作，是一种较为理想的永磁体，已在现代科学技术与工业中得到广泛的应用。缺点是含有较多的战略金属钴和储藏较少的稀土金属Sm。原材料价格昂贵，其发展前景受到资源和价格的限制。1622:17型Sm2TM17永磁体

R2Co17合金在高温下是稳定的Th2Ni17型六角结构，在低温下为Th2Zn17型的菱方结构，这是在三个RCo5型晶胞基础上用两个钴原子去取代一个稀土原子，并在基面上经滑移而成的。室温下结构的晶格常数为a＝8.395Å，c＝12.216Å。163Sm2Co17磁性能Sm2Co17具有高的内禀饱和磁化强度

0MS＝1.2T，而且是易c轴的，居里温度TC也很高，TC＝926

C，所以是很理想的永磁材料。用Fe部分取代Sm2Co17化合物中的Co，所形成Sm2(Co0.3Fe0.7)17合金的

0MS可高达1.63T，其理论最大磁能积可高到525.4kJ/m3。虽然Sm2Co17二元化合物是易c轴的，但它的矫顽力还是偏低。通过掺入其他元素的方法可以得到高性能的永磁材料，得到广泛应用的是Sm-Co-Cu-Fe-M系2:17型永磁体，即第二代稀土永磁。164Nd-Fe-B磁体的相结构各类Nd-Fe-B磁体的主要成分都是硬磁性的Nd2Fe14B相以Nd15Fe77B8烧结磁体为例：Nd2Fe14B（称为T1的铁磁性相）为主相，非磁性Nd1.1Fe4B4相（称为T2相）及富Nd相围在主相的晶粒边界165Nd2Fe14B相的内禀磁特性：Nd2Fe14B相结构决定了其内禀磁特性：居里温度TC

585K；室温各向异性常数K1=4.2MJ/m3，K2=0.7MJ/m3，各向异性场

0Ha=6.7T；室温饱和磁极化强度JS=1.61T。Nd2Fe14B硬磁性晶粒的基本磁畴结构参数为：畴壁能量密度

3.5×10-2J/m2，畴壁厚度

B

5nm，单畴粒子临界尺寸为d

0.3

m166Nd-Fe-B磁体的磁性能Nd-Fe-B磁体除了Nd2Fe14B硬磁性、富Nd相和富B相外，还有一些Nd氧化物和

-Fe、FeB、FeNd等软磁性相。Nd-Fe-B磁体的磁性主要是由硬磁性相Nd2Fe14B决定。弱磁性相及非磁性相隔离或减弱主相磁性耦合的作用，提高了磁体的矫顽力，但降低了饱和磁化强度和剩磁。同时，由配方和制备工艺也影响永磁体的宏观磁性能：内禀矫顽力

0iHC约为1.2～2.5T；剩余磁化强度Br从0.8T（各向同性粘结磁体）到1.2～1.5T（取向烧结磁体）；最大磁能积(BH)max的工业生产水平分别为80～160kJ/m3（粘结磁体）及240～320kJ/m3（烧结磁体），实验室水平已达到410～460kJ/m3，约为理论值的80%167改善磁体性能的方法凡是影响Nd-Fe-B中各晶粒之间的相互作用以及Nd2Fe14B晶粒中R和TM两种亚晶格之间的相互作用的因素都会对Nd-Fe-B磁体的性能产生影响：☞添加元素；☞改善磁粉和晶粒度；☞提高定向度；☞控制含氧量；168改善磁粉和晶粒度一般说来，用气流磨可获得粒度分布较窄的磁粉，其中以3

m的磁粉占多数，这种粒径是公认的最佳磁粉粒径。用这种磁粉制作的烧结磁体的平均晶粒直径细化为约6

m，粒度分布也较窄，位于最佳粒径（3～10

m）范围内。而采用平均粒径同为3

m的，但粒度分布较宽的球磨磁粉制作的的烧结磁体，平均晶粒直径为12

m，粒度分布也宽（5～18

m）。用这两种粒度分布的同一成分的磁粉制作的磁体，前者的矫顽力iHC比后者的高约160kJ/m3。169提高定向度定向度受多种因素的影响：成分、磁粉粒径分布、模具内定向磁场强度、成型压力和由烧结引起的晶粒长大。磁粉不能完全定向的原因是磁粉间的磁凝集妨碍了磁粉的转动。采用适当品种和数量的润滑剂可得到接近完全的定向。但是，如果磁粉间的磁凝集太小，磁粉间没有了摩擦就不能成型。因此，应将磁凝集控制在能进行成型的程度。定向磁场是磁定向的动力，定向度随定向场强度提高而提高。

170控制含氧量有报道说，氧会使Nd-Fe-B磁体的iHC降低；也有报道说，适度的氧含量对提高磁体性能是有利的。但总的来说，在Nd-Fe-B磁体的制备过程中要尽可能得避免与空气接触。171Nd-Fe-B磁体分类Nd-Fe-B永磁体满足高矫顽力、高磁能积要求市场已打开电子、电气设备的小型化领域市场在逐步扩大烧结永磁体粘结永磁体172烧结Nd-Fe-B的制作工艺流程合金熔炼、凝固高频熔炼及铸造平均粒径数个

m实现磁各向异性真空或氩气氛约1100℃600℃左右磁场中压制成型烧结时效热处理表面处理粗破碎细破碎173粘结Nd-Fe-B的制作工艺流程磁粉制备混料压制成型固化尺寸检测防腐涂层充磁包装添加树脂、耦连剂170℃,2h压力为6～10t/cm2

最关键的步骤174单辊法制备磁粉磁粉是影响磁体性能的关键因素。制粉方法除了烧结磁体的机械破碎法外，还有单辊法和HDDR法单辊法：175HDDR法制备磁粉吸氢(hydrogenation)Nd2Fe14BHx+H2NdH2+Fe+Fe2BNd+Fe+Fe2B+H2↑Nd2Fe14B+H2↑HDDR处理Nd-Fe-B系铸造合金固溶化处理粉碎粉碎磁粉分解(decomposition)脱氢(desorption)再结合(recombination)176不同制粉方法的磁体结晶组织对比采用不同制粉方法制备的Nd-Fe-B磁体结晶组织有很大差别单辊法烧结法HDDR法177Sm-Fe-N系永磁材料

Nd-Fe-B永磁有两大缺点：

☞磁性温度稳定性差

☞抗腐蚀性能差

因为主相Nd2Fe14B的居里温度低，各向异性场也较低

各相间电极电位不同所致

研究发现：饱和磁化强度/T居里温度/℃各向异性场/TNd-Fe-B1.63128Sm2Fe17Nx1.5447014Sm-Fe-N是一种很有发展前途的永磁材料

178Sm2Fe17Nx合金的晶体结构Sm2Fe17Nx合金具有与其母合金Sm2Fe17相同的菱形的Th2Zn17型结构

N只能占据三个八面体间隙位置因此，Sm2Fe17Nx中x≤3179Sm2Fe17Nx合金性能compoundsJs(T)EMDμOHA(T)X(g/cm3)Sm2Fe171.20ab-plane-7.98Sm2Fe17N21.47c-axis147.69Sm2Fe17氮化后点阵常数、晶胞体积和磁性能都发生了很大变化。compoundsa(Å)c(Å)V(Å3)Tc(K)Sm2Fe178.54312.433785.84413Sm2Fe17N28.73212.631834.10745180Sm2Fe17Nx磁体制备方法Sm2Fe17Nx磁体在高于600℃时会发生分解：因此，Sm2Fe17Nx磁粉只能用于制造粘结永磁体

按照制粉方法不同，Sm2Fe17Nx磁体大致有四种制备方法：☞熔体快淬法☞机械合金化法☞HDDR法☞粉末冶金法181Typicalpropertiesforseveralsoftmaneticmaterials182Typicalpropertiesforseveralhardmagneticmaterials183磁记录材料184信息大爆炸我们已经进入信息社会？“知识大爆炸”？记忆靠人脑？185生活中的磁记录媒体186☞磁头与磁头材料；☞磁介质与介质材料；☞垂直磁记录；☞磁光记录；187数字式磁记录数字式记录数字记录采用on和off这两种有一定间隔的脉冲信号，主要采用“1”和“0”这两种数值的信号。数字信号记录有利用磁化方向记录和利用磁化反转记录两种方式，记录原理如下：101100a.利用磁化方向进行记录

b.利用磁化反转进行记录188数字信号调制原理tb01000111+I-I磁头行走方向数字信号记录介质记录电流脉冲电压（再生）189两种磁化模式NNSS排斥厚度d比特间距b（因排斥而发生退磁效应）a.水平磁化模式（b》d）NSb

db.垂直磁化模式（b<d）逐渐过渡大幅度提高记录密度过渡区190191磁头磁头是指能对磁介质进行信息记录、再生及读取功能的器件。采用磁头与磁记录介质相组合的形式，通过磁头间隙产生的漏磁通使磁性膜磁化高密度存储要求：磁记录介质：高剩磁，高矫顽力，矩形比接近1；磁头：高磁通密度，高磁导率再生时获得足够大的输出保持相对稳定的磁化状态对记录介质进行有效地磁化有效地再生记录信号192磁头种类磁头