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乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。 图１磁性材料 ２．１永磁材料 一经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Ｂｒ高，抗退磁能力强，磁能积（ＢＨ）大。相对于软磁材料而言，它亦称为硬磁材料。永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要品种有：ＡＩＮｉ（Ｃｏ）、ＦｅＣｒ（Ｃｏ）、ＦｅＣｒＭｏ、ＦｅＡＩＣ、ＦｅＣｏ（Ｖ）（Ｗ）；烧结合金有：Ｒｅ－－Ｃｏ（Ｒｅ代表稀土元素）、Ｒｅ—Ｆｅ以及ＡｌＮｉ（Ｃｏ）、ＦｅＣｒＣｏ等；可加工合金有：ＦｅＣｒＣｏ、ＰｔＣｏ、ＭｎＡＬＣ、ＣｕＮｉＦｅ和Ａ１ＭｎＡｇ等，后两种中ＢＨＣ较低者亦称半永磁材料。②铁氧体类：主要成分为ＭＯ?６Ｆｅ２０３，Ｍ代表Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ或ＳｒＣａ、ＬａＣａ等复合组分。③金属间化合物类：主要以ＭｎＢｉ为代表。根据使用的需要，永磁材料可有不同的结构和形态。有些材料还有各向同性和各向异性之别。 ２．２软磁材料 它的功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此，对这类材料要求有较高的磁导率和磁感应强度，同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。与永磁材料相反，其Ｂｒ和ＢＨＣ越小越好，但饱和磁感应强度Ｂｓ则越大越好。软磁材料大体上可分为四类。①合金薄带或薄片：ＦｅＮｉ（Ｍｏ）、ＦｅＳｉ、ＦｅＡＩ等。 ②非晶态合金薄带：Ｆｅ基、Ｃ０基、ＦｅＮｉ基或ＦｅＮｉＣｏ基等配以适当的ｓｉ、Ｂ、Ｐ和其他掺杂元素，又称磁性玻璃。③磁介质（铁粉芯）：ＦｅＮｉ（Ｍｏ）、ＦｅＳｉＡＩ、羰基铁和铁氧体等粉料，经电绝缘介质包覆和粘合后按要求压制成形。④铁氧体：包括尖晶石型一一ＭＯ?Ｆｅ２０３（Ｍ代表ＮｉＺｎ、ＭｎＺｎ、ＭｇＺ．、Ｌｉｌ／２Ｆｅｌ／２Ｚｎ、ＣａＺｒｔ等），磁铅石型一一Ｂａ３Ｍｅ２Ｆ也４０１４１（Ｍｅ代表Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ及其复合组分）。 ２．３矩磁材料和磁记录材料 主要用作信息记录、无接点开关、逻辑操作和信息放大。这种材料的特点是磁滞回线呈矩形。旋磁材料具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收、场移、相移、双折射和自旋波等效应。据此设计的器件主要用作微波能量的传输和转换，常用的有隔离器、环行器、滤波器、衰减器、相移器、词制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展。 ３磁性材料的应用及行业发展 ３．１磁性材料的应用 我们知道，硬磁性材料被磁化以后，还留有剩磁，剩磁的强弱和方向随磁化时磁性的强弱和方向而定。录音磁带是由带基，粘合剂和磁粉层组成。带基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁强的ｒ—Ｆｅ２０３或Ｃｒ０２细粉。录音时，是把与声音变化相对应的电流，经过放大后，送到录音磁头的线圈内，使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化，磁场的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时，磁场就穿过磁带一３６８～并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁，其极性和强度与原来的声音相对应。磁带不断移动，声音也就不断地被记录在磁带上。 应用于计算机磁性存储设备和作为乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡所用的磁性材科及作用原理，同磁带所用的磁性材料及作用原理基本相同，只是用处不同而已。在磁性卡上有一窄条磁带，当你乘地铁从甲站到乙站时，在甲站向仪器中投入从甲站到乙站的票钱（硬币），之后投出一张磁性卡，在投出这张磁性卡的过程中已录上了到乙站下车的磁记录，拿这张磁性卡乘车到乙站后投入到仪器中，门开，出站。如果没在乙站下车，而是在比乙站远的丙站下车，投入的硬币不够，出站门不开。要拿磁性卡补票后才能出站。在乙站或丙站投入磁性卡的过程，就是磁记录经过磁头变成电信号的过程。再用电信号控制站门开关。电机的铁芯所用的磁性材料一般用硬磁铁氧体，这些材料的特点是磁化后不易退磁。对磁通的阻力小。磁性材料的用途广泛，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。 ３．２磁性材料的行业发展 中国地大物博，金属和稀有元素矿藏非常丰富，有着丰富而天然的原材料资源优势，磁性材料产业所需的各种原材料几乎国内都能满足。磁性材料行业，离不开稀土。因为稀土成本占磁材原料成本的３０％，而中国是稀土的故乡，世界上８０％的稀土储量在中国，因此中国稀土的资源优势，决定了磁性材料行业的中国优势。 ２００６年中国出口各类磁体２３万吨，出口金额仅８．６亿美元；进口各类磁体６．９万吨，而进口金额达５．７亿美元。２００７年１—８月中国电磁铁；永磁铁等；电磁或永磁工件夹具等进口数量为５７，０３１，９９２．００千克，用汇５１３，１６１，９８７．００美元；出口数量为１９３，８４０，０３５．００千克，创汇８０９，９０９，６２０．００美元。 中国磁性材料工业在产量方面已经初具规模，发展速度很快，但与日本等磁性材料工业发达的国家相比，无论是管理水平、制造工艺、产品质量及产品档次都存在一定差距。中低档产品占据了较大的国际市场，但在高档产品上还缺乏竞争力。随着高清晰度电视等消费类电子产品的日益普及，汽车、通信业的发展，对高档磁性材料的需求越来越多。中国的磁性材料企业应该抓住这个有利的时机，开发高档磁性材料产品，占领国际市场。 “十一五”时期，是中国磁性材料工业大发展时期，世界磁性材料产业中心已经转移到中国。预计中国铝镍钴磁钢产量为３，０００吨（全球产量７，８４０吨），铁氧体永磁产量１９５，０００吨（全球产量６７６，０００吨），稀土钕铁硼磁体９，４００吨（全球１４，４００吨），软磁铁氧体产量９８，８００吨（全球４３１，０００吨）。到２０１０年中国各类磁体的产量均稳居世界之首，占全球的份额还将继续增大。到２０２０年，中国磁性材料的产量将占全球一半以上，成为世界磁性材料产业中心。 参考文献 ［１］胡双锋，黄尚宇，周玲，吕书林．磁学的发展及重要磁性材料的应［Ｊ］．稀有全属材料与工程。２００７．（９）． ［２３余声明．智能磁性材料及其应用ＥＪ］．磁性材料度嚣件，２００４，（５）．［３］宋振纶，李卫．钕铁硼永詹材科表面防护技术：特点?应用?同题 ［Ｊ］．磁性材料及器件，２００８，（１）．万方数据
关于磁性材料及其应用的探讨 发表时间：2019-08-15T14:05:45.490Z 来源：《工程管理前沿》2019年第9期作者：程俊峰[导读] 对磁性材料的相关应用进行探讨，以促进磁性材料的不断发展。 宁波招宝磁业有限公司 315000 【摘要】磁性材料的用途多种多样，目前越来越多的学者对其进行了研究，本文对磁性材料的相关应用进行探讨，以促进磁性材料的不断发展。 【关键词】磁性材料；应用；探讨 1引言 磁性材料的种类多种多样，例如磁性纳米材料、磁性气凝胶材料、磁性吸附材料等，不同的材料其用途各不相同，可以被应用与不同的领域。目前，磁性材料已经成为研究热点，根据其优势越来越多的被应用于各个行业中，本文介绍了几种磁性材料以及其应用。2磁性纳米材料 与大多现有生物医用纳米材料不同，以纳米氧化铁为代表的医用磁性纳米颗粒既可介导外场产生局域磁场、热效应、力学效应，又兼顾了本征的类酶催化活性。同时，纳米氧化铁是当前为数不多的已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准可用于临床的无机纳米材料. 因此，将多功能集成于一体的磁性纳米颗粒在磁共振造影成像（MRI）、磁感应热疗、细胞命运调控、生物催化等生物医学相关领域展现出巨大的应用前景. 在生物影像方面，超顺磁性氧化铁纳米颗粒增强的磁共振 T 2 成像已应用于多种疾病的诊断；在肿瘤精准治疗方面，集成影像与热疗为一体的磁性氧化铁诊疗一体化纳米平台材料也展现了巨大潜力；在生物催化方面，磁性氧化铁纳米材料由于具有类生物酶的催化特性，且稳定性高、经济以及可规模化制备等特点，已经成为当前的研究热点之一。然而，磁性纳米材料在取得良好进展的同时，也面临着更重要的挑战. 比如，传统超顺磁氧化铁纳米颗粒作为磁共振T 2 造影剂，在临床应用上存在易与低信号区产生混淆，且图像分辨率仍有待提高的问题，作为磁热疗剂，其低的磁热效率也一直是临床靶向磁热疗应用的障碍. 令人欣慰的是，随着磁性纳米材料合成技术的不断发展，新型的磁性纳米材料不断涌现，不仅有效改善了以往存在的科学问题，而且也进一步扩展了其在生物医学领域的应用面. 如利用准顺磁氧化铁作为T 1 造影剂已被成功开发，高磁-热效率的纳米热疗剂也逐步进入人们视野，在脑神经调控、生物体器官冷冻复苏、细胞命运调控以及肿瘤诊疗一体化等方面也取得了长足进展。目前，磁性纳米材料在生物医学应用的多个领域都展现出其独特的优势，特别是在高效介导外场产生的生物效应及其应用上取得了重要进展。 3磁性气凝胶材料 气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成的纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。气凝胶最初由 Kistle制得，他采用超临界干燥技术成功制备了二氧化硅气凝胶，因此将气凝胶定义为湿凝胶通过超临界干燥所获得的材料。随着气凝胶材料的不断发展，具有特殊功能的气凝胶也越来越受到人们的关注。磁性气凝胶是一种具有磁响应性能的气凝胶材料，它同时兼具气凝胶的特性和磁响应性能，在吸附、催化和生物医学等领域的应用都有独特的优势。磁性气凝胶主要采用将磁功能化的材料分散在溶液中，经过凝胶化、老化和超临界干燥等步骤制得，通常的方法是将磁性纳米颗粒物理分散或化学接枝到气凝胶基质中，如在常规气凝胶上负载磁性纳米材料，以赋予其磁性能。因磁功能化的纳米材料和气凝胶基质的不同，磁性气凝胶的结构和性能也会变化，这为制备具有特殊功能的气凝胶提供了条件，具有很广的研究前景。磁性气凝胶可分为无机磁性气凝胶和有机磁性气凝胶两类:无机磁性气凝胶的基质主要是 SiO2 和 TiO2 等气凝胶，主要研究磁性颗粒与气凝胶基体的相互作用机理以及对材料结构和性能的影响。而有机磁性气凝胶的基质主要是石墨烯气凝胶和碳气凝胶等柔性气凝胶，它们主要应用于吸附、催化和医药载体等领域，且具有磁分离效果好、催化效率高和可回收利用的特点。在水处理中，磁性气凝胶材料能在保持其自身结构完整的前提下有效吸附污染物，并且能够通过在外部加载磁场的作用下实现快速分离与回收，是一种新型的环保吸附剂。由于具有高比表面积、高孔隙率以及磁性能，磁性气凝胶在催化效率和磁响应性能上有巨大的优势，也可以作为高效催化剂使用。此外，磁性气凝胶材料还在生物医药和电极材料等领域有优异的性能和广泛的应用，是一种研究与应用潜力巨大的新型材料。 4磁性吸附材料 工业发展一方面促进了科技的发展，给人们生活创造了各种便利，但另一方面由于涉及各种化学反应和材质，生产过后带来的环境垃圾以及废水的排放和处理也是一大难题。废水的排放会导致新的环境安全问题，国家对排放进行了限制，专家们也致力于研究出新的方式来处理废水，那么磁性吸附就是新兴的一种方式。 磁性材料在外加磁场的条件下就可以加速重金属离子与液体的分离，因此确保吸附材料具有稳定的磁性，就需要通过一番实验制得。实验发现制得的磁性氧化石墨烯取得了良好的吸附效果，比如实验将 FeCl 3 ·6H 2 O 作为前驱体制备出 Fe 3 O 4 修饰的三元磁性氧化石墨烯AMGO 很好的对 Cr(VI) 进行了吸附。还有 Cu 2+ 、Pb 2+ 、Ni 2+ 、Hg 2+ 、Cd 2+ 、As 3+ 、As 5+ 、Cr 6+ 等重金属离子存在于水和土壤中给环境带来了很大的污染，简单的物理和化学方法不能高效的除去这些重金属离子，那么研究出完备的吸附法就可以解除燃眉之急。 我们都知道水体中各种成分都是可以共存的，如果采用化学反应之类的除去重金属离子，会对原来的水体造成化学污染，而且浪费了资源，过滤和回收都是需要耗费很大的代价的。在这个基础下，水中的任何物质之间都是有可能发生反应从而影响重金属离子的去除的，为了避免这个弊端，需要保证吸附材料具有稳定的磁性，同样还要保证自身的稳定性。合成物就是一种稳定存在的方式，Fe 表面含有很强络合重金属离子能力的丰富的官能团，被相关人员拿来做研究，经实验发现在此基础下具有一定的吸附量，而且吸附量深受 PH 的影响，为了达到高效的吸附量需要对相关影响因素进行控制和调整。 在不同的 pH 下还有在不同金属离子的存在下，所具备的吸附效果也是不同的。在 pH 为 5.3 的情况下 GO/Fe 3 O 4 对 Cu(II)的最大吸附容量是 18.26 mg/g，但是在 FA 存在时最大吸附容量可以达到19.09 mg/g。除此之外对重金属离子的吸附性还和吸附顺序有关，所以对于不同的重金属离子的吸附量也是不同的。如何制备出更加强效的稳定性的材料就需要通过各种离子的尝试。运用化学反应将实验收获的具有吸附能力的离子制备成稳定的合成物，在加上磁性条件的情况下加强吸附效果。比如将 Fe 3+ 和 Fe 2+ 与 GO 上的羧基形成配合物制得的磁性氧化石墨烯就对许多重金属离子有明显的吸附成效。因此专家和研究人员把目光和研究方向投向具有磁性的吸附材料上，经过尝试和摸索，确实得到比较完备的实验报告和收获，相信在未来会制备出更加高效的吸附材料。
磁性材料的研究现状与应用 磁性材料是功能材料的重要分支，利用磁性材料制成的磁性元器件具有转换、传递、处理信息、存储能量、节约能源等功能，广泛地应用于能源、电信、自动控制、通讯、家用电器、生物、医疗卫生、轻工、选矿、物理探矿、军工等领域,尤其在信息技术领域已成为不可缺少的组成部分。 磁性材料大体上分为两类：其一为铁磁有序的金属磁性材料；其二绝大多数为亚铁磁有序、具有半导体导电性质的非金属磁性材料。磁性材料的发展过程大致可分为三个阶段：50年代以前主要研究金属磁性材料；50到80年代为铁氧体的黄金时代，除电力工业外，各领域中铁氧体占绝对优势；90年代以来，纳米磁性材料崛起。磁性材料由3d过渡族金属与合金的研究扩展到3d-(4f,4d,5d,5f)合金与化合物的研究与应用。同时，磁性功能材料也得到了显著的进展。 一、磁性的描述 磁及磁现象的根源是电流，或者说磁及磁现象的微观机制是电荷的运动形成原子磁矩造成的，而且，所有的物质都是磁性体，只是由于构成物质的原子结构不同，而显示出的磁学性能不同。有铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性、抗磁性以及无磁性等。描述材料的磁性的物理量有磁化强度M、磁化率χ、磁感应强度B、磁导率μ。 根据物质磁化率的符号和大小，可以把物质的磁性大致分为五类：抗磁体、顺磁体、铁磁体、亚铁磁体和反铁磁体。影响材料性质的有磁化强度随温度的变化。即在不同温度下，磁化强度不同的性质。铁磁材料的自发磁化在居里温度Tc处发生相变，Tc以下为铁磁性，而Tc以上铁磁性消失。同样亚铁磁性材料也具有类似的特性。另外一个必须注意的因素便是磁各向异性，即磁学特性随材料的晶体学方向不同而不同的性质，典型特征便是在不同方向施加磁场会测得不同的磁滞回线。 磁性材料的基本特征可以分为两大类： (1)完全由物质本身(成分组分比)决定的特性。主要有饱和磁化强度Ms和磁感应强度Bs; (2)由物质决定,但随其晶体组织结构变化的特性。主要有磁导率、矫顽力Hc和矩形比Br/Bs，以及磁各向异性。 由此，利用和开发磁性材料就需要有分析技术和加工工艺两个方面的进展。从历史上而言，按材料加工技术进展区分，大体可有以下几个阶段： (1)熔炼铸造技术，获得铁及其合金等软磁和永磁材料。 (2)粉末冶金，开发绝缘性磁性材料、陶瓷材料和稀土永磁材料。 (3)真空镀膜，开发了镀膜磁性材料及非晶磁性材料，制成磁纪录介质及微磁学器件。 (4)单原子层控制技术，制备了定向晶体学取向型、巨磁电阻多层膜、人工超晶格等有特殊用途的磁性材料。 而磁性材料的开发和利用，也就是采取以上这几种技术工艺方法来加强所需要的性能，抑制不利于所需性能的因素。 二、软磁材料和永磁材料 软磁材料，也是高磁导率材料，是应用中占比例最大的传统磁性材料，多用于磁芯。是指由较低的外部磁场强度就可获得很大的磁化强度及高密度磁通量的材料，对这种材料的基本要求是： (1)初始磁导率μi和最大磁导率μm要高，以提高功能效率； (2)剩余磁通密度Br要低，饱和磁感应强度Ms要高,以节省资源并迅速响应外磁场； (3)矫顽力Hc要小，以提高高频性能； (4)铁损要低以提高功能效率；
钕铁硼的种类及应用 钕铁硼强磁圆环 钕铁硼圆环磁铁，直径100mm，厚度30mm以内都可以做，内径没要求，具体的尺寸也可以按照客户的要求定做。性能：N35-N48，耐温80-200°，表面可以电镀锌、镍、铬、环氧黑处理等。 电机磁瓦性能：N35H-N48H，N35SH-N45SH，N35UH-N40UH，耐温80-200°。镀层：镀镍和镀锌、环氧黑处理。具体尺寸可以按照客户的图纸定做。生产钕铁硼磁铁的主要原材料有稀土金属钕、稀土金属镨、纯铁、铝、硼铁合金以及其他稀土原料。
钕铁硼圆环气缸磁铁 钕铁硼圆环磁铁，直径100mm，厚度30mm以内都可以做，内径没要求，具体的尺寸也可以按照客户的要求定做。性能：N35-N48，耐温80-200°，表面可以电镀锌、镍、铬、环氧黑处理等。 强磁磁铁镀镍 钕铁硼方块磁铁没有标准尺寸，具体的尺寸可以按照客户的要求定做。性能：N35-N48，耐温80-200°，表面可以电镀锌、镍、铬、环氧黑处理等。 电抗器磁钢 主要应用于直流电抗器，规格为29*18*1.7 镀镍 N35UH
磁钢座、强磁座 磁力架 磁力吸盘、磁性固定器 镀金镀镍
方块 环氧黑处理
铁氧体 铁氧体
磁性挂钩 以上这些烧结钕铁硼永磁材料具有优异的磁性能，广泛应用于电子、电力机械、各种工具、医疗器械、电力电器、玩具、包装、五金机械、航天航空等领域，较常见的有永磁电机、电抗器、接触器、断路器、扬声器、传感器、气缸、去毛刺机、磁选机、计算机磁盘驱动器、磁共振成像设备仪表等。 永磁起重器 手动型永磁起重器和全自动永磁起重器，吸重在100公斤到10吨之间。手动型永磁起重器手柄开关附有安全钮，可单手操作，方便安全。全自动永磁起重器无需人力扳动手柄，靠电动吊车下钩的升降控制吸附，可起吊相对应的圆钢、钢板，不用电，使用安全。 永磁起重器分为手动型永磁起重器和全自动永磁起重器两种，采用当代高性能磁性材料钕铁硼，使之体积更小、自重更轻、吸持力更强，独特磁路设计，剩磁几乎为零。安全系数高，最大拉脱力是额定起重力的 2.8-4 倍，起重底面“ V ”型槽设计。广泛用于钢材的起重搬运，平整的机械零部件及各种模具的安装和搬运以及造船、工程机械、汽车等行业常温钢板起吊、搬运等作业的起重工具。
磁性的起源和常见磁性材料应用 陈阳，王皓，徐航，信跃龙 磁性，在很久以前就引起了人们的兴趣。早在3000多年前，中国人就发现了自然界中存在一种磁石，它们可以相互吸引或吸引铁石。人们以丰富地想象力将此现象比喻为母亲慈爱地对待幼儿，《吕氏春秋·季秋记》中就有“慈石召铁，或引之也”的记述。现今汉语中的“磁”字就来源于当时的“慈”。中国古代的四大发明之一的指南针就是中国古代人民很早就开始利用磁性的实例。我们知道，所谓磁石其实也就是铁矿石（一般为磁铁矿Fe3O4）。我们也知道，铁会被磁铁吸引而且会被磁铁磁化。那么，它们为什么会有磁性或会被磁化？磁性到底是怎样产生的呢？为了解释物质的宏观磁性的性质，我们从原子着手来考察一下磁性的来源。 一、磁性的起源 “结构决定性质”。磁性当然也是由物质原子内部结构决定的。原子结构与磁性的关系可以归纳为： （1） 原子的磁性来源于电子的自旋和轨道运动； （2） 原子内具有未被填满的电子是材料具有磁性的必要条件； （3） 电子的“交换作用”是原子具有磁性的根本原因。 1.电子磁矩的产生 原子磁性是磁性材料的基础，而原子磁性来源于电子磁矩。电子
的运动是产生电子磁矩的根源，电子有绕原子核旋转的运动和自身旋转的运动，因此电子磁矩也是由电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩两部分组成的。按照波尔的原子轨道理论，原子内的电子是围绕着原子核在一定轨道上运动的。电子沿轨道的运动，相当于一个圆电流，相应得就会产生轨道磁矩。原子中的电子轨道磁矩平面可以取不同方向，但是在定向的磁场中，电子轨道只能去一定的几个方向，也就是说轨道的方向是量子化的。 由电子电荷的自旋所产生的磁矩就称为电子自旋磁矩。在外磁场作用下，自旋磁矩只可能与轨道磁矩平行或反平行。 很多磁性材料中，电子自旋磁矩要比电子轨道磁矩大。这是因为在晶体中，电子的轨道磁矩要受晶格场的作用，它的方向是改变的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁矩。这也即一般所谓的轨道动量矩和轨道磁矩的“猝灭”或“冻结”。所以很多固态物质的磁性主要不是由电子轨道磁矩引起的，而来源于电子自旋磁矩。当然这里还会有原子核的自旋磁矩，但一般都比电子自旋磁矩小得多（相差三个数量级），因此可以忽略不计了。 2.原子的磁矩 在原子中，由泡利不相容原理，原子中不可能有两个电子处于同一状态。又一个轨道中最多容纳两个电子，所以当一个轨道被电子填满，其中的电子对必然自旋相反，那么它们的电子自旋磁矩会互相抵消。要想让原子对外形成磁矩，则必须有未被填满的电子轨道。当然从实例中我们很容易可以看出，这只是一个必要条件。像Cu、Cr、V
磁性材料应用与进展 庞丽丽 (萍乡学院，13级无机非金属材料1班，学号13461025) 摘要磁性材料广泛的用在我们的生活之中，特别在节约能源方面的应用。新型的纳米结构自旋电子学材料已是磁性材料领域中的传奇。 关键词磁性材料、自选电子学、永磁、软磁。 Abstract:Magnetic materials are widely used in our lives, p articularly in the application of energy conservation. Structure of new Nano-spintronics material is legendary in th e field of magnetic materials. Key words: Magnetic materials. Spin electronics. Permanent magnet.Soft magnetic. 1引言 磁性材料，通常所说的磁性材料是指强磁性物质，是古老而用途十分广泛的功能材料。而物质的磁性早在3000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。而通常认为，磁性材料是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较大。 20世纪80年代在(Fe/Cr/Fe)n纳米多层膜中发现了巨磁电阻效应,其物理本质是薄膜厚度小于自旋扩散长度,因此电子在输运过程中将保持自旋方向,通过外磁场可以改变自旋方向,从而改变电阻值,这发现开拓了在电子输运过程中通过调控自旋,显示与利用自旋特性的新领域,从而产生重要的自旋电子学新学科,利用调控自旋的特性,首先制备成高灵敏度的磁盘读出磁头,使磁盘的记录密度提高千倍,至今保持着信息存储的主流地位,其产值超过300亿美元,此外各种利用磁电阻效应的新颖传感器脱颖而出,其应用领域十分宽广。与微电子技术相结合,目前已研发成磁随 机储存器,MRAM,不同类型的MRAM如STT-MRAM;MeRAM等可统称为自旋芯片，自旋芯片属于核心高端芯片,是科技关键核心技术,可军民两用,具有高达上千亿美元的巨大市场前景,有可能成为后摩尔时代的主流芯片。[1] 2磁性材料 - 分类[2] 磁性材料具有磁有序的强磁性物质，广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱
磁性材料应用与进展 磁性材料应用与进展 庞丽丽 （萍乡学院，13级无机非金属材料1班，学号13461025） 摘要磁性材料广泛的用在我们的生活之中，特别在节约能源方面的应用。新型的纳米结构自旋电子学材料已是磁性材料领域中的传奇。 关键词磁性材料、自选电子学、永磁、软磁。 Abstract :Mag netic materials are widely used in our lives, particularly in the applicati on of en ergy con servatio n. Structure of new Nano-spintronics material is lege ndary in t he field of mag netic materials. Key words : Magnetic materials. Spin electronics. Permanent magnet. Soft mag netic. 1引言 磁性材料，通常所说的磁性材料是指强磁性物质，是古老而用途十分广泛的功能材料。而物质的磁性早在3000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。而通常认为，磁性材料是指由过渡元素铁、钻、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较大。 20世纪80年代在（Fe/Cr/Fe）n纳米多层膜中发现了巨磁电阻效应，其物理本质是薄膜厚度小于自旋扩散长度，因此电子在输运过程中将保持自旋方向，通过外磁场可以改变
磁性材料及巨磁电阻效应简介 物理系隋淞印 学号 SC11002094 引言 磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料，人们对物质磁性的认识源远流长。 磁性材料的进展大致上分几个历史阶段：当人类进入铁器时代，除表征生产力的进步外，还意味着金属磁性材料的开端，直到l8世纪金属镍、钴相继被提炼成功，这一漫长的历史时期是3d过渡族金属磁性材料生产与原始应用的阶段；20世纪初期(1900-1932)，FeSi、FeNi、FeCoNi磁性合金人工制备成功，并广泛地应用于电力工业、电机工业等行业，成为3d过渡族金属磁性材料的鼎盛时期，从此以后，电与磁开始了不解之缘；20世纪后期，从50年代开始，3d过渡族的磁性氧化物(铁氧体)逐步进入生产旺期，由于铁氧体具有高电阻率，高频损耗低，从而为当时兴起的无线电、雷达等工业的发展提供了所必需的磁性材料，标志着磁性材料进入到铁氧体的历史阶段；1967年，SmCo合金问世，这是磁性材料进入稀土—3d过渡族化合物领域的历史性开端。1983年，高磁能积的钕铁硼(Nd—FeB)稀土永磁材料研制成功。现已誉为当代永磁王。TbFe巨磁致收缩材料与稀土磁光材料的问世更丰富了稀土一3d过渡族化合物磁性材料的内涵。1972年的非晶磁性材料与1988年的纳米微晶材料的呈现，更添磁性材料新风采。1988年，磁电阻效应的发现揭开了自旋电子学的序幕。因此从20世纪后期延续至今，磁性材料进入了前所未有的兴旺发达时期，并融入到信息行业，成为信息时代重要的基础性材料之一。 磁性材料的分类 磁性材料应用十分广泛，品种繁多，存在以下多种分类方式。按物理性质分类：(1)按静磁特性：即根据静态磁滞回线上的参量，如矫顽力、剩磁等来确定
磁性材料的发展和应用 磁性材料的发展经历了从无机到有机、固态到液态、宏观到介观、电子磁有序到核磁有序强磁材料、单一型到复合型，并且显现出优异的磁性能和综合特性。磁性材料由于分类标准和侧重点不同，有着不同的分类。一般磁性材料按应用类型分类可以分为:永磁材料、软磁材料等。 一、定义 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3000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。 图1. 磁性材料
磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。 从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一问题、得到广泛应用。 二、磁性材料的分类 1、永磁材料 一经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高，矫顽力BHC(即抗退磁能力)强，磁能积(BH)(即给空间提供的磁场能量)大。相对于软磁材料而言，它亦称为硬磁材料。永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类:包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要品种有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)；烧结合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后两种中BHC较低者亦称半永磁材料。②铁氧体类：主要成分为MO·6Fe2O3，M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等复合组分。③金属间化合物类：主要以MnBi为代表。永磁材料有多种用途。①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。②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、微波铁氧体器件、磁阻器件、霍尔器件等。③基于磁力作用原理的应用。 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。根据使用的需要，永磁材料可有不同的结构和形态。有些材料还有各向同性和各向异性之别。
纳米磁性材料及应用 摘要 纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因在于与磁性相关联的特征物理长度恰好处于纳米量级关键词。利用这些特性，涌现出一些列新材料与众多应用。本文主要介绍了纳米微晶材料及其应用以及磁纳米颗粒在磁记录材料、磁性液体以及磁性药物方面的应用。 关键词：纳米磁性材料；纳米技术；磁性材料 1.引言 1.1物质的磁性 磁性现象的范围是很广泛的，从微观粒子到宏观物体，以至宇宙天体，都具有某种程度的磁性。按照现代原子物理学的观念，物质内部的元磁性体有以下两种[1]： （1）组成物质的基本粒子（电子、质子、中子等）都具有本征磁矩（自旋磁矩） （2）由于电子在原子内运动而产生的微观电流的磁矩（轨道磁矩），以及质子和中子在原子核内的运动所产生的磁矩 当大量原子和分子集团组成物质时，原子内的这些元磁性体之间有各种相互作用，这些相互作用就是物质的磁性起源。 1.2纳米磁性材料的分类 磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱与基础，应用十分广泛，尤其在信息存储、处理与传输中已成为不可缺少的组成部分，广泛地应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域。随着技术的发展，磁性材料进入纳米阶段。纳米磁性材料及其应用主要分为四个方面[2]： （1）磁性纳米微晶材料及其应用；（2）磁性纳米微粒材料；（3）磁性纳米有序阵列及其应用；（4）磁性纳米结构材料及其应用。 1.3纳米磁性材料的特性 纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因在于与磁性相关联的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如：磁单畴尺寸、超顺磁性临界尺寸等大致处
于1-100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相等时，就会呈现反常的磁学与电学性质[3]。表1所示为Fe、Ni的磁单畴临界半径和超顺磁性临界尺寸[2]。 表1 Fe、Ni的磁单畴临界半径和超顺磁性临界尺寸 M Fe Ni 磁单畴临界半径（nm）8.0 21.2 超顺磁性临界尺寸（nm） 6.3 25 2.磁性纳米微晶材料及其应用 磁性纳米微晶材料大致上可分为纳米微晶软磁材料与纳米微晶永磁材料二大类。 2.1纳米微晶软磁材料 纳米晶软磁材料一般是指材料中晶粒尺寸减小到纳米量级（一般≤50nm）而获得高起始磁导率（μi～105）和低矫顽力（Hc～0.5A/m）的材料。一般是在Fe-B-Si基合金中加少量Cu和Nb，在制成非晶材料后，再进行适当的热处理，Cu和Nb的作用分别是增加晶核数量和抑制晶粒长大以获得超细（纳米级）晶粒结构。纳米晶软磁材料由于其特殊的结构其磁各向异性很小，磁致伸缩趋于零，且电阻率比晶态软磁合金高，而略低于非晶态合金，具有高磁通密度、高磁导率和低铁损的综合优异性能。 纳米晶软磁材料是1988年由日本日立公司的吉泽克仁及同事发现的[4]，他们将含有Cu、Nb的Fe-Si-B非晶合金条带退火后，发现基体上均匀分布着许多无规取向的粒径为10～15nm的α-Fe(Si)晶粒。这种退火后形成的纳米合金，其起始磁导率相对于非晶合金不是下降而是大幅提高，同时又具有相当高的饱和磁 感应强度，其组成为Fe 73.5Cu 1 NbSi 13.5 B 9 。他们命名这种合金为Finenet，Finenet 的磁导率高达105，饱和磁感应强度为 1.30T，表2所示为Finenet材料与铁氧体、非晶材料的特性对比。用于工作频率为30kHz的2kW开关电源变压器，重量仅为300g，体积仅为铁氧体的1/5，效率高达96%。Fe-Cu-Nb-Si-B系纳米材料能够获得软磁性的重点原因[2]是：在Fe-Cu-Nb-Si-B纳米材料中，α-Fe(Si)固溶体晶粒极为细小，每个晶粒的晶体学方向取决于随机无规则分布晶粒间的交换耦合作用，这种交换耦合作用的结果使得局域各向异性被有效地平均掉，致使材料的有
各种磁性材料的特点及用途 1. 2. 3. 1.电声领域： 扬声器、受话器、传声器、报警器、舞台音响、汽车音响等。 2.电子电器： 永磁机构真空断路器、磁保持继电器、电度表、水表、计声器、干簧管、传感器等 3.电机领域： VCM、CDDVD－ROM、发电机、电动机、伺服电机、微形电机、马达、振动马达等。 4.机械设备： 磁分离、磁选机、磁吊、磁力机械等。
5.医疗保健： 核磁共振仪、医疗器械、磁疗保健品、磁化节油器等。 6.其它行业： 磁化防蜡器、管道除垢器、磁夹具、自动麻将机、磁性锁具、门窗磁、箱包磁、皮具磁、玩具磁、工具磁、工艺礼品包装等。 二、粘结钕铁硼 粘结钕铁硼特点： l在各向同性的粘结磁体中，此磁体的磁性能最强 l可一次成型为精度较高、形状复杂的零件而无需后加工 l有较强的韧性 l有良好的抗腐蚀能力 l温度性能稳定 粘结钕铁硼用途： 与烧结钕铁硼磁强磁体相比，粘结钕铁硼磁体具有一次成形，多极取向的特点。主要应用于电子信息、通讯、仪表、办公自动化、医疗器械、汽车、机械等领域。 三、铝镍钴永磁 铝镍钴永磁是由金属铝、镍、钴、铁和其他微量金属元素构成的一种合金。其金属成分的构成不 同，磁性能不同，从而用途也不同。铝镍钴永磁有两种不同的生产工艺：铸造和烧结。铸造铝镍钴工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状，强度高，抗腐蚀能力强，具有良好的温度稳定性，最高工作温度可达600℃以上。铸造铝镍钴产品应用广泛，主要用于各种传感器、仪表、电子、机电、医疗、教
学、汽车、航空、军事技术等领域。 烧结铝镍钴产品与铸造铝镍钴产品相比，主要是小的尺寸，磁性能要略低于铸造铝镍钴产品，但可加工性好。烧结铝镍钴产品广泛用于各种仪表，各类磁性传感器、控制器、汽车点火器、里程表和其他应用领域。 铝镍钴磁钢特点： 1、结晶致密，强度高，抗腐蚀能力强 2、磁一致性好，磁性均匀 3、良好的温度稳定性（Br的温度系数是各类永磁材料中最小的） 4、最高使用温度达到600℃ 5、烧结磁体可制造体积小，形状复杂的磁体和复合磁体 铝镍钴磁钢具体应用： 1、内磁式电压电流表、电子式电能表、万用表、流量计等 2、各类磁性传感器、极化继电器、温度和压力控制器 3、移动电话蜂鸣器、助听器、受话器、微型扬声器 4、汽车点火启动器、汽车和摩托车里程表、永磁电机、吸附器件等 5、广泛应用于要求稳定性高的航空、航天、军事装置等领域 四、铁氧体 铁氧体的特点: l采用粉末冶金方法生产、剩磁较低，回复磁导磁率小。
磁性材料与应用 摘要： 磁性材料可以说即古老又新颖。磁性材料的发现是十分久远的，它的应用如指南针创造了古代的文明。磁性材料的发展很迅速，原有的传统材料性能在不断的改进和提高，更多的新型磁特性和磁效应材料又在不断地大量涌现。而磁学基础研究与应用的需求相互促进，在国防和国民经济中起着重要作用。 所以对磁性材料的研究与应用就显的尤为重要。 定义： 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3000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。 发展历程：
中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。早在战国时期就有关于天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。11世纪就发明了制造人工永磁材料的方法。1086年《梦溪笔谈》记载了指南针的制作和使用。1099～1102年有指南针用于航海的记述，同时还发现了地磁偏角的现象。 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近代，电力工业的发展促进了金属磁性材料──硅钢片（Si-Fe合金）的研制。永磁金属从 19世纪的碳钢发展到后来的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。随着通信技术的发展，软磁金属材料从片状改为丝状再改为粉状，仍满足不了频率扩展的要求。20世纪40年代，荷兰J.L.斯诺伊克发明电阻率高、高频特性好的铁氧体软磁材料，接着又出现了价格低廉的永磁铁氧体。50年代初，随着电子计算机的发展，美籍华人王安首先使用矩磁合金元件作为计算机的内存储器，不久被矩磁铁氧体记忆磁芯取代，后者在60～70年代曾对计算机的发展起过重要的作用。50年代初人们发现铁氧体具有独特的微波特性，制成一系列微波铁氧体器件。压磁材料在
磁性材料在信息化领域的应用 磁性是物质的基本属性，也是自然科学史上最古老的现象之一。磁性和磁性材料的研究对现代工业和人们的日常生活都有重大意义，磁性材料是近代工业社会的基石，近几年来新型磁性材料研究非常引人注目，这些研究涉及科学的各个领域，这些磁性材料在提供磁场，能量转换，传感器，激励与数据存储器件，医疗与生物科学，汽车制造，高能加速器和粒子检测器，原子核和基本粒子的微观物理学研究，地球科学研究和应用，天文学的研究和航天新技术等方面已经取得了应用。磁性材料充当能量转换期，在电能的生产、转换和使用中发挥着关键的作用。同时，磁性材料也是现代信息社会的支柱材料之一，在IT产业中的地位不可替代电脑的普及带动了相关外置设备的发展，尤其是硬盘驱动器（HDD），预计到2010年全球产量超过5亿只；DVD、DVD-ROM和刻录机，到2010年全球的产量超过10亿。这是钕铁硼磁体应用的大市场，全球需要量在2万吨。作为声音、图像和数据记录最重要记录媒体之一的磁性记录材料，已被广泛应用于广播、电视、卫星转播、工程控制、科学研究、办公自动化，以及人们日常生活的各个方面。只要应用录音机、录像机、计算机,就必须有相应的录音带、录像带、计算机磁带、磁盘配套使用。现代生活中流行的各类新型卡证，诸如信用卡、交通卡、电话卡、停车卡、医疗卡、钥匙卡等等，也都广泛应用了磁性记录材料。 磁记录设备和磁记录材料两者互为配套,互相促进,构成了磁记录技术的整体发展。现代磁记录技术进步的主要标志是高密度记录和微型化。近年来,磁记录材料在产品高档化、体积小型化、记录高密度化、应用简易化等方面,都取得了显著的进展。尽管目前面临光记录等新型记录手段的严重挑战,磁记录技术及其材料仍有着广阔的发展前景。早在1857年就出现了录音机的雏形，当时所用的是3mm宽、0.05mm厚的钢带。1898年，丹麦人W.浦耳生发明了可供实用的磁录机，所用的记录材料是直径为1mm的碳钢丝。经过不断改进，1907年出现了直流偏磁录音机，为磁记录技术的全面发展奠定了基础。随着科学技术和电子工业的发展，磁记录技术和设备不断完善，磁记录材料也得到了相应发展。1928年，德国人J.A.欧尼尔首次制成纸基磁带，带速为76.2cm/s。从此磁带进入实用化。1938年日本永井健三发明了交流偏磁法以后，磁记录技术得到进一步发展，磁带性能得到发挥，录音效果明显提高。第二次世界大战期间，欧美各国出于军事需要，秘密研究磁记录技术并取得了很大进展，出现了环形磁头、超声波交流偏磁法等新技术和器件。1947年美国M.坎拉斯制成γ-Fe2O3，为制备各种记录材料提供了广泛的材料来源，至今仍用于制造各种类型的氧化铁磁粉。日本东京通信工业公司（即现在的索尼公司）和日本东北金属公司分别于1950年和1952