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软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义低频软磁铁氧体材料常用的基本知识和特性参数有：1.饱和磁感应强度（Bs）：指在外加磁场作用下，材料达到饱和状态时的磁感应强度。
低频软磁铁氧体材料的饱和磁感应强度一般在0.3-0.4T之间。
2.矫顽力（Hc）：指在反向外加磁场作用下，材料磁化过程中需要克服的磁场强度。
低频软磁铁氧体材料的矫顽力一般在1-2kA/m之间。
3.相对磁导率（μr）：指在一定的频率和磁场强度下，材料对磁场的相对响应能力。
低频软磁铁氧体材料的相对磁导率一般在1000-5000之间。
4.居里温度（Tc）：指低频软磁铁氧体材料的磁性转变温度，低于居里温度，材料呈现磁性；高于居里温度，材料呈现顺磁性。
低频软磁铁氧体材料的居里温度一般在300-600℃之间。
高频软磁铁氧体材料常用的基本知识和特性参数有：1.饱和磁感应强度（Bs）：指在外加磁场作用下，材料达到饱和状态时的磁感应强度。
高频软磁铁氧体材料的饱和磁感应强度一般在0.5-1.0T之间。
2.矫顽力（Hc）：指在反向外加磁场作用下，材料磁化过程中需要克服的磁场强度。
高频软磁铁氧体材料的矫顽力一般在4-10A/m之间。
3.相对磁导率（μr）：指在一定的频率和磁场强度下，材料对磁场的相对响应能力。
高频软磁铁氧体材料的相对磁导率一般在10-500之间。
4.居里温度（Tc）：指高频软磁铁氧体材料的磁性转变温度。
高频软磁铁氧体材料的居里温度一般在200-300℃之间。
软磁铁氧体材料的定义是指一类具有低磁滞、高磁导率和低损耗的磁性材料，广泛应用于电磁设备中的磁心、磁头、电感器等部件。
其磁性能取决于成分配比、制备工艺以及烧结条件等因素。
软磁铁氧体材料的特性参数非常重要，可直接影响材料的磁性和电磁性能，因此对于材料的选择和应用具有重要意义。
总之，软磁铁氧体材料是一类重要的磁性材料，具有低磁滞、高磁导率和优良的电磁性能。
通过对软磁铁氧体材料的基本知识、特性参数和定义的了解，可以更好地选择合适的材料，满足具体的应用需求。
铁磁材料的研究与应用铁磁材料是指具有铁磁性质的材料，是目前材料物理学和材料科学的研究热点之一。
铁磁材料具有磁饱和强度高、磁导率大、磁滞回线窄、磁耦合系数大、良好的磁导性和电导性等特点，广泛应用于磁头、磁盘、电机、变压器和磁耦合器等领域。
一、铁磁材料的基本特性铁磁材料的基本特性是通过材料的物化特性来描述的。
首先，铁磁材料的饱和磁场强度高，即当外加磁场强度增大到一定程度时，材料的磁化强度将达到磁饱和，此时材料将不能再被磁化。
其次，铁磁材料的磁滞回线窄，即当外加磁场强度加大或减小时，磁性材料的磁化强度也将随之增大或减小，并呈现出一定的滞后性，这种滞后效应所对应的曲线就称为磁滞回线。
铁磁材料的磁滞回线窄，意味着材料具有更为稳定的磁性能。
除此之外，铁磁材料的磁导率大，即材料在外加磁场的作用下，所呈现出的磁场强度与磁化强度之间的比值大，这种比值所决定的参数就是材料的磁导率。
铁磁材料的磁导率大，可以更好地应用于电感器、磁头、磁盘等领域。
二、铁磁材料的制备技术铁磁材料的制备技术是关系到铁磁材料性质和应用的一个重要方面。
目前工业上生产的铁磁材料主要是硅钢板和铁氧体材料。
硅钢板是利用钢材的磁带轧制工艺和热处理工艺制备而成的，它的主要成分是铁、硅、碳和少量杂质，因为硅元素的加入使得铁磁材料的磁导率大大提高，同时由于在制备过程中对硅钢板的表面进行绝缘处理能够降低铁磁材料的涡流损耗。
而铁氧体则是材料科学研究中相对较新的制备技术，其通过利用磁性离子、氧元素和非磁性离子间的相互作用所形成的具有良好铁磁性能的复合材料，铁氧体材料的制备工艺因为要求材料形貌规整、纯度高、结晶致密，所以需要较高的生产技术和生产工艺设备。
三、铁磁材料的应用现状与展望铁磁材料目前应用领域十分广泛，主要涉及到电磁、电力、电子、计算机、通信、医疗等领域。
电磁领域中，铁磁材料主要应用于制作电动机、磁耦合器、变压器、发电机、电子继电器等电力设备，这些设备的重要部件均选用了具有铁磁性能的材料，用以提高设备的工作效率和稳定性。
强磁场下合金凝固过程控制及功能材料制备摘要近些年来关于强磁场下材料加工过程的研究取得了长足的发展和进步。
本文综述了强磁场下金属材料凝固过程控制和新材料制备的研究进展。
重点介绍了强磁场下Lorentz力、热电磁力和磁化力对熔体流动、溶质分布和组织演变的影响规律；磁力矩对磁性相的晶体取向的作用规律；磁偶极间相互作用对相排列的控制作用等。
同时，介绍了利用强磁场下的凝固方法制备MnSb/MnSb-Sb梯度复合材料和梯度磁致伸缩材料、各向异性材料等新型功能材料的研究进展。
通过强磁场控制金属材料凝固过程可以有效改善材料的微观组织，并进一步提高材料性能，这为开发新型功能材料提供新的途径。
关键词强磁场，合金，凝固，功能材料，梯度材料，各向异性材料received2017-12-14,inrevised form 2018-02-03金属材料的性能最终取决于其微观组织结构。
绝大多数金属材料制备过程中都要经历凝固的过程，凝固过程中熔体流动、溶质和相分布、固/液界面形貌演变以及晶体取向等均会对材料的微观组织结构产生显著的影响。
因此，在凝固过程中，通过对合金成分、凝固速率、温度梯度、第二相(溶质、增强相或杂质等)含量及分布等参数[1,2]进行合理的控制，从而获得理想的凝固组织结构，已经成为了提高材料性能甚至开发性能优异新材料的重要途径之一。
近几十年中，研究人员不断尝试采用多种手段对凝固过程进行控制，从而开发出如定向凝固[3～5]、快速凝固[6～8]、离心铸造[9～12]、深过冷[13,14]和外加物理场控制的凝固手段[15～20]等，不但满足了科学技术发展和工业生产的需求，也丰富了金属凝固理论。
近些年来，随着超导材料和超低温冷却技术的进步，强磁场发生技术取得了突破性的进展，磁感应强度大于2 T的稳恒强磁场的产生和应用技术日趋成熟。
因此，强磁场作用下对金属材料凝固行为的研究引起了极大的关注。
磁场对物质通常表现出2种基本作用效果，包括对导电流体产生Lorentz力作用和对物质产生的磁化作用。
磁铁在强磁场及高温环境下磁力的变化崇信一中xx一班活动小组组员：xx、于xx、xx、xxxx、xx、xx、xx生、xx、xx刚、xx【目的】为了发现磁铁磁性受高温与强磁场环境的影响，并且为了找到我们在学习中常见的U形磁铁的居里温度，我们进行了实验。
【思路】为发现磁铁磁力减弱或消失的变化情况，我们准备采用模拟这两种环境的方法。
强磁场的环境采用直流电磁铁来模拟；高温环境采用高温电炉进行模拟。
【工具材料】永磁铁：两块，分别为U形和条形。
xx：LakeShore制造的410型，最小分辨率为0.1GS，量程为2000GS。
电源：直流稳流电源，最大输出电流为400A，最大输出电压为50V。
两极直流电磁铁。
天津电炉厂制造的RJX25—13型箱式高温电炉，最高加热温度为1350℃。
【制作过程】用高斯计测量一块V形磁铁和一块长条形磁铁，分别放入强磁场及高温环境中，不断改变输入电磁铁的电流和电炉温度，同时记录数据最后进行分析。
【科学性】本次实验得到了准确的数据，并进而得到一些简单的物理结论。
【先进性】本次实验完全由学生设计，亲自动手操作，不拘泥于资料中的数据，通过自己设计的实验方法，找到了问题的答案。
【创新点】根据设计实验思路，提出具体的操作方法，并亲手操作，得到了最后的结论。
作品简介在日常生活中原本磁力很强的磁铁由于在强磁场的环境下磁力的方向以及大小会发生变化，例如小磁铁在两块大磁铁的干扰下磁力会有所减弱；磁铁放在炉子旁，在高温情况下，磁力也会有所减弱；铁钉吸附在磁铁上，经过一段时间后会有磁性，我们查阅了许多资料，知道每一块磁铁都有不同的居里温度(CurieTemperature)，即磁铁在该温度下会失去磁性，而我们在学习中常见到的磁铁的居里温度是多少呢?带着生活、学习中许许多多有关磁铁磁力减弱、消失、产生的种种疑问，我们进行了具体的实验，得到了准确、定量的物理结论。
经过认真的分析以及查找资料我们发现，使磁铁的磁力减弱或消失的条件有：高温环境、强磁场环境以及强烈震动等。
高温超导材料强磁场下的制备研究
近年来，高温超导材料一直受到研究者的高度重视，其因其独特的电磁特性及其在应用中的潜力而受到越来越多的重视。
然而，在这些超导材料研究中，如何在强磁场下制备超导材料仍是一个头疼的问题。
因此，研究如何在强磁场下制备高温超导材料成为时下超导材料研究的重点课题之一。
首先，要制备高温超导材料，需要准备掺杂稀土元素的纯金属粉末。
然后，在室温下，将此粉末挤压成小块，再将其烧结成颗粒，以形成磁芯。
然后，在强磁场下，将这些磁芯放入定向高温炉中，上面的磁极需采用定向高能粒子束。
在此高温条件下，原子可以在此强磁场中实现短距离排列，从而改变磁芯的结构，达到超导结构。
再通过不断加热、冷却、恒磁实验，以调整磁芯中的稀土元素掺杂和结构参数，使其具有超导性质。
再结合晶体学研究，可以深入了解超导结构，包括磁共振、电阻测量、抗磁虚假磁等。
此外，为了深入了解强磁场对超导材料的影响，可以通过磁共振和霍尔效应测量来实现。
其中，磁共振可以用来测量材料在高磁场下是否形成超导状态，霍尔效应可以用来衡量材料是否具有超导特性。
此外，可以进行抗磁状态的测量，判断材料是否存在超导电性。
最后，测量超导材料的特性参数。
可以通过热电性测量系统，来测量材料的超导温度、超导传质量等参数，以及测量电阻及磁学性质来评估材料的超导特性。
综上所述，要在强磁场下制备高温超导材料，首先要准备掺杂稀土元素的粉末，然后在室温下将粉末烧成磁芯，再在强磁场下定向高温烧结，使超导结构得以形成，调整此结构，最后再进行性质测量，最终实现高温超导材料的超导状态。
工 程 技 术73科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/j.c n k i.1672-3791.2017.29.073强磁场对Al-Si合金凝固组织的细化研究意义林东来(福建省华厦能源设计研究院有限公司 福建福州 350000)摘 要:Al-Si合金是目前使用较为广泛的工程材料，其具有良好的耐磨和耐热等性能及易于铸造和流动性好等一系列优良特点，它主要应用于汽车、摩托车等发动机活塞材料。
当前采用强磁场对Al-Si合金的晶粒进行细化，提高铝硅合金的性能和质量的意义深远。
本文概括当前在强磁场下制备Al-Si合金的工艺研究并综合分析强磁场对Al-Si合金性能的影响。
关键词:Al-Si合金 强磁场 细化中图分类号:TG146文献标识码:A文章编号:1672-3791(2017)10(b)-0073-02如今我国经济已经进入快速发展阶段，节约资源、创新技术与发展绿色循环经济已成为人们关注的热点。
随着工业、制造业的发展，材料科学也迅速发展，特别是生产领域上工程材料的广范运用，工程材料的性能(硬度、耐磨性、韧性等)也越来越受到人们的关注与研究。
A l-S i合金，它是一种轻质金属材料，因其具备良好的耐磨和耐热等性能及易于铸造和流动性好等特点被人们所关注。
为了获得更好的共晶合金材料，对细化合金的凝固组织进行研究是有必要的。
近些年来研究发现，在磁场下由于磁化力和洛伦兹力的作用对合金的凝固组织产生影响，将强磁场作为一种A l-Si合金改性手段，其性能得到了显著提高。
1 强磁场对Al-Si合金细化处理的特点随着研究对A l-S i合金变质细化处理的不断深入，人们正努力寻找可以细化铝硅合金的方法。
恰巧在研究材料电磁过程中发展了强磁场材料科学，便有研究人员尝试在A l-Si合金的凝固过程中使用磁场的方法[1]，通过对材料处理过程中增加电磁场的手段，达到细化合金凝固组织。
2008年10月第16卷第10期 工业催化I N DUSTR I A L C AT ALYSI S Oct .2008Vol .16 No .10综述与展望收稿日期:2008-07-25作者简介:叶燕慧,女,在读硕士研究生。
通讯联系人:李保山,教授。
E 2mail:bsli@mail .buct .edu .cn电场和磁场对催化剂制备过程的影响叶燕慧,李保山3(北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029)摘 要:综述了近年来电场和磁场在催化剂制备中的影响。
从催化剂的成核和长大过程分析了电场和磁场的加入对催化剂形成过程的影响,系统解释了电场和磁场处理与晶粒细化效果、催化活性之间的关系和规律。
关键词:催化化学;电场;磁场;催化剂制备中图分类号:O643.36;T Q426.6 文献标识码:A 文章编号:100821143(2008)1020001203Effects of electr i c f i eld or magneti c f i eld on ca t a lyst prepara ti onYE Yanhui,L I B aoshan3(State Key Laborat ory of Che m ical Res ource Engineering,Beijing University ofChem ical Technol ogy,Beijing 100029,China )Abstract :Latest researches on the effects of electric field or magnetic field on the structure and the behavi ors of catalytic material p repared were revie wed in this paper,including the effects of electric field or magnetic field on the f or mati on of crystal grains and their gr owth .The relati onshi p a mong electric or magnetic field,grain refine ment and the catalytic activity was discussed .Key words :catalytic che m istry;electric field;magnetic field;catalyst p reparati onCLC nu m ber :O643.36;T Q426.6 D ocu m en t code :A Arti cle I D :100821143(2008)1020001203 从20世纪90年代起,电场、磁场、振动(超声振动和机械振动)和重力场(微重力场和超重力场)等外场技术成为催化剂制备领域研究的新热点。
软磁材料的电导率全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：软磁材料是一类在外加磁场下能够表现出较好磁性特性的材料，被广泛应用于电磁元器件和磁性储能元器件中。
在这些应用中，软磁材料的电导率也是一个重要的性能指标，对于材料的电磁性能起着至关重要的作用。
本文将围绕软磁材料的电导率展开讨论，分析其影响因素和应用领域。
1. 软磁材料的电导率是指在一定温度和频率下，材料对电场的导电性能。
电导率通常用电阻率表示，即材料单位体积的电阻。
2. 软磁材料的电导率受多种因素影响，例如晶粒尺寸、晶面方位、杂质含量、磁域结构等。
一般来说，粗粒尺寸、晶粒细小且均匀、晶面方位较好、杂质含量少的软磁材料具有较高的电导率。
3. 软磁材料的电导率对于其在电磁元器件中的应用具有重要意义。
例如在变压器中，软磁材料的电导率直接影响了变压器的电流密度、能量损耗和工作效率。
4. 软磁材料的电导率还与其在磁性储能元器件中的应用密切相关。
在磁性储能元器件中，软磁材料需要有较好的电导率，以提高磁芯中的传导性能和减少损耗。
5. 目前，国内外研究人员正在不断探索提高软磁材料电导率的方法，例如通过晶体生长控制、改变晶体结构、合理添加合金元素等手段来提高软磁材料的电导率。
7. 未来，随着科学技术的不断发展，相信软磁材料的电导率将会得到更大的提升，为电磁元器件和磁性储能元器件的性能提升和应用拓展提供更广阔的空间。
第二篇示例：软磁材料是指在外加磁场下具有较高磁导率和较低磁饱和感应强度的材料。
软磁材料广泛应用于变压器、电动机、传感器等电磁器件中。
而软磁材料的电导率是其一个重要的物理性质，它对材料的电磁性能起着至关重要的作用。
电导率是指材料在电场作用下，单位长度单位横截面积内电流产生的强度。
在软磁材料中，电导率直接影响着材料在电磁场中的性能表现。
一般来说，软磁材料的电导率会影响到其磁导率、焦耳损耗、涡流损耗等性能指标。
研究软磁材料的电导率对于优化材料性能，提高电磁器件的效率具有重要意义。
超导体材料的制备及其在能源领域中的应用在当代世界，能源问题成为了人类社会发展的一个重要议题。
为了解决能源问题，科学家们不断尝试利用新技术、新材料来提高能源的利用效率和资源的利用率。
超导体材料就是其中一种被广泛研究和应用的新材料。
本文就从超导体材料的制备入手，论述了超导体材料在能源领域中的应用。
超导体材料的制备超导体材料在20世纪初被发现，经过几十年的研究和探索，在20世纪80年代末，科学家终于发现了一种高温超导体——氧化物超导体。
这种材料不同于传统的超导体需要极低的温度才能表现出超导性，而是在液氮温度下就可以超导。
这种新型超导体的发现引起了科学界的极大关注。
制备高温超导体材料的方法并不容易，目前主要有几种方法：1. 固相反应法这种方法是将所需元素的氧化物混合起来，然后经过高温反应，使得所混合的元素形成新的化合物。
这种方法需要严格的反应条件，时间长、耗能大，并且产生的材料一般质量较差。
2. 溶胶-凝胶法这种方法是将所需的元素和酸性化合物（如硝酸）混合，然后使混合液变成凝胶状态，再通过热处理，使凝胶变成带有一定形状、具有较好性质的超导体材料。
3. 共沉淀法这种方法是将所需的元素在一个共沉淀剂的存在下，通过化学反应合成出一种固体的、均质的混合物。
再通过高温处理，形成所需的氧化物超导体。
4. 气相沉积法这种方法是通过热解气体混合物，将混合物在基片上沉积成为薄膜。
这种方法可以得到具有非常高均匀性和良好晶体性质的材料，但工艺比较复杂。
此外，还有其他一些方法，如熔融法、热反应法等。
这些方法的使用取决于具体要制备的超导体材料和研究的需要。
超导体材料在能源领域中的应用由于高温超导体材料具有很高的电导率，并且在低温下呈超导特性，因此被广泛应用于各种能源转换和传输的领域。
1. 磁悬浮列车磁悬浮列车需要发出很强的磁力来支撑列车的重量，以便列车可以浮在磁场中。
这需要大量的电能。
利用超导体材料可以制备高强度的磁体，从而提高磁悬浮列车的磁浮力。
磁场是与温度、压力一样重要的物理参数,强磁场作为一种极端条件的特殊电磁场形态，能够将高强度的能量无接触地传递到物质的原子尺度，改变原子和分子的排列、匹配和迁移等行为，从而衬材料的组织和性能产生巨大而深刻的影响,强磁场加工已成为开发新型材料的一种重要技术手段。
特别是随着传导冷却的新型超导磁体技术的发展，强磁场的产生和使用变得比较方便，从而为强磁场下材料制备技术的研究提供了技术基础。
强磁场在材料制备过程中的应用研究2.1 超导材料利用高温超导材料c轴方向的磁化率大于a, b轴方向磁化率的特性, 在合成超导材料时进行强磁场处理是提高晶粒取向织构的一种有效方法. 早在1991 年, Rango等人发现, 通过在YBCO超导块材制备过程中施加 5 T的磁场, 可以有效提高YBCO材料的晶粒取向和超导性能. 这一工作导致了强磁场下超导材料制备研究的热潮. 随后, Noudem等人在8T磁场下制备Bi-2223 块材时, 也诱导出很强的取向织构. Ma等人通过磁场下的熔融处理获得了具有高度织构度的Bi-2223/Ag带材. Liu等人报道了在Bi-2212 厚带的制备过程中施加10 T磁场不仅可以提高织构度, 还可以提高材料的临界电流密度. 另外,日本仙台的研究小组也得到了类似的结果.图 1 为10 T磁场下所制备Bi-2212 带材的微观组织. 从图中可以看出, 经过磁场熔融处理, 晶粒的取向性得到了显著提高.图 1 磁场中制备的Bi-2212 带材的微观组织(a) 0 T; (b) 10 TAwaji等人[11]报道在YBCO块材的溶融生长过程中外加强磁场时, 晶粒织构度提高明显, 同时发现结晶生长速度随磁场的增加而降低. Ma等人[12~14]系统研究了强磁场下YBCO超导薄膜的生长过程以及磁场对YBCO薄膜结构、组织及超导性能的影响. 实验结果表明, 磁场对YBCO沉积过程中晶粒的形貌具有很大的影响, 在不加外磁场的条件下, 超导晶粒为8～10 μm的方形. 随着磁场强度的增加, 晶粒尺寸减小, 晶粒形状由原来的方形逐渐转变为约1μm的不规则形状. 同时发现外加磁场还可以改变YBCO薄膜的生长模式, 即由零场下的螺旋生长模式转变为磁场下的三维岛生长模式. 最重要的是, 随着薄膜沉积过程中外加磁场的增加, 晶粒连接性得到了显著改善, 相应地薄膜的临界电流密度Jc也得到大幅度提高, 如图 2 所示.2.2 磁性材料在实际应用中, 具有织构和各向异性的磁性材料一般具有比较高的性能. 对永磁材料而言, 疏松的单晶颗粒可以通过在磁场中旋转, 使易磁化轴平行于磁场方向排列, 从而达到取向的目的; 也可以通过在磁场下定向凝固过程而得到高矫顽力和高磁能积的永磁材料. 对于铁磁合金, 可以通过以下两种方法提高其织构度: (ⅰ) 在保证足够过冷的条件下, 从铁磁态直接进行磁场下定向凝固处理; (ⅱ) 在居里温度以下, 对淬火样品进行磁场退火处理.磁场下定向凝固工艺可以获得高度取向的钐钴合金, 其矫顽场可高达2250 kA/m, 磁能积大于160kJ/m3 [16]. 这种磁场处理方法可以替代目前工业上以粉末合金技术为基础的传统技术. 最近, Cui等人[17]发现经过磁场退火以后, Nd2.4Pr5.6DyFe85B6和Nd2Fe14B/Co纳米化合物的磁性能不仅得到了明显改善, 同时还可以提高磁性材料的织构性和增强交换耦合效应.另外, 强磁场退火还可以有效提高Nd-Fe-B磁体的矫顽力[18], 如含有1.3% Dy和0.32% Al(原子百分比)的Nd-Fe-B样品在14 T磁场、823 K 下经磁场处理后, 矫顽场达到 1.92 T, 高出零场下退火样品的37％, 这主要由于在磁场退火的条件下, 富钕相在定向凝固时会发生取向效应, 改善了Nd2Fe14B相之间的晶格匹配,从而提高了样品的矫顽力. 对于冷轧Fe-Si板等软磁性材料而言, 10 T磁场退火可大幅度提高Fe-Si板〈001〉轴取向的选择性, 相应地改善了其机械性能[19].而FePd材料在780 K, 10 T磁场下退火以后, Tanaka 等人[20]发现了奇特的L10型单形体结构.如果磁相互作用发生在铁磁态, 将会出现更强或者新的磁效应. Gaucherand 等人[21]观察到了铁磁Co-B合金在高温磁场下出现的织构现象, 如图 3 所示, 钴粒子在铁磁态下凝固时, 材料的微观组织呈现出较强的各向异性, 也就是说所有钴粒子会沿着施加磁场的方向堆积成针状. 相反, 在零场下定向凝固的样品, 没有出现有序化现象, 钴粒子随机分布.图 3 铁磁Co-B 合金经高温磁场处理后的微观组织2.3 金属材料在金属凝固过程中, 利用夹杂物和金属熔体具有不同磁化率的特点, 强磁场可以用来控制金属熔体的对流和物质传输, 有效去除夹杂物, 从而达到改善金属凝固组织的目的. 另外, 利用结晶体磁化率各向异性的特点以及母相和生成相的磁矩差, 在金属材料的再结晶、扩散析出等相变等过程中施加磁场作用时, 可以使金属组织结构发生变化或者改善晶体组织的取向, 从而改善材料的性能, 甚至可以制备出新型金属材料.基于磁化力原理, Takagi等人[22]主要研究了非磁性颗粒在强磁场中发生移动的情况. 当Al-18%Si合金在强磁场中进行凝固时, 由于夹杂物、沉积Si粒子以及熔融合金分别具有抗磁性和顺磁性, 这样在零场下, Si 颗粒主要分布在底部(图4(a)). 相反, 在强磁场下磁化力迫使Si颗粒迁移到样品的上部, 另外还有部分Si颗粒附着在容器壁, 如图4(b)所示. Yasuda等人[23]发现强磁场不仅可以降低富Cu液滴的上升速度,还可以降低液滴的聚合速度, 从而减少Cu-Pb合金固化过程中的宏观偏析. 当Al-4.5%Cu合金在10 T的磁场下定向凝固时, 形成了取向结构, 沿〈111〉方向平行于磁场方向排列, 而枝晶沿〈100〉方向生长[24]. 我们知道, 强磁场对液态金属的流动具有抑制效果. 然而, Lehmann等人[25]发现, 当AlCu合金和AgCu合金被放置于横向磁场下的水平装置中进行凝固时, 磁化力与液体浮力相反. 据此, 他们得出结论,在存在较高温度梯度的情况下, 在强磁场下进行凝固时, 磁场导致的热电洛仑兹力不可忽略.当Bi-Mn合金在强磁场中凝固时, 由于沿c轴较强的磁力矩作用, MnBi晶粒发生择优生长, 并沿c轴方向聚集, 在中等强度的磁场下就可以实现MnBi合金晶粒的高度取向[26]. 这是因为金属Bi的a, b轴方向的磁化率比c轴方向的要小, 在强磁场作用下, 晶粒发生旋转使得c轴方向和磁场方向一致. 另外, Bi-20%Mn合金(原子百分比)在4 T磁场下进行快速凝固时也观察到了结晶取向效应[27]. 因此, 在Bi-Mn合金的凝固过程中施加强磁场, 不仅改善了MnBi化合物的结晶性, 而且由于磁场抑制了液体对流和物质传输, 也改善了Bi基体材料的质量. 另外, 采用电磁离心铸造方法制备不锈钢管坯时, 发现在电磁搅拌作用下, 管坯铸态微观组织被细化, 管坯的塑性加工性能得到很大提高[28].2.4 纳米材料利用碳纳米管磁化率的各向异性, Walters等人[29]制备出了高度取向的单壁碳纳米管薄膜, 如图 5 所示.他们首先将提纯后的单壁碳纳米管制备成悬浮液,然后把它们放到25 T的强磁场中, 在磁场的作用下过滤, 从而产生保持高度取向的碳纳米管阵列. 由于单壁碳纳米管, 如(n, n)系列, 沿着它们长轴的方向上是顺磁性的, 所以它们平行于周围的磁场; 而其他系列的碳纳米管是反磁性的, 但是它们在垂直于管轴方向上的磁化系数多数是负的, 因此在磁场的作用下也可使其平行于磁场. 使两种顺磁性和反磁性碳纳米管产生取向的磁化强度大致相等, 通过碳纳米管磁化率计算可以预测, 室温下使碳纳米管产生取向所需要的最小磁强度是10 T. 类似于Walters的实验, Kimura等人[30]将碳纳米管分散在非饱和聚合酯的单分子基体溶液中, 然后施加10 T的磁场使碳纳米管发生取向, 从而得到了具有各向异性电导和机械特性的纳米化合物. Choi等人[31]也通过实验证明了单壁碳纳米管聚合物的热电特性通过在制备过程中施加磁场可以得到很好地改善.图 5 25 T 磁场中处理后获得的高度取向单壁碳纳米管薄膜(标尺示1 cm)另一方面, 铁磁纳米线的一维结构决定了其独特的磁特性, 它将有可能应用于高密度垂直场记录方面, 因而在科学研究领域具有重要的地位. Lee等人[32]在强磁场条件下制备了具有取向排列的铁钴纳米线. 纳米线的直径介于8～10 nm 之间, 长度为几个毫米. 纳米线通过沿磁场方向的纳米簇聚集生长得到. 在不加磁场的条件下, 只能得到纳米簇, 而得不到纳米线. Hangarter等人[33]在利用模板定向电沉积法制备Ni/Au/Ni和Ni/Bi/Ni纳米线的过程中施加较低的外磁场就可以得到百分之百取向排列的纳米线.另外, 钴多晶线一般是由钴纳米晶通过自组装方法获得, 当制备过程中无磁场作用时, 虽然纳米晶具有单畴结构, 但是单畴之间是随机排列的. 而施加0.25T磁场时, 球形粒子沿着磁场方向排列并且形成线性链[34]. 因此, 在制备高度取向的均匀纳米线和改善纳米磁性材料的性能方面, 强磁场取向处理具有广阔的应用前景.2.5 其他材料由于抗磁性材料的磁化率非常小, 长期以来, 磁场对抗磁性材料的作用一直被人们所忽略. 近年来,由于超导技术的发展, 强磁场被应用到了抗磁性材料的制备过程中. 这是由于磁化力正比于磁感应强度的平方, l0 T下非磁性体所受到的磁化力和0.01 T下的强磁性体所受到的磁化力相当. 例如, 8 T的外加磁场对二苯甲酮晶体的生长过程有很大的影响[35]. 10T强磁场也可以改变蛋白质晶体的形貌并改善其质量[36]. 而且磁场取向效应还适用于生物材料, 例如在8T磁场中聚合的蛋白纤维取向良好[37]. 对于改善晶须加强型材料的性能, 晶须取向是一种非常有效的技术. Sakka等人[38]发现, 在钛晶须悬浮液的过滤过程中, 施加垂直于流体方向10 T的磁场, 可以控制钛晶须的取向. 另外, 对新型钙钛矿YNixMn1−xO3氧化物薄膜进行的强磁场热处理研究发现, 强磁场对晶粒生长具有促进作用, 相应地结晶性获得较大改善, 薄膜的磁性能也得到大幅度提高[39].得益于超导磁体技术的发展, 不仅磁性材料, 而且非磁性材料都可以在强磁场下进行加工处理. 通过外加磁场使材料发生取向或改性, 进而改善材料的电、磁、热以及机械性能, 得到新型功能材料. 因此, 强磁场将会成为制备新型功能材料的有效工具,而且强磁场技术的进步将会进一步推动新型功能材料研究的发展.。
