磁性材料
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磁性材料的分类与应用在现代科技的发展进程中,磁性材料扮演着至关重要的角色。
从日常生活中的电子设备到工业领域的大型机械,磁性材料的应用无处不在。
那么,磁性材料都有哪些分类?它们又在哪些领域发挥着重要作用呢?让我们一起来探索。
磁性材料按照其磁性能的不同,可以大致分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料三大类。
软磁材料具有高磁导率和低矫顽力的特点。
这意味着它们容易被磁化,也容易退磁。
常见的软磁材料有电工纯铁、硅钢片、坡莫合金以及软磁铁氧体等。
软磁材料在电子电路中有着广泛的应用,比如变压器的铁芯。
变压器是电力传输和分配系统中的关键设备,而软磁材料制成的铁芯能够有效地提高变压器的效率,减少能量损耗。
此外,在电感器、滤波器等电子元件中,软磁材料也发挥着重要作用,能够实现对电流和电压的调节与滤波,保证电子设备的稳定运行。
硬磁材料则具有高矫顽力和高剩磁的特性,一旦被磁化,就能够保持较强的磁性。
典型的硬磁材料包括铝镍钴合金、钕铁硼永磁材料等。
硬磁材料的主要应用领域是制造永磁电机。
永磁电机在新能源汽车中得到了广泛的应用,相比传统的感应电机,永磁电机具有更高的效率和功率密度,能够有效提升汽车的续航里程和性能。
另外,在风力发电领域,永磁直驱风力发电机由于省去了齿轮箱等传动部件,提高了系统的可靠性和效率,而其中的关键部件就是硬磁材料制造的永磁体。
在医疗领域,硬磁材料制成的磁共振成像(MRI)设备,能够为医生提供清晰的人体内部结构图像,帮助诊断疾病。
矩磁材料具有矩形磁滞回线的特点。
常见的矩磁材料有镁锰铁氧体等。
矩磁材料在计算机的存储器中有着重要应用。
在数字信息存储中,矩磁材料能够实现信息的准确记录和快速读取,为计算机的高速运行提供保障。
除了以上常见的分类,磁性材料还可以根据其成分和结构的不同,分为金属磁性材料和非金属磁性材料。
金属磁性材料如纯铁、坡莫合金等,具有良好的导电性和磁性能,但价格相对较高。
非金属磁性材料如铁氧体,价格相对较低,在一些对成本敏感的应用中具有优势。
磁性材料有哪些分类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及反铁磁性物质。
磁性是物质的一种基本属性。
物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、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,抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。
磁性材料按性质分为金属和非金属两类,前者主要有电工钢、银基合金和稀土合金等,后者主要是铁氧体材料。
按使用又分为软磁材料、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,反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。
永磁材料,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、铁氧析口金属间化合物三类。
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:A1Ni(Co)、FeCr(Co)x FeCrMo x FeAIC x FeCo(V)(W);烧结合金有:Re-Co(Re代表稀土元素)、Re-Fe以及AINi(Co),FeCrCo等;可加工合金有:FeCrCo s PtCo s MnAIC.CuNiFe和AIMnAg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MO6Fe2O3,M代表Ba、SnPb或SrCa、1aCa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。
磁性材料中的非线性磁化行为研究磁性材料一直以来都是物理学、材料科学和工程学领域的重要研究对象。
在磁性材料中,非线性磁化行为是一个引人注目的话题。
本文将探讨磁性材料中的非线性磁化行为研究,并深入分析其原因和应用。
首先,我们先简要介绍一下什么是磁化行为。
磁化是指物质在外加磁场作用下所表现出来的磁化强度。
一般来说,磁化强度与外加磁场强度成正比,即呈线性关系。
然而,在某些特殊情况下,磁性材料的磁化行为会显示出非线性效应,即磁化强度与外加磁场强度不再成简单的线性关系。
非线性磁化行为的研究对于理解磁性材料的物理本质以及开发新型磁性材料具有重要意义。
研究发现,非线性磁化行为与磁性材料中晶体结构的特殊性密切相关。
例如,铁磁性体中的非线性磁化行为主要由磁畴壁的运动和旋转引起,而铁氧体等磁性氧化物中的非线性磁化行为则与晶体缺陷、磁畴的形状和大小等因素有关。
非线性磁化行为不仅在基础研究中具有重要的意义,而且在实际应用中也表现出巨大的潜力。
例如,在磁性存储器、传感器和电磁波传输等领域,利用非线性磁化行为可以实现更高的灵敏度和更快的响应速度。
此外,非线性磁化行为还可以用于制备非易磁化、抗磁饱和和抗射频干扰等功能材料。
当前,磁性材料中非线性磁化行为研究主要集中在以下几个方面:首先,研究人员通过改变磁性材料的物理、化学性质,探索非线性磁化行为的发生机制。
例如,通过引入微晶、纳米颗粒、合金化等方法,可以有效地增强磁性材料的非线性磁化响应。
其次,研究人员借助先进的实验技术和理论模型,对非线性磁化行为进行深入的理论和实验研究。
例如,使用磁力显微镜、磁力计和霍尔效应等设备,可以对非线性磁化行为进行实时观测和定量测量。
同时,也可以通过建立适当的数学模型,对非线性磁化行为进行解释和预测。
最后,研究人员还致力于开发新型的磁性材料,以实现更强的非线性磁化效应。
例如,通过控制纳米颗粒的形状和排列方式,可以调控非线性磁化行为的强度和方向。
总体而言,非线性磁化行为是磁性材料研究中的一个重要课题。
磁性材料的制备和性质磁性材料是一种能够受到磁场作用而表现出磁性的材料。
在我们的日常生活中,磁性材料已经十分普遍地应用于电子、机械、医学等各个领域。
那么,磁性材料是如何制备的?又有哪些性质呢?本文将简要介绍磁性材料的制备和性质。
一、制备磁性材料的方法1. 碳化物法:碳化物法是一种制备磁性材料的常用方法。
该方法是先在高温条件下热分解金属有机化合物或金属盐的碳酸盐沉淀,生成磁性氧化物。
该方法制备出的磁性材料晶粒细小、分散均匀,磁性能良好。
2. 氧化物法:氧化物法是另一种制备磁性材料的重要方法。
该方法通常是将金属组成的水溶液和碱性物质反应,生成磁性氧化物。
氧化物法的制备工艺简单、成本低,且允许制备不同形状和尺寸尺寸的磁性材料,因此在工业上被广泛应用。
3. 电沉积法:电沉积法是一种制备均匀、致密、高质量磁性材料的有效方法。
该方法是将含有金属离子的溶液以电流的形式沉积在电极上,形成所需形态的磁性材料。
电沉积法的制备过程可以根据需要进行控制,可以得到不同的晶体结构和粒径的磁性材料。
二、磁性材料的性质1. 磁化强度:磁化强度是磁性材料最基本的性质之一,是指磁场与磁性材料之间的相互作用能力。
通常来说,磁化强度可以通过比较同类磁性材料的磁化度来得到,磁化度越大,磁化强度也就越强。
2. 剩磁和矫顽力:剩磁和矫顽力是反映磁性材料性能的两个关键参数。
剩磁是在外部磁场结束后,材料中余留的磁化强度,而矫顽力则是将磁化强度恢复到零所需的磁场强度。
3. 饱和磁化强度:饱和磁化强度是指对于一个磁性材料,当外部磁场强度达到一定程度时,材料无法再增加磁化度的最大值。
饱和磁化强度受到材料结构和晶体缺陷等因素的影响。
4. 磁熵效应:磁熵效应是指磁性材料在热力学和磁学相互作用下发生的熵变。
当材料在磁场和温度变化的情况下进行循环磁化和变温过程,就会从热方面发生熵变。
总之,磁性材料是一类非常重要的材料,不仅具有良好的磁性能,而且应用范围广泛。
对于现代工业的发展,磁性材料的制备和研究可以提高生产效率,降低成本,改善生活质量。
磁性材料分类磁性材料是一类具有磁性的材料,广泛应用于电子、通讯、医疗、汽车等领域。
根据其磁性特性和组成成分的不同,磁性材料可以分为多种类型。
本文将对磁性材料的分类进行介绍,以便读者更好地了解和应用这一类材料。
1. 永磁材料。
永磁材料是一种具有永久磁性的材料,能够在外加磁场的作用下保持一定的磁性。
永磁材料按其组成和性能可分为金属永磁材料和非金属永磁材料两大类。
金属永磁材料主要包括铁氧体、钕铁硼、钴磁体等;非金属永磁材料主要包括铁氮合金、铁碳合金等。
永磁材料具有高矫顽力、高矫顽温度、良好的抗腐蚀性能等特点,被广泛应用于电机、传感器、磁性存储等领域。
2. 软磁材料。
软磁材料是一种在外加磁场下能够快速磁化和去磁化的材料,主要用于电力变压器、电感线圈、电子设备等场合。
软磁材料按其磁性能可分为高导磁材料和低导磁材料两大类。
高导磁材料主要包括硅钢片、镍铁合金等;低导磁材料主要包括铁氧体、铁硅铝合金等。
软磁材料具有低磁滞、低涡流损耗、高饱和磁感应强度等特点,能够有效地控制和利用磁场能量。
3. 硬磁材料。
硬磁材料是一种在外加磁场下能够保持较强磁性的材料,主要用于制造永磁体、磁记录材料等。
硬磁材料按其磁性能可分为高矫顽力材料和高矫顽温度材料两大类。
高矫顽力材料主要包括钴磁体、钕铁硼等;高矫顽温度材料主要包括铝镍钴、钴铁等。
硬磁材料具有良好的矫顽力、矫顽温度和磁能积,能够保持稳定的磁性能,被广泛应用于电机、传感器、磁记录等领域。
4. 磁性功能材料。
磁性功能材料是一种具有特定磁性功能的材料,主要用于磁传感器、磁存储器、磁耦合器等领域。
磁性功能材料按其功能可分为磁敏材料、磁光材料、磁阻变材料等。
磁性功能材料具有响应速度快、灵敏度高、能耗低等特点,能够满足不同领域对磁性功能的需求。
总结。
磁性材料是一类具有重要应用价值的材料,其分类主要基于磁性特性和组成成分。
不同类型的磁性材料具有不同的特点和应用领域,能够满足各种工程和科学需求。
磁性材料的分类1、铁氧体磁性材料:一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物。
他们大多具有亚铁磁性。
特点:电阻率远比金属高,约为1-10(12次方)欧/厘米,因此涡损和趋肤效应小,适于高频使用。
饱和磁化强度低,不适合高磁密度场合使用。
居里温度比较低。
2 、铁磁性材料:指具有铁磁性的材料。
例如铁镍钴及其合金,某些稀土元素的合金。
在居里温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度。
3 、亚铁磁性材料:指具有亚铁磁性的材料,例如各种铁氧体,在奈尔温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度。
4 、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。
可分为三类,金属永磁,例:铝镍钴,稀土钴,铷铁硼等;铁氧体永磁,例:钡铁氧体,锶铁氧体;其他永磁,如塑料等。
5、软磁材料:容易磁化和退磁的材料。
锰锌铁氧体软磁材料,其工作频率在1K-10M之间。
镍锌铁氧体软磁材料,工作频率一般在1-300MHZ6、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。
7 、损耗角正切:他是串联复数磁导率的虚数部分与实数部分的比值,其物理意义为磁性材料在交变磁场的每周期中,损耗能量与储存能量的2派之比。
8、比损耗角正切:这是材料的损耗角正切与起始导磁率的比值。
9 、温度系数:在两个给定温度之间,被测的变化量除以温度变化量。
10、磁导率的比温度系数:磁导率的温度系数与磁导率的比值。
11 、居里温度:在此温度上,自发磁化强度为零,即铁磁性材料(或亚磁性材料)由铁磁状态(或亚铁磁状态)转变为顺磁状态的临界温度。
专业术语:1 、饱和磁感应强度:(饱和磁通密度)磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。
在实际应用中,饱和磁感应强度往往是指某一指定磁场(基本上达到磁饱和时的磁场)下的磁感应强度。
2、剩磁感应强度:从磁性体的饱和状态,把磁场(包括自退磁场)单调的减小到0的磁感应强度。
磁性材料的分类引言磁性材料是指在外加磁场下表现出磁性行为的材料,广泛应用于电子、电力、通信等领域。
根据材料的磁性特性和组织结构,磁性材料可以被分为多个不同的类别。
本文将介绍常见的磁性材料分类及其特点。
1. 铁磁材料铁磁材料是指在外磁场存在时呈现出强磁性的材料。
铁磁材料在磁场作用下会自发地形成磁畴结构,并具有磁滞回线特性。
常见的铁磁材料包括铁、钴、镍及其合金。
铁磁材料可以分为软磁材料和硬磁材料两类。
软磁材料的磁滞损耗小,能迅速反转磁化方向,常用于变压器、电感器、电动机等磁性元件中。
硬磁材料的磁滞损耗大,难以磁化和消磁,常用于制作永磁体、磁头、磁场传感器等。
2. 铁氧体材料铁氧体材料是一类重要的功能性陶瓷材料,具有良好的磁性和电性能。
铁氧体材料主要由Fe2O3(氧化铁)和一些过渡金属氧化物组成。
根据结构和性能的不同,铁氧体材料可分为软磁铁氧体和硬磁铁氧体两类。
软磁铁氧体具有低磁滞损耗和高导磁率的特点,常用于制作变压器、电感器和高频电磁元件。
硬磁铁氧体具有高矫顽力和高剩磁感应强度,可用于制作永磁马达、声音器件等。
软磁导体材料是一类具有高导磁率和低电阻率的材料。
软磁导体材料在低频磁场下具有良好的磁导特性,并且具有较低的涡流损耗。
软磁导体材料主要包括铁氟龙、钴铁合金等。
软磁导体材料广泛应用于电力领域,如制造电力变压器、电抗器等电磁元器件。
由于具有低损耗和高导磁性能,软磁导体材料在节能减排、提高变压器效率等方面起着重要作用。
4. 自旋电子材料自旋电子材料是指通过自旋-轨道耦合作用,实现在外加磁场下表现出强磁性的材料。
自旋电子材料的磁性不仅仅由电子的自由度决定,还受到晶格结构和化学成分的影响。
自旋电子材料在信息存储、能源转换和传感器等领域具有重要应用。
其中,铁磁半导体材料由于具有同时存在铁磁性和半导体性质的特点,成为发展磁性电子学和自旋电子学的重要基础材料。
5. 超导磁体材料超导磁体材料是指在低温下具有无电阻和完全抗磁性的材料。
磁性复合材料
磁性复合材料是一种由磁性材料和非磁性材料组成的复合材料。
它具有磁性和非磁性材料的优点,具有广泛的应用前景。
磁性复合材料的研究和开发已经成为材料科学领域的热点之一。
磁性复合材料可以分为软磁性复合材料和硬磁性复合材料两大类。
软磁性复合材料主要用于电磁感应、变压器、电动机等领域,具有低磁滞、低磁损、高导磁率等特点。
硬磁性复合材料主要用于磁记录、磁传感器、磁存储等领域,具有高矫顽力、高矫顽力、高矫顽力等特点。
磁性复合材料的制备方法多种多样,常见的有物理混合法、化学合成法、溶液浸渗法、溶胶凝胶法等。
通过合理选择材料和制备工艺,可以得到具有优异性能的磁性复合材料。
磁性复合材料的性能主要取决于磁性材料和非磁性材料的选择、相互作用以及界面结合情况。
磁性复合材料的研究重点之一是寻找合适的磁性材料和非磁性材料的组合,以及优化它们之间的相互作用和界面结合,从而实现磁性复合材料的性能优化。
磁性复合材料具有许多优异的性能,如磁导率高、磁饱和强度高、磁滞小、磁耗低、抗腐蚀性能好等。
这些性能使得磁性复合材料在电子、通信、医疗、航空航天等领域得到了广泛的应用。
总的来说,磁性复合材料是一种具有广阔应用前景的新型材料,它不仅继承了磁性材料和非磁性材料的优点,而且还具有许多独特的性能。
随着材料科学和工程技术的不断发展,相信磁性复合材料将会在更多的领域得到应用,并为人类社会的发展做出更大的贡献。
磁性材料的性能和应用磁性材料是一类具有磁性质的材料,广泛应用于电子、信息、能源、医药等领域。
磁性材料的性能因其组织和结构的不同而差别很大。
以下将从磁性材料的基本性质、分类、性能和应用四个方面来探讨磁性材料的性能和应用。
一、磁性材料的基本性质磁性材料是一种物理性质,在外磁场下会产生磁矩,而磁矩的大小和方向取决于材料的组织与结构。
磁性材料的基本性质有三个:磁滞回程、磁饱和、磁导率。
1. 磁滞回程磁滞回程是指当外磁场的强度逐渐增大时,其磁化强度也逐渐增大,但磁场达到一定强度时,材料的磁矩已经指向一个方向,因而磁矩增长变缓。
当外磁场开始减小时,材料的磁矩也随之减小,但磁场达到某一程度时,其磁矩并没有完全消失,只是改变方向。
这种依磁场强度变化的磁化特性称为磁滞回程。
2. 磁饱和磁饱和是指在某个外磁场下,材料磁化强度达到最大值,同时材料的磁导率也达到最大值。
此时磁化强度无法再随磁场强度增大而增大,称为磁饱和。
3. 磁导率磁导率是指在单位长度和单位磁场强度下,磁通量密度的变化量。
与电导率类似,单位为亨利/米。
二、磁性材料的分类磁性材料按磁悬的方向可分为沿着晶体轴向的单晶磁材料和沿着磁畴轴向的磁畴磁材料。
单晶磁材料是指晶体中存在着明显的磁畴并且沿着磁畴轴向呈单结构分布的材料。
磁畴磁材料是指晶体中存在着明显的磁畴并且沿着磁畴轴向呈多结构分布的材料。
单晶磁材料用于小型电动工具、制动器、声音电子元件、环路变压器、机械传动器、套管等方面。
磁畴磁材料用于高速电动机、高分辨率电磁开关、高强度电动工具、行星绕组等方面。
三、磁性材料的性能磁性材料的性能是指在不同的条件下,材料所表现出来的特殊物理性质,主要包括磁导率、磁饱和、剩磁、矫顽力、居里温度、热稳定性和加工性能等。
1. 磁导率磁导率是指在单位长度和单位磁场强度下,磁通量密度的变化量。
越大表示磁能的存储能力越大。
2. 磁饱和磁饱和是指在某个外磁场下,材料磁化强度达到最大值,同时材料的磁导率也达到最大值。
磁性材料属于什么行业磁性材料是一种具有磁性的物质,广泛应用于电子、信息、机械、医疗、冶金等多个行业。
磁性材料的应用领域非常广泛,下面我们来探讨一下磁性材料所属的行业。
首先,磁性材料在电子行业中有着重要的应用。
在电子设备中,磁性材料被用于制造电感、变压器、电机、传感器等元器件,这些元器件又广泛应用于通讯、计算机、家电等领域。
另外,磁性材料还被用于制造磁盘驱动器、磁存储器等存储设备,为电子行业的发展提供了重要支持。
其次,磁性材料在信息行业中也有着重要的地位。
磁性材料被广泛应用于录音、录像、磁卡、磁带等信息存储设备中,为信息行业的发展提供了重要支持。
同时,磁性材料还被用于制造传感器、磁性开关等设备,用于信息采集和控制系统中,为信息行业的自动化和智能化发展提供了重要支持。
此外,磁性材料在机械行业中也有着重要的应用。
磁性材料被用于制造电机、发电机、传感器、磁性轴承等设备,为机械行业的发展提供了重要支持。
另外,磁性材料还被用于制造磁性夹具、磁性吸盘等装配工具,为机械加工和装配提供了重要支持。
同时,磁性材料在医疗行业中也有着重要的应用。
磁性材料被用于制造医疗成像设备、医疗治疗设备、医疗检测设备等,为医疗行业的发展提供了重要支持。
另外,磁性材料还被用于制造磁疗设备、磁性医疗器具等,为医疗行业的康复和保健提供了重要支持。
最后,磁性材料在冶金行业中也有着重要的应用。
磁性材料被用于制造磁选设备、磁性分离设备等,为冶金行业的矿石选矿、矿石分离提供了重要支持。
另外,磁性材料还被用于制造磁性材料检测设备、磁性材料分析设备等,为冶金行业的质量检测和分析提供了重要支持。
总的来说,磁性材料属于电子、信息、机械、医疗、冶金等多个行业,为这些行业的发展提供了重要支持。
随着科技的不断进步和产业的不断发展,磁性材料的应用领域将会更加广泛,为各行各业的发展带来更多的机遇和挑战。
磁性材料的结构和性质磁性材料是一类具有磁性的物质,通常表现为在外磁场的作用下能够被磁化。
这种物质的出现并不是新鲜事物,在人类历史上有相当长的时间,在古代历史上早就对磁铁和磁石有所了解,随着现代材料科学的发展,相关磁性材料的研究逐渐深入,涉及材料的组成结构以及磁性能的测量等。
本文将就磁性材料的结构和性质做一个简单的介绍。
一、磁性材料的基本结构磁性材料的基本结构包括三类:顺磁性、抗磁性和铁磁性。
这些结构的不同在于磁场下磁化所呈现的特性和方向。
1.顺磁性顺磁性是一种在外磁场作用下能够被磁化的材料。
在磁场下,其原子、离子外层电子会发生自由旋转,形成一个自旋磁矩,从而相应地出现磁化。
举个例子,铝、银、铜、锰、铬等金属就属于顺磁性材料。
2.抗磁性抗磁性是一种指表现为抵制磁场作用的行为,其原子或离子的磁矩与即使在强磁场下也保持无序方向,从而没有净磁矩,也就是不被磁化,铜、金等金属就属于抗磁性材料。
3.铁磁性铁磁性是一种在外磁场作用下能够被磁化的材料,而且其磁矩在磁场中的排列明显,所以在去除外磁场之后仍能保持磁化状态。
铁、钴、镍、钕铁硼等材质都属于铁磁性材料。
二、磁性材料性质磁性材料的性质关注其磁场特性,因此其性质研究的重点是磁化强度,居里温度,剩磁,矫磁力等。
1.磁化强度磁化强度就是指在外磁场下,材料磁化成品后的极化程度。
不同材料的磁化强度取决于其本身的磁化基矢和磁化基矢的数量和排列方式等等,并且磁化强度是随磁场的强度增加而增加的。
2.居里点居里点是指在外磁场的作用下,材料磁化所要达到的极值。
这个极值往往是与材料的结构有关的一个温度,在这个温度之下,材料会从铁磁性转变为铁磁性或者抗磁性。
3.剩磁材料被磁化后,其磁化强度仍然存在,但是去掉了外磁场之后,并不是所有的材料都能保持着磁化状态。
剩磁就是去掉了外磁场以后材料保留的磁化强度,材料的剩磁在生产实践和实际应用中有着非常重要的意义。
4.矫磁力矫磁力指的是在铁磁性材料中,需要在磁场强度下才能使铁磁磁化,所需要的最小外磁场强度。
磁性材料的特性有哪些磁性材料是一类具有特殊磁性的物质,它们在现代科技中扮演着至关重要的角色,从电子设备到医疗领域,从交通运输到能源开发,都能看到磁性材料的身影。
那么,磁性材料究竟具有哪些特性呢?首先,磁性材料具有磁导率。
磁导率是描述磁性材料导磁能力的一个重要参数。
简单来说,磁导率高的磁性材料能够更有效地传导磁场,就像一根粗水管能让水流更顺畅地通过一样。
不同的磁性材料磁导率差别很大,比如铁氧体的磁导率相对较低,而纯铁、坡莫合金等高导磁材料的磁导率则非常高。
磁性材料的矫顽力也是其重要特性之一。
矫顽力指的是磁性材料抵抗退磁的能力。
有些磁性材料,如永磁体,需要有较高的矫顽力,这样才能在外部磁场消失后依然保持较强的磁性;而对于一些软磁材料,如用于变压器中的硅钢片,矫顽力则要低,以便在磁场变化时能够迅速磁化和退磁,减少能量损耗。
剩磁是磁性材料的另一个关键特性。
剩磁是指磁性材料在去除外部磁场后所保留的磁性强度。
永磁材料通常具有较高的剩磁,能够长期稳定地提供磁场;而软磁材料的剩磁一般较小。
磁性材料的磁滞特性也不容忽视。
磁滞现象表现为磁化强度的变化滞后于磁场强度的变化。
通过绘制磁滞回线,可以直观地了解磁性材料的磁滞特性。
不同的磁性材料具有不同形状和大小的磁滞回线,这反映了它们在磁化和退磁过程中的能量损耗以及磁性性能的差异。
温度对磁性材料的性能有着显著的影响。
一般来说,随着温度的升高,磁性材料的磁性会逐渐减弱。
超过一定的温度,称为居里温度,磁性材料会完全失去磁性,从铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性。
这一特性在许多应用中需要特别考虑,比如在高温环境下工作的磁性器件,就需要选择具有较高居里温度的磁性材料。
磁性材料的饱和磁化强度也是一个重要的特性指标。
当磁性材料中的所有磁矩都沿同一方向排列时,所达到的磁化强度就是饱和磁化强度。
不同的磁性材料具有不同的饱和磁化强度,这决定了它们所能产生的最大磁场强度。
此外,磁性材料的电阻率也会影响其应用。
磁性材料磁性材料磁学解释(名词);关于钕铁硼永磁体常⽤的衡量指标有以下四种:;剩磁(Br)单位为特斯拉(T)和⾼斯(Gs)1T;剩磁将⼀个磁体在外磁场的作⽤下充磁到技术饱和后撤;磁感矫顽⼒(Hcb)单位是奥斯特(Oe)或安/ ⽶;磁体在反向充磁时,使磁感应强度降为零所需反向磁场;内禀矫顽⼒(Hcj )单位为奥斯特(Oe)或安/⽶;使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度,剩磁(Br)单位为特斯拉(T)和⾼斯(Gs)1T=10000Gs剩磁将⼀个磁体在外磁场的作⽤下充磁到技术饱和后撤消外磁场,此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。
它表⽰磁体所能提供的最⼤的磁通值。
从退磁曲线上可见,它对应于⽓隙为零时的情况,故在实际磁路中没有多少实际的⽤处。
钕铁硼的剩磁⼀般是11500 ⾼斯以上。
磁感矫顽⼒(Hcb)单位是奥斯特(Oe)或安/⽶(A/m)1A/m=79.6Oe磁体在反向充磁时,使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽⼒(Hcb)。
但此时磁体的磁化强度并不为零,只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作⽤相互抵消。
(对外磁感应强度表现为零)此时若撤消外磁场,磁体仍具有⼀定的磁性能。
钕铁硼的矫顽⼒⼀般是10000Oe以上。
内禀矫顽⼒(Hcj)单位为奥斯特(Oe)或安/ ⽶(A/m)使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度,我们称之为内禀矫顽⼒。
内禀矫顽⼒是衡量磁体抗退磁能⼒的⼀个物理量,是表⽰材料中的磁化强度M退到零的矫顽⼒。
在磁体使⽤中,磁体矫顽⼒越⾼,温度稳定性越好。
磁能积((BH)max )单位为兆⾼·奥(MGO)e或焦/⽶3(J/m3)退磁曲线上任何⼀点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,⽽B×H的最⼤值称之为最⼤磁能积,为退磁曲线上的D点。
磁能积是恒量磁体所储存能量⼤⼩的重要参数之⼀。
在磁体使⽤时对应于⼀定能量的磁体,要求磁体的体积尽可能⼩。
各向同性磁体:任何⽅向磁性能都相同的磁体。
磁性材料可以用于数据存储的原因磁性材料可以用于数据存储的原因主要有以下几点:
1. 磁性材料具有持久性:磁性材料可以长时间地保持其磁化状态,不易受外界干扰而改变。
这使得磁性材料非常适合用于数据存储,因为存储的数据需要能长时间保持。
2. 容量大:磁性材料具有较高的存储密度,可以在很小的空间内存储大量的数据。
通过将磁性材料划分成许多微小的区域,每个区域可以表示一个位(0或1),从而实现大容量的数据存储。
3. 可擦写和可重写:磁性材料存储的数据是可以被擦除和重写的。
利用磁场的作用,可以改变磁性材料中磁化方向,从而改变存储的数据。
这使得磁性材料非常适合用于可擦写和可重写的数据存储需求。
4. 读取速度快:读取磁性材料存储的数据的速度很快。
通过感应磁场的变化,可以在非常短的时间内读取磁性材料中存储的数据。
这使得磁性存储可以实现高速读取和访问的需求。
5. 经济实用:相比于其他数据存储技术,磁性存储具有较低的
成本,易于生产和大规模应用。
这使得磁性存储成为广泛使用的数据存储解决方案,如硬盘驱动器(HDD)和磁带存储等。
总而言之,磁性材料之所以可用于数据存储,是因为其具有持久性、大容量、可擦写和可重写、读取速度快以及经济实用等优势。
这些特性使得磁性存储成为广泛应用于计算机和其他电子设备中的主要存储技术。
磁性要求规范磁性材料在现代工业中有着广泛的应用,从电力电子、通讯、医疗到磁记录等领域都需要使用磁性材料。
然而,不同领域对磁性材料的要求略有不同。
因此,让磁性材料的特性符合要求,需要有一套规范的标准。
一、磁性材料的种类磁性材料根据其磁性特性、用途和工艺方法来划分有多种不同的分类方法。
按用途可以分为软磁材料和硬磁材料;按制备工艺可以分为氧化物磁性材料和金属磁性材料等。
此外,磁性材料的磁性特性也是影响其应用的重要因素之一。
包括剩磁、矫顽力、饱和磁感应强度、磁导率以及温度稳定性等。
不同的领域对这些特性的要求也各不相同,需要有专门的标准针对这些特性进行规范。
二、磁性材料的测试方法为了确保不同领域对磁性材料的要求都可以得到满足,需要研制出一套可靠的测试方法来检测磁性材料的性能。
这也是确保磁性材料质量和一致性的重要手段。
欧洲、美国、日本等国家和地区都有自己的磁性材料测试标准。
常用的测试方法包括磁滞回线测量、交流和直流磁导率测量、温度特性测量以及矫顽力和饱和磁感应强度测量等。
此外,有些特殊的磁性材料还需要采用先进的测试技术,如软磁材料的质量损失测量、铁氧体材料的参照磁场测量等。
三、磁性材料的标准化、认证随着磁性材料应用领域的不断扩大,磁性材料的标准化工作也变得越来越重要。
磁性材料的标准化涉及到多方面的内容,包括标准的制定、认证和实施等。
磁性材料的标准化目的在于确保磁性材料的质量和稳定性,提高品质和降低成本。
标准的制定需要制订方、用户、测试机构等各方共同参与,以确保标准的全面和准确。
此外,磁性材料还需要经过认证,以确保其符合标准要求。
认证机构会对磁性材料进行抽样测试、质量管理体系审核等步骤,从而为用户提供一项可靠的质量保障。
四、磁性材料的应用发展趋势磁性材料的应用在不断拓展。
例如,新一代电动汽车的驱动电机需要使用永磁体材料;电网向新能源方向转型,对电力电子材料的需求量也在持续增长。
未来,磁性材料应用的发展趋势可能会集中在以下几个方面:第一,软磁材料的应用不断拓展。
各种磁性材料的应用范围磁性材料是具有磁性的物质,常见的有铁、钢和永磁材料。
磁性材料广泛应用于各个领域,包括电子技术、机械工程、医学等。
以下是各种磁性材料的应用范围。
1.铁铁是最常见的磁性材料,广泛用于制造机械和结构件。
铁制品被广泛应用于建筑、汽车、船舶、桥梁、铁路和飞机等工程领域。
铁材还用于制造电机、变压器、电感器等电子设备中的核心部件。
此外,铁还可以用于制造磁芯材料,用于电感器、变压器、电动机等低频磁性元件。
2.钢钢是一种含有铁的合金,具有磁性。
由于钢的强度和韧性较高,因此广泛应用于建筑和机械工程领域。
钢材也常用于制造电机、变压器和电感器等电子设备的磁性元件。
3.永磁材料永磁材料是一类可以在外界磁场的作用下产生自身磁化或保持自发磁化的材料。
永磁材料被广泛应用于电子产品、计量仪器、电机等领域。
永磁材料主要分为硬磁材料和软磁材料两种类型。
硬磁材料通常由钕铁硼(NdFeB)或钴钙钛酸钡(BaCoFe12O19)等复合材料制成,具有高磁能积和较强的磁力。
硬磁材料广泛应用于电机、发电机、磁卡、声学设备等领域。
软磁材料具有较低的饱和磁感应强度和磁能积,主要用于制造电感器、变压器、传感器等高频和低频磁性元件。
软磁材料通常包括铁氧体、铁镍合金和铁硅合金等。
4.磁体磁体是将磁性材料制成的器件,可以产生较强的磁场。
磁体广泛应用于电机、磁体共振成像设备(MRI)、磁力手表、磁力计、音响设备等各个领域。
磁体主要包括永磁体和电磁体两种类型。
永磁体磁体是利用永磁材料制成的,具有较稳定的磁性。
永磁磁体广泛应用于电机、发电机、磁体共振成像设备等领域。
电磁体是利用电流在导体中产生的磁场制成的,可以人为调节磁场的强度。
电磁体广泛应用于电磁铁、电磁继电器、磁力手表等领域。
总之,各种磁性材料在不同的领域和设备中都发挥着重要的作用。
磁性材料的应用范围广泛,从日常生活用品到复杂的科学仪器和现代工业设备都离不开磁性材料的应用。
磁性材料magnetic material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及反铁磁性物质。
磁性是物质的一种基本属性。
物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、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,抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。
磁性材料按性质分为金属和非金属两类,前者主要有电工钢、镍基合金和稀土合金等,后者主要是铁氧体材料。
按使用又分为软磁材料、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,反应磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。
磁石单位质量的磁性材料在交变磁场中磁化,从变化磁场中吸收并以热的形式耗散的功率称为磁损耗,或称铁损耗,它包括磁滞损耗和涡流损耗。
其中由磁滞现象引起的能量损耗为磁滞损耗,与磁滞回线所包围的面积成正比。
在交变磁场中导电物质将感应出涡流,由涡流产生的电阻损耗称涡流损耗。
磁性材料是生产、生活、国防科学技术中广泛使用的材料。
如制造电力技术中的各种电机、变压器,电子技术中的各种磁性元件和微波电子管,通信技术中的滤波器和增感器,国防技术中的磁性水雷、电磁炮,各种家用电器等。
此外,磁性材料在地矿探测、海洋探测以及信息、能源、生物、空间新技术中也获得了广泛的应用。
软磁材料soft magnetic material具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。
软磁材料易于磁化,也易于退磁,广泛用于电工设备和电子设备中。
应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等。
软磁材料种类繁多,通常按成分分为: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。
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(10-2~1010Ω·m),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(见铁氧体)。
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。
永磁材料permanent magnetic material具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁,一经磁化即能保持恒定磁性的材料。
又称硬磁材料。
实用中,永磁材料工作于深度磁饱和及充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。
常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。
①铝镍钴系永磁合金。
以铁、镍、铝元素为主要成分,还含有铜、钴、钛等元素。
具有高剩磁和低温度系数,磁性稳定。
分铸造合金和粉末烧结合金两种。
20世纪30~60年代应用较多,现多用于仪表工业中制造磁电系仪表、流量计、微特电机、继电器等。
②铁铬钴系永磁合金。
以铁、铬、钴元素为主要成分,还含有钼和少量的钛、硅元素。
其加工性能好,可进行冷热塑性变形,磁性类似于铝镍钴系永磁合金,并可通过塑性变形和热处理提高磁性能。
用于制造各种截面小、形状复杂的小型磁体元件。
③永磁铁氧体。
主要有钡铁氧体和锶铁氧体,其电阻率高、矫顽力大,能有效地应用在大气隙磁路中,特别适于作小型发电机和电动机的永磁体。
永磁铁氧体不含贵金属镍、钴等,原材料来源丰富,工艺简单,成本低,可代替铝镍钴永磁体制造磁分离器、磁推轴承、扬声器、微波器件等。
但其最大磁能积较低,温度稳定性差,质地较脆、易碎,不耐冲击振动,不宜作测量仪表及有精密要求的磁性器件。
④稀土永磁材料。
主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。
前者是稀土元素铈、镨、镧、钕等和钴形成的金属间化合物,其磁能积可达碳钢的150倍、铝镍钴永磁材料的3~5倍,永磁铁氧体的8~10倍,温度系数低,磁性稳定,矫顽力高达800千安/米。
主要用于低速转矩电动机、启动电动机、传感器、磁推轴承等的磁系统。
钕铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料,其剩磁、矫顽力和最大磁能积比前者高,不易碎,有较好的机械性能,合金密度低,有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化。
但其磁性温度系数较高,限制了它的应用。
⑤复合永磁材料由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合而成。
由于其含有一定比例的粘结剂,故其磁性能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。
除金属复合永磁材料外,其他复合永磁材料由于受粘结剂耐热性所限,使用温度较低,一般不超过150℃。
但复合永磁材料尺寸精度高,机械性能好,磁体各部分性能均匀性好,易于进行磁体径向取向和多极充磁。
主要用于制造仪器仪表、通信设备、旋转机械、磁疗器械及体育用品等。
磁致伸缩材料magnetostrictive material具有显著磁致伸缩效应的磁性材料。
已实用的磁致伸缩材料分为3类:①金属磁致伸缩材料。
其饱和磁化强度较高,力学性能好,可承受较高的功率,但电阻率低,不适用于高频段。
常用的有铁基合金、镍基合金。
②铁氧体磁致伸缩材料。
其饱和磁化强度较低,材料的气隙率影响其力学性能,故不能承受较高功率,但电阻率高,可用于高频段。
③巨磁致伸缩材料。
其磁致伸缩系数(材料在磁场力作用下产生的伸缩量与材料原长度之比)远高于常规材料,耦合系数也高;缺点是所需磁化场强高。
磁致伸缩材料可用于制造超声和水声换能器件,如超声探伤器、超声钻头、回声探测器等;用于制造电信器件,如振荡器、滤波器、谐波发生器等;也可用于制造自动控制器件及测量和传感器件。
磁记录材料magnetic recording material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。
磁记录材料的记录原理是:在记录信息过程中,输入信息先转变为相应的电信号输送到磁头线圈中,使记录磁头中产生与输入电信号相应的变化磁场;此时紧靠近气隙并以恒定速度移动的磁带上的磁记录介质受到变化磁场的作用,从原来的退磁状态转变为磁化状态,即将随时间变化的磁场转变为按空间变化的磁化强度分布;磁带通过磁头后转变到相应的剩磁状态,从而记录下与气隙磁场、磁头电流和输入信号相应的信息。
当需要输出信息时,正好与上述记录过程相反。
磁记录材料按形态分为颗粒状和连续薄膜材料两类,按性质又分为金属材料和非金属材料。
广泛使用的磁记录介质是γ-Fe2O3系材料,此外还有CrO2系、Fe-Co系和Co-Cr系材系及Fe-Al-Si系合料等。
磁头材料主要有Mn-Zn系和Ni-Zn系铁氧体、Fe-Al系、Ni-Fe-Nb金材料等。
磁电阻材料magneto-resistance material具有显著磁电阻效应的磁性材料。
强磁性材料在受到外加磁场作用时引起的电阻变化,称为磁电阻效应。
不论磁场与电流方向平行还是垂直,都将产生磁电阻效应。
前者(平行)称为纵磁场效应,后者(垂直)称为横磁场效应。
一般强磁性材料的磁电阻率(磁场引起的电阻变化与未加磁场时电阻之比)在室温下小于8%,在低温下可增加到10%以上。
已实用的磁电阻材料主要有镍铁系和镍钴系磁性合金。
室温下镍铁系坡莫合金的磁电阻率约1%~3%,若合金中加入铜、铬或锰元素,可使电阻率增加;镍钴系合金的电阻率较高,可达6%。
与利用其他磁效应相比,利用磁电阻效应制成的换能器和传感器,其装置简单,对速度和频率不敏感。
磁电阻材料已用于制造磁记录磁头、磁泡检测器和磁膜存储器的读出器等。
磁泡材料magnetic bubble material在一定外磁场作用下,表面呈现磁泡阵列的磁性材料。
强磁性材料在一定的外加磁场作用下,其表面形成圆柱状反磁化畴。
因这种圆柱状磁畴从其柱轴方向看去好像浮在材料表面的圆泡,故称为磁泡畴,简称磁泡。
磁泡材料主要为薄膜型材料,其单轴各向异性强,畴壁矫顽力小,迁移率高,在机械应力、温度等影响下稳定性好,化学稳定性高。
磁泡材料薄膜的制备主要采用外延生长法,即将具有与待制磁泡材料相同或相近晶体构造和晶格常数的单晶基片,置于含有待制磁泡材料组分的熔体或溶液中,在一定条件下,磁泡材料沉积在基片上,形成具有一定晶面的磁泡材料薄膜。
已实用的磁泡材料主要是稀土石榴石型铁氧体,可用以制造存取速度快、结构简单、功耗低、存储密度高的信息存储、记录和逻辑元件。
永磁功能材料常称永磁材料,又称硬磁材料,而软磁功能材料常称软磁材料。
这里的硬和软并不是指力学性能上的硬和软,而是指磁学性能上的硬和软。
磁性硬是指磁性材料经过外加磁场磁化以后能长期保留其强磁性(简称磁性),其特征是矫顽力(矫顽磁场)高。
矫顽力是磁性材料经过磁化以后再经过退磁使具剩余磁性(剩余磁通密度或剩余磁化强度)降低到零的磁场强度。
而软磁材料则是加磁场既容易磁化,又容易退磁,即矫顽力很低的磁性材料。
退磁是指在加磁场(称为磁化场)使磁性材料磁化以后,再加同磁化场方向相反的磁场使其磁性降低的磁场。
永磁材料是发现和使用都最早的一类磁性材料。
我国最早发明的指南器(称为司南)便是利用天然永磁材料磁铁矿制成的。