金属功能材料5磁性材料课件

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1、第五节第五节 磁性材料磁性材料电子绕原子核运动示意图电子绕原子核运动示意图H一、简介一、简介l 磁性磁性是物质的基本属性之一。磁性现象是与各种形式的是物质的基本属性之一。磁性现象是与各种形式的电荷运动电荷运动相关联的，由于物质内部的电子运动和自旋会产生一定大小的磁相关联的，由于物质内部的电子运动和自旋会产生一定大小的磁场，因而产生磁性。即：磁性本质是带电粒子具有场，因而产生磁性。即：磁性本质是带电粒子具有各向异性各向异性的运的运动的过程中造成的动的过程中造成的周围物质场和力场产生不均匀性周围物质场和力场产生不均匀性，从而，从而对其它对其它物质产生作用物质产生作用的结果。的结果。l 磁性的磁性的

2、本源本源是材料内部是材料内部电子的循轨和自旋运动电子的循轨和自旋运动，物质的磁性就是，物质的磁性就是由电子的这些运动产生由电子的这些运动产生的。l 一切物质都具有磁性。一切物质都具有磁性。但但磁性材料磁性材料通常是指那些在实际工程意义通常是指那些在实际工程意义上上具有较强磁性具有较强磁性的材料。的材料。l 磁性材料具有磁性材料具有能量转换、存储、改变能量状态能量转换、存储、改变能量状态的功能，的功能，电子工业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，随着世界经济和科学技术的迅猛发展，车和航空航

3、天等工业领域，随着世界经济和科学技术的迅猛发展，磁性材料的需求将空前广阔。当前我国磁性材料的发展居世界之磁性材料的需求将空前广阔。当前我国磁性材料的发展居世界之首，已经成为世界上永磁材料生产量最大的国家。首，已经成为世界上永磁材料生产量最大的国家。物质的磁性：物质的磁性：按磁化率大小分类按磁化率大小分类:1、抗抗 磁磁 性性 抗磁性材料抗磁性材料2、顺顺 磁磁 性性 顺磁性材料顺磁性材料3、铁铁 磁磁 性性 铁磁性材料铁磁性材料4、反铁磁性反铁磁性 反铁磁性材料反铁磁性材料5、亚铁磁性、亚铁磁性 亚铁磁性材料亚铁磁性材料五种磁化曲线五种磁化曲线铁磁亚铁磁顺磁反铁磁抗磁HMO(a)磁 性 (b)

4、磁 性 (c)铁 磁 性 抗 顺 反(d)铁 磁 性 (e)磁 性亚 铁 铁磁性物质铁磁性物质 具有极高的磁化率，磁化易具有极高的磁化率，磁化易达到饱和的物质。达到饱和的物质。如如Fe，Co，Ni，Gd等金属等金属及其合金称为铁磁性物质。及其合金称为铁磁性物质。磁矩的排列与磁性的关系磁矩的排列与磁性的关系 铁磁性铁磁性 m=10-2 106磁场磁场 磁性的起源磁性的起源 亚铁磁性物质亚铁磁性物质磁矩的排列与磁性的关系磁矩的排列与磁性的关系 亚铁磁性亚铁磁性 m=10-2 106磁场磁场 如铁氧体如铁氧体(M2+Fe23+O4)等，是等，是一些复杂的一些复杂的金属化合物金属化合物，比铁磁，比铁磁

5、体更常见。体更常见。它们相邻原子的磁矩反向平它们相邻原子的磁矩反向平行，但彼此的强度不相等，具有行，但彼此的强度不相等，具有高磁化率和居里温度。高磁化率和居里温度。顺磁性物质顺磁性物质 存在未成对电子存在未成对电子 永久磁矩永久磁矩。La，Pr，MnAl，FeSO47H2O，Gd2O3；在居里温度以上的铁磁性金属在居里温度以上的铁磁性金属Fe，Co，Ni等。等。居里温度居里温度由铁磁性或亚铁磁性转由铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度变为顺磁性的临界温度(Tc)。顺磁性顺磁性 m=10-6 10-5磁场磁场 磁矩的排列与磁性的关系磁矩的排列与磁性的关系 反磁性物质反磁性物质 不存在未成对电子

6、不存在未成对电子 没有永久没有永久磁矩磁矩。惰性气体，不含过渡元素的。惰性气体，不含过渡元素的离子晶体，共价化合物和所有的有离子晶体，共价化合物和所有的有机化合物，某些金属和非金属。机化合物，某些金属和非金属。磁矩的排列与磁性的关系磁矩的排列与磁性的关系 反磁性反磁性 m=-10-5-10-6磁场磁场 反铁磁性物质反铁磁性物质 FeO，FeF3，NiF3，NiO，MnO，各种锰盐以，各种锰盐以及部分铁氧体及部分铁氧体ZnFe2O4等，等，它们相邻原子的磁矩反向它们相邻原子的磁矩反向平行，而且彼此的强度相平行，而且彼此的强度相等，等，没有磁性没有磁性。反铁磁性反铁磁性 m=10-2 10-5磁场

7、磁场 磁矩的排列与磁性的关系磁矩的排列与磁性的关系 1.基本概念基本概念 “磁磁”来源于来源于电电。一个环形电流在其运动中心产生的磁矩。一个环形电流在其运动中心产生的磁矩P，见，见（1）式）式 （1）式式（1）中）中I为电流强度，为电流强度，s为环形回路所包围的面积。为环形回路所包围的面积。原子内的电子做循轨运动和自旋运动，这必然产生磁矩，产生原子内的电子做循轨运动和自旋运动，这必然产生磁矩，产生的磁矩分别称为的磁矩分别称为轨道磁矩轨道磁矩P1和和自旋磁矩自旋磁矩Ps。原子核虽然也产生磁矩，但它的值比电子磁矩小三个数量级，原子核虽然也产生磁矩，但它的值比电子磁矩小三个数量级，一般情况下可忽略不

8、计。因此，一般情况下可忽略不计。因此，原子磁矩的产生是原子磁矩的产生是电子的循轨运动电子的循轨运动、电子自旋电子自旋这二者组合的结果。这二者组合的结果。sIP（1）磁场强度（磁场强度（H）：空间某处磁场的大小，单位：安：空间某处磁场的大小，单位：安/米；米；（2）磁化强度（磁化强度（M）：宏观磁体单位体积在某一方向的磁矩，宏观磁体单位体积在某一方向的磁矩，单位：单位：安安/米。物质的磁性来源于内部的磁矩，只有当内部磁矩米。物质的磁性来源于内部的磁矩，只有当内部磁矩同向同向有序排列有序排列时才对外显示强磁性。时才对外显示强磁性。M=原子原子/V（3）磁感应强度（磁感应强度（B）：物质在外磁场作用

9、下，其内部原子磁矩的：物质在外磁场作用下，其内部原子磁矩的有序排列还将产生一个附加磁场。在磁性材料内部外加磁场与有序排列还将产生一个附加磁场。在磁性材料内部外加磁场与附加磁场的总和，称为磁感应强度，又称为附加磁场的总和，称为磁感应强度，又称为磁通密度磁通密度，单位：，单位：特斯拉（特斯拉（T）。（2）式（式（2）中）中0是一个系数，叫做是一个系数，叫做真空磁导率真空磁导率。MHB0HB/HMx/（4）磁导率（磁导率（）：是磁化曲线上任意一点上：是磁化曲线上任意一点上B和和H的比值。代表了的比值。代表了磁性材料被磁化的容易程度，或者说是材料对外部磁场的灵敏程度；磁性材料被磁化的容易程度，或者说是

10、材料对外部磁场的灵敏程度；（3）任何物质在外磁场作用下，除了任何物质在外磁场作用下，除了外磁场外磁场H外，由于物质内部原外，由于物质内部原子磁矩的有序排列，还要产生一个子磁矩的有序排列，还要产生一个附加的磁场附加的磁场M。（5）磁化率（磁化率（）：磁化强度与磁场强度的比值。：磁化强度与磁场强度的比值。（4）（6）磁滞回线磁滞回线 在外加磁场的作用下磁体会在外加磁场的作用下磁体会被磁化，磁体内部的被磁化，磁体内部的磁感应强度磁感应强度B随随外磁场外磁场H的变化是非线性的，的变化是非线性的，当当H减少为零时，减少为零时，B并未回到零值，并未回到零值，出现剩磁出现剩磁Br。磁感应强度滞后于。磁感应强

11、度滞后于磁场强度变化的性质称为磁场强度变化的性质称为磁滞性磁滞性。要使剩磁消失，通常需进行要使剩磁消失，通常需进行反向磁化。将反向磁化。将 B=0时的时的 H 值称为值称为矫顽磁力矫顽磁力 Hc；Br称为剩余磁感应强度，称为剩余磁感应强度，Bs称为最大磁感应强度（饱和磁感称为最大磁感应强度（饱和磁感应强度）。应强度）。BsBrHcBHO磁性物质的磁滞曲线图磁性物质的磁滞曲线图 2.磁性材料的分类磁性材料的分类l 根据滞回曲线和磁化曲线的不同，分成根据滞回曲线和磁化曲线的不同，分成三类三类：(1)软磁材料软磁材料矫顽磁力较小，磁矫顽磁力较小，磁滞回线较窄。滞回线较窄。(铁心铁心)(2)硬磁材料硬

12、磁材料矫顽磁力较大，磁矫顽磁力较大，磁滞回线较宽。滞回线较宽。(磁铁磁铁)(3)矩磁材料矩磁材料剩磁大而矫顽磁力小，剩磁大而矫顽磁力小，磁滞 回 线 为 矩 形。磁滞 回 线 为 矩 形。(记忆元件记忆元件)HBHBHBl 按材料的化学组成：按材料的化学组成：金属磁性材料金属磁性材料，非金属非金属(陶瓷铁氧体陶瓷铁氧体)磁性材料。磁性材料。l 按使用形态分：按使用形态分：块体磁性材料，粉末磁性材料，薄膜型磁性材料。块体磁性材料，粉末磁性材料，薄膜型磁性材料。l 按功能分：按功能分：软磁性材料，硬磁性材料，半硬磁性材料；软磁性材料，硬磁性材料，半硬磁性材料；矩磁材料，旋磁材料，压磁材料，磁记录材

13、料；矩磁材料，旋磁材料，压磁材料，磁记录材料；泡磁材料，磁光材料泡磁材料，磁光材料磁性合金磁性合金l 磁性材料是指利用其较强的磁性在一定空间中建立磁场或改变磁磁性材料是指利用其较强的磁性在一定空间中建立磁场或改变磁场分布状态的一类功能材料。磁性材料有金属磁性材料和铁氧体场分布状态的一类功能材料。磁性材料有金属磁性材料和铁氧体陶瓷材料两类，金属磁性材料以陶瓷材料两类，金属磁性材料以合金为主合金为主，一般称为磁性合金。，一般称为磁性合金。磁性合金的表现磁性合金的表现 l 磁性合金在外加磁场中，可表现出三种情况：磁性合金在外加磁场中，可表现出三种情况：（1）不被磁场吸引的，叫反磁性材料；）不被磁场吸

14、引的，叫反磁性材料；（2）微弱地被磁场所吸引的物质，叫顺磁性材料；）微弱地被磁场所吸引的物质，叫顺磁性材料；（3）被磁场强烈地吸引的物质，称铁磁性材料，其磁性随外磁场的）被磁场强烈地吸引的物质，称铁磁性材料，其磁性随外磁场的加强而急剧增高，并在外磁场移走后，仍能保留磁性。加强而急剧增高，并在外磁场移走后，仍能保留磁性。l 金属材料中，大多数过渡金属具有顺磁性；只有金属材料中，大多数过渡金属具有顺磁性；只有Fe、Co、Ni等少等少数金属是铁磁性的。数金属是铁磁性的。产生磁性的原因产生磁性的原因 l 物质的磁性与其内部电子结构有关。物质的磁性与其内部电子结构有关。l 反磁性反磁性金属的原子中电子都

15、已成对，正、反自旋的电子数目相等，金属的原子中电子都已成对，正、反自旋的电子数目相等，由电子自旋而产生的磁矩互相抵消，因此原子磁矩为零，故不为由电子自旋而产生的磁矩互相抵消，因此原子磁矩为零，故不为外磁场所吸引。外磁场所吸引。l 顺磁性顺磁性金属原子中，正反自旋的电子数目不等，原子的磁矩不为金属原子中，正反自旋的电子数目不等，原子的磁矩不为零。由于无规则的热运动，原子磁矩的方向各异。放入磁场时，零。由于无规则的热运动，原子磁矩的方向各异。放入磁场时，原子磁矩沿磁场方向取向而略有偏转，表现出微弱的磁化，除去原子磁矩沿磁场方向取向而略有偏转，表现出微弱的磁化，除去外磁场，原子磁矩又混乱分布，磁化消

16、失。外磁场，原子磁矩又混乱分布，磁化消失。二、软磁材料二、软磁材料1.定义定义：指在外磁场作用下，很：指在外磁场作用下，很容易磁化容易磁化，去掉外磁场时又很，去掉外磁场时又很容容易去磁易去磁的磁性材料。的磁性材料。2.软磁材料的特性软磁材料的特性l高的磁导率高的磁导率和和高的磁感应强度高的磁感应强度；l矫顽力低矫顽力低和和磁滞损耗低磁滞损耗低;（矫顽力一（矫顽力一般小于般小于100A/m），），磁滞回线呈细长磁滞回线呈细长条形。条形。l电阻率较高电阻率较高，反复磁化和退磁时产，反复磁化和退磁时产生的生的涡流损耗小涡流损耗小。l一般都加工成一般都加工成板材板材和和带材带材。熔融法熔融法制备制备。

17、软磁材料磁滞回线软磁材料磁滞回线3.典型软磁材料及其应用典型软磁材料及其应用 常用的软磁材料有：常用的软磁材料有：电工纯铁电工纯铁、硅钢片硅钢片、铁铝合金铁铝合金、镍铁合金镍铁合金、铁氧体软磁材料铁氧体软磁材料等。软磁材料等。软磁材料适用于交变磁场。适用于交变磁场。（1）电工用纯铁）电工用纯铁l 电工用纯铁是一种电工用纯铁是一种含碳量低含碳量低，wFe99.95的软钢。的软钢。l 工业纯铁在退火状态，起始磁导率为工业纯铁在退火状态，起始磁导率为300-5000，最大磁导率为，最大磁导率为600-1200 0，矫顽力为，矫顽力为39.8-95.5A/m。l 电工用纯铁具有电工用纯铁具有高的饱和磁

18、感应强度高的饱和磁感应强度、高的磁导率高的磁导率、较小的矫顽较小的矫顽力力、良好的冷加工良好的冷加工性能，且成本低廉。缺点是性能，且成本低廉。缺点是电阻小电阻小，铁损大铁损大，只适用于直流情况。只适用于直流情况。l 主要用于制造电磁铁的铁心和磁极，继电器的磁路和各种零件，主要用于制造电磁铁的铁心和磁极，继电器的磁路和各种零件，电话中的振动膜等。电话中的振动膜等。（2）硅铁合金（电工硅钢片）硅铁合金（电工硅钢片）l 在电工用纯铁中加入在电工用纯铁中加入0.54.5的硅，使之形成固溶体，可以提的硅，使之形成固溶体，可以提高材料电阻率，减少涡流损耗。高材料电阻率，减少涡流损耗。l 纯铁中加入硅后，材

19、料的物理性能发生如下变化：纯铁中加入硅后，材料的物理性能发生如下变化：热导率热导率 铁的热导率在加入硅后剧烈的降低。铁的热导率在加入硅后剧烈的降低。电阻率电阻率 随着硅含量的增加到随着硅含量的增加到5，硅铁合金的电阻率急剧上升。，硅铁合金的电阻率急剧上升。当当wSi=0.255，电阻率与含硅量的关系如下：，电阻率与含硅量的关系如下：13.25+11.30wSi 相对密度相对密度d 随着含硅量的增加，比重几乎是直线的降低。随着含硅量的增加，比重几乎是直线的降低。d7.8740-0.062wSil 硅铁合金属于高饱和材料，主要用于各种形式的发电机、电动机硅铁合金属于高饱和材料，主要用于各种形式的发

20、电机、电动机和变压器中。和变压器中。wSi3的的Si-Fe合金片由于其饱和磁通密度高，是合金片由于其饱和磁通密度高，是电力变压器和配电变压器中大量采用的材料。电力变压器和配电变压器中大量采用的材料。电工硅钢片的应用和磁性能电工硅钢片的应用和磁性能（3）镍铁合金）镍铁合金l 镍铁合金主要镍铁合金主要是 含 镍 量 为是 含 镍 量 为34-80的的Fi-Ni合金，通常合金，通常称称坡莫合金坡莫合金。l 镍铁合金有镍铁合金有很很高的起始磁导高的起始磁导率率和和最大磁导最大磁导率率。镍铁合金。镍铁合金广泛应用在电广泛应用在电讯工业、仪表、讯工业、仪表、电子计算机、电子计算机、控制系统等领控制系统等领

21、域中。域中。铁氧体：是铁和其他金属的复合氧化物，铁氧体：是铁和其他金属的复合氧化物，MO-Fe2O3 M代表一价、二价金属。代表一价、二价金属。铁氧体属铁氧体属半导体半导体，电阻率在，电阻率在1-1010m。由于电阻率高，。由于电阻率高，涡流损涡流损失小，介质耗损低失小，介质耗损低。软磁铁氧体要求起始软磁铁氧体要求起始磁化率高磁化率高，磁导率温度系数小磁导率温度系数小，矫顽力小，矫顽力小，比损耗因数小比损耗因数小。软磁铁氧体主要用于无线电电子学和电讯工程等弱电技术中，软磁铁氧体主要用于无线电电子学和电讯工程等弱电技术中，如各种如各种电感线圈的磁芯电感线圈的磁芯、天线磁芯天线磁芯、变压器磁芯变压

22、器磁芯、滤波器磁芯滤波器磁芯以及以及录音与录像磁头录音与录像磁头等。等。（4）软磁铁氧体）软磁铁氧体 三、三、硬磁材料硬磁材料l 硬磁材料是具有硬磁材料是具有很强的抗退很强的抗退磁能力磁能力和和高的剩余磁感应强高的剩余磁感应强度度的强磁性的强磁性铁氧体铁氧体材料，又材料，又称称永磁材料永磁材料或或恒磁材料恒磁材料。l 硬磁材料一旦经外加磁场饱硬磁材料一旦经外加磁场饱和强化后，如果撤去外加磁和强化后，如果撤去外加磁场，在磁铁两个磁极之间的场，在磁铁两个磁极之间的空隙便可产生恒定磁场，对空隙便可产生恒定磁场，对外界提供有用的磁能。外界提供有用的磁能。l 硬磁材料的硬磁材料的磁滞回线又宽又磁滞回线又

23、宽又高高，有，有较大的矫顽力较大的矫顽力，为，为104106A/m。l 硬磁材料硬磁材料抗干扰性好抗干扰性好，对温，对温度、振动、时间、辐射及其度、振动、时间、辐射及其它因素的干扰不敏感。它因素的干扰不敏感。l 典型的硬磁材料主要包括典型的硬磁材料主要包括铝铝镍钴系镍钴系永磁、永磁、铁氧体铁氧体永磁和永磁和稀土系稀土系永磁。永磁。工艺特点工艺特点l 硬磁合金采用通常的冶金和加工方法制造。硬磁合金采用通常的冶金和加工方法制造。l Alnico合金采用定向或非定向结晶方法铸造成型，随后进行合适合金采用定向或非定向结晶方法铸造成型，随后进行合适的热处理。的热处理。l 可用粉末烧结方法制造，但性能略差

24、。稀土硬磁合金主要以粉可用粉末烧结方法制造，但性能略差。稀土硬磁合金主要以粉末烧结方法制造。末烧结方法制造。l 与与Alnico合金类似，稀土硬磁合金质脆而硬，不能切削，常采用合金类似，稀土硬磁合金质脆而硬，不能切削，常采用切割和磨削加工。切割和磨削加工。l 单畴伸长微粒磁体的制造需经电沉积加入汞等一系列过程，工单畴伸长微粒磁体的制造需经电沉积加入汞等一系列过程，工艺繁复。艺繁复。1.铝镍钴系永磁材料铝镍钴系永磁材料l 铝镍钴系永磁主要有铝镍钴系永磁主要有Fe及及Al、Ni、Co组成，有良好的磁特性和热组成，有良好的磁特性和热稳定性，剩余磁感应强度高，磁能积大，矫顽力适中，但稳定性，剩余磁感应

25、强度高，磁能积大，矫顽力适中，但硬而脆，硬而脆，难以加工难以加工，主要用铸造和粉末烧结两种方法成形。，主要用铸造和粉末烧结两种方法成形。2.硬磁铁氧体硬磁铁氧体主要有两类：一类是主要有两类：一类是CoFe2O4-Fe2O3；另一类是另一类是BaO-xFe2O3。硬磁铁氧体可用作永磁体，用于高频磁场领域。由于硬磁铁氧体可用作永磁体，用于高频磁场领域。由于Hc值大，可制值大，可制成片状或粉末状，应用在与橡胶和树脂混合制成的复合磁铁上。成片状或粉末状，应用在与橡胶和树脂混合制成的复合磁铁上。硬磁铁氧体要求具有较大的硬磁铁氧体要求具有较大的矫顽力矫顽力Hc、较高的剩余磁、较高的剩余磁Br和高的最和高的

26、最大磁积能大磁积能（BH）max。3.稀土硬磁材料稀土硬磁材料l 稀土硬磁合金包括稀土硬磁合金包括稀土钴稀土钴和和稀土铁系金属间化合物稀土铁系金属间化合物，为硬磁，为硬磁材料中性能最高的一类。材料中性能最高的一类。l 其中最著名的是其中最著名的是钕铁硼永磁合金钕铁硼永磁合金，号称，号称磁王磁王，具有其它永磁，具有其它永磁材料所不及的材料所不及的高矫顽力高矫顽力和和最大磁能积最大磁能积，而且体积小、重量轻、，而且体积小、重量轻、效率高、成本较低。它能吸起相当于自重效率高、成本较低。它能吸起相当于自重640倍的重物，而铁倍的重物，而铁氧体只能吸起自重的氧体只能吸起自重的120倍。倍。l 如一台核磁

27、共振成像仪需用铁氧体永磁材料如一台核磁共振成像仪需用铁氧体永磁材料100t，而改用钕铁，而改用钕铁硼永磁后，仅需硼永磁后，仅需10t。4.其他永磁材料其他永磁材料l 微晶永磁体。微晶永磁体。其基本原理是在冷却过程中出现部分晶粒来不及成其基本原理是在冷却过程中出现部分晶粒来不及成长就被凝固在金属液体中，或者把制成的非晶态通过控制晶化使长就被凝固在金属液体中，或者把制成的非晶态通过控制晶化使之出现新平衡相实现磁硬化。这样获得的永磁薄带，不仅机械性之出现新平衡相实现磁硬化。这样获得的永磁薄带，不仅机械性能好，而且热处理后可得到良好的磁性能；能好，而且热处理后可得到良好的磁性能；l 纳米晶稀土永磁体。

28、纳米晶稀土永磁体。即晶粒呈纳米量级，常泛指即晶粒呈纳米量级，常泛指1100nm范围，范围，纳米级粉料的矫顽力比通常粉末冶金粉料高纳米级粉料的矫顽力比通常粉末冶金粉料高68倍，而且又有较倍，而且又有较好的热稳定性和耐腐蚀性。好的热稳定性和耐腐蚀性。不同永磁材料的主要用途不同永磁材料的主要用途四、四、压磁材料（压磁材料（磁致伸缩材料）磁致伸缩材料）在磁化时在磁化时,长度会发生伸长或缩短变化的材料称为压磁材料长度会发生伸长或缩短变化的材料称为压磁材料。这种材料具有电磁能与机械能或声能的相互转换功能，是重这种材料具有电磁能与机械能或声能的相互转换功能，是重要的磁功能材料之一。要的磁功能材料之一。传统磁

29、致伸缩材料：传统磁致伸缩材料：Fe，Co，Ni基合金及铁氧体、稀土磁致基合金及铁氧体、稀土磁致伸缩材料伸缩材料REFe2。压磁材料的应用压磁材料的应用制作超声发声器、接受器、超声探伤器、超声钻头、超声焊制作超声发声器、接受器、超声探伤器、超声钻头、超声焊接器、滤波器、稳频器、谐波发声器、振荡器、微波检波器以及接器、滤波器、稳频器、谐波发声器、振荡器、微波检波器以及声纳、回声探测仪等。声纳、回声探测仪等。磁致伸缩效应：磁致伸缩效应：磁性材料在外磁场作用下，产生磁性材料在外磁场作用下，产生伸长伸长或或缩短缩短的现象。的现象。Fe 随磁场强度的增大而伸长随磁场强度的增大而伸长Ni 随磁场强度的增大而

30、缩短随磁场强度的增大而缩短ll 为磁致伸缩系数为磁致伸缩系数常用磁致伸缩材料室温下的饱和磁致伸缩系数为常用磁致伸缩材料室温下的饱和磁致伸缩系数为10-810-6。磁致收缩的各种变形模式磁致收缩的各种变形模式矩磁材料磁滞回线矩磁材料磁滞回线五、矩磁材料五、矩磁材料磁滞回线近似矩形的磁性材料，磁滞回线近似矩形的磁性材料，结晶各向异性，应力各向异性。结晶各向异性，应力各向异性。常用的矩磁材料常用的矩磁材料 在常温使用的矩磁材料有在常温使用的矩磁材料有(Mn-Mg)Fe2O4系，系，(Mn-Cu)Fe2O4系，系，(Mn-Ni)Fe2O4系等。系等。在在-65 +125较宽范围使用的较宽范围使用的矩磁

31、铁氧体有矩磁铁氧体有Li-Mn，Li-Ni，Mn-Ni，Li-Cu等。等。矩磁材料的应用矩磁材料的应用 矩磁材料的剩余磁感应强度矩磁材料的剩余磁感应强度Br接近于饱和值接近于饱和值Bm，矫顽力不大。，矫顽力不大。若矩磁材料在不同方向磁场下磁化，当电流为零时，总是处于若矩磁材料在不同方向磁场下磁化，当电流为零时，总是处于+Bm和和-Bm 两种不同的剩磁状态。两种不同的剩磁状态。由于计算机采用两进制，所以采用这种材料的两种剩磁状态起到由于计算机采用两进制，所以采用这种材料的两种剩磁状态起到记忆作用。矩磁材料适于做信息存储元件的磁性开关。记忆作用。矩磁材料适于做信息存储元件的磁性开关。能使作用于它的

32、电磁波发生一定角度偏转的材料称为旋磁材料。能使作用于它的电磁波发生一定角度偏转的材料称为旋磁材料。旋磁材料基本上是铁氧体磁性材料，一般叫微波铁氧体材料。旋磁材料基本上是铁氧体磁性材料，一般叫微波铁氧体材料。Mg-Mn，Mg-Mn-Al，Mg-Al，Mg-Al，Mg-Cr，Ni-Mg，Ni-Zn，Ni-Al，Ni-Cr铁氧体，铁氧体，Li-Al，Li-Mg铁氧体等。铁氧体等。六、旋磁材料六、旋磁材料旋磁材料的应用旋磁材料的应用用于与输送微波的波导管或传输线等组成的各种微波器件，主用于与输送微波的波导管或传输线等组成的各种微波器件，主要用于雷达、通讯、导航、遥测、遥控等电子设备。要用于雷达、通讯、

33、导航、遥测、遥控等电子设备。七、磁记录材料七、磁记录材料 磁记录发展至今，已有百年的历史、它广泛应用于录音、录像技磁记录发展至今，已有百年的历史、它广泛应用于录音、录像技术；计算机中的数据存贮、处理、科学研究的各个领域；军事及日常术；计算机中的数据存贮、处理、科学研究的各个领域；军事及日常生活中。生活中。1.磁头材料磁头材料 磁头的基本结构如右图所示，由带磁头的基本结构如右图所示，由带缝隙的铁芯、线圈、屏蔽壳等部分组成。缝隙的铁芯、线圈、屏蔽壳等部分组成。对磁头材料的基本性能要求：对磁头材料的基本性能要求：高的磁导率；高的磁导率；高的饱和磁感应强度高的饱和磁感应强度Bs；低的低的剩余磁感应强度

34、剩余磁感应强度Br和和Hc；高的电阻率和耐磨性。高的电阻率和耐磨性。目前，磁头铁芯材料主要有合目前，磁头铁芯材料主要有合金材料、铁氧体材料、非晶态合金材料、铁氧体材料、非晶态合金材料、薄膜材料等几类。金材料、薄膜材料等几类。2.磁记录介质材料磁记录介质材料 随着记录密度迅速提高，对制做记录介质的磁性材料（磁粉及磁性随着记录密度迅速提高，对制做记录介质的磁性材料（磁粉及磁性薄膜）提出以下要求：薄膜）提出以下要求：(1)剩余磁感应强度剩余磁感应强度Br高；高；(2)矫顽力矫顽力Hc适当的高；适当的高；(3)磁滞回线接近矩形，磁滞回线接近矩形，Hc 附近的磁导率尽量高；附近的磁导率尽量高；(4)磁层

35、均匀，厚度适当，记录密度越高，磁层愈薄；磁层均匀，厚度适当，记录密度越高，磁层愈薄；(5)磁性粒子的尺寸均匀，呈单畴状态；磁性粒子的尺寸均匀，呈单畴状态；(6)磁致伸缩小，不产生明显的加压退磁效应；磁致伸缩小，不产生明显的加压退磁效应；(7)基本磁特性的温度系数小，不产生明显的加热退磁效应；基本磁特性的温度系数小，不产生明显的加热退磁效应；(8)磁粉粒子易分散，在磁场作用下容易取向排列，不形成磁路闭合的磁粉粒子易分散，在磁场作用下容易取向排列，不形成磁路闭合的粒子集团。粒子集团。目前使用的磁记录介质有磁带、磁盘、磁鼓、磁卡片等。从结构上目前使用的磁记录介质有磁带、磁盘、磁鼓、磁卡片等。从结构上

36、看又可分为看又可分为磁粉涂布型介质磁粉涂布型介质和和连续薄膜型介质连续薄膜型介质两大类。两大类。*a）颗粒（磁粉）涂布型介质颗粒（磁粉）涂布型介质：有利于水平记录模式，有利于水平记录模式，这类磁记录介这类磁记录介质是将磁粉与非磁性粘合剂等含少量添加剂形成的磁浆涂布于聚脂薄质是将磁粉与非磁性粘合剂等含少量添加剂形成的磁浆涂布于聚脂薄膜（涤纶）基体上制成，磁粉主要有膜（涤纶）基体上制成，磁粉主要有-Fe2O3磁粉、包钴的磁粉、包钴的-Fe2O3磁磁粉、粉、CrO2磁粉、钡铁氧体磁粉、金属磁粉等。磁粉、钡铁氧体磁粉、金属磁粉等。b）连续薄膜型磁记录介质：）连续薄膜型磁记录介质：有利于垂直记录模式，有利于垂直记录模式，连续磁性薄膜无连续磁性薄膜无须采用粘合剂等非磁性物质，所以剩余磁感应强度及矫顽力比颗粒涂须采用粘合剂等非磁性物质，所以剩余磁感应强度及矫顽力比颗粒涂布型介质高很多，是磁记录介质发展的重要方向。布型介质高很多，是磁记录介质发展的重要方向。制备连续薄膜型磁记录介质的方法有两种：制备连续薄膜型磁记录介质的方法有两种：湿法湿法（化学法，如电（化学法，如电镀及化学镀）和镀及化学镀）和干法干法（物理法，如溅射、真空蒸镀及离子喷镀等）。（物理法，如溅射、真空蒸镀及离子喷镀等）。