《磁性陶瓷》课件

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1、 具 有 强 磁 性 的 材 料 称 为 磁 性 材 料 。 磁 性 材 料 具 有 能 量 转 换 ， 存 储 或 改 变 能量 状 态 的 功 能 ， 是 重 要 的 功 能 材 料 。 磁 性 材 料 广 泛 地 应 用 于 计 算 机 、 通 讯 、自 动 化 、 音 像 、 电 视 、 仪 器 和 仪 表 、 航 空 航天 、 农 业 、 生 物 与 医 疗 等 技 术 领 域 。 按 化 学 组 成 分 类 金 属 磁 性 材 料 、 非 金 属 (铁 氧 体 )磁 性材 料 按 磁 化 率 大 小 分 类 顺 磁 性 、 反 磁 性 、 铁 磁 性 、 反 铁 磁性 、 亚 铁

2、磁 性 按 功 能 分 类 软 磁 材 料 、 硬 磁 材 料 、 半 硬 磁 材 料 、 矩磁 材 料 、 旋 磁 材 料 、 压 磁 材 料 、 泡 磁 材 料 、磁 光 材 料 、 磁 记 录 材 料 宏 观 磁 体 由 许 多 具 有 固 有 磁 矩 的 原 子组 成 。 当 原 子 磁 矩 同 向 平 行 排 列 时 ， 宏 观 磁体 对 外 显 示 的 磁 性 最 强 。 当 原 子 磁 矩 紊 乱 排 列 时 ， 宏 观 磁 体 对外 不 显 示 磁 性 。 宏 观 磁 体 单 位 体 积 在 某 一 方 向的 磁 矩 称 为 磁 化 强 度 M： M = 原 子 /V 任 何

3、物 质 在 外 磁 场 作 用 下 ， 除 了 外 磁 场 H外， 由 于 物 质 内 部 原 子 磁 矩 的 有 序 排 列 ， 还 要 产 生一 个 附 加 的 磁 场 M。 在 物 质 内 部 外 磁 场 和 附 加 磁 场 的 总 和称 为 磁 感 应 强 度 B。 B = o(H+M) o - 真 空 磁 导 率 = M / H - 磁 化 率 = B / H - 磁 导 率 铁 磁 性 物 质 具 有 极 高 的 磁 化率 ， 磁 化 易 达 到 饱 和的 物 质 。 如 Fe， Co， Ni， Gd等 金 属 及 其 合 金 称为 铁 磁 性 物 质 。 磁 矩 的 排 列 与

4、磁 性 的 关 系 铁 磁 性m= 10-2 106磁场 亚 铁 磁 性 物 质 磁 矩 的 排 列 与 磁 性 的 关 系 亚 铁 磁 性 m= 10-2 106磁场 如 铁 氧 体 (M2+Fe23+O4)等 ，是 一 些 复 杂 的 金 属 化 合 物 ，比 铁 磁 体 更 常 见 。它 们 相 邻 原 子 的 磁 矩 反 向 平行 ， 但 彼 此 的 强 度 不 相 等 ，具 有 高 磁 化 率 和 居 里 温 度 。 顺 磁 性 物 质 存 在 未 成 对 电 子 永 久磁 矩 。 La， Pr， MnAl，FeSO47H2O， Gd2O3 ；在 居 里 温 度 以 上 的 铁 磁

5、性金 属 Fe, Co, Ni等 。 居 里 温 度 由 铁 磁 性 或 亚铁 磁 性 转 变 为 顺 磁 性 的 临界 温 度 称 为 居 里 温 度 (Tc)。 顺 磁 性 m=10-6 10-5磁场 反 磁 性 物 质 不 存 在未 成 对 电 子 没 有 永久 磁 矩 。 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 机 化 合 物 ， 某 些 金 属和 非 金 属 。 磁 矩 的 排 列 与 磁 性 的 关 系 反 磁 性m= -10-5 -10-6磁场 反 铁 磁 性 物 质 FeO， FeF3， NiF3，NiO， MnO，

6、 各 种锰 盐 以 及 部 分 铁 氧体 ZnFe2O4等 ， 它 们相 邻 原 子 的 磁 矩 反向 平 行 ， 而 且 彼 此的 强 度 相 等 ， 没 有磁 性 。 反 铁 磁 性m= 10-2 10-5磁场 磁 矩 的 排 列 与 磁 性 的 关 系 铁 磁 体 磁 化 到 技 术 饱 和 以 后 ， 使 它 的 磁 化强 度 降 低 到 零 所 需 要 的 反 向 磁 场 称 为 矫 顽 力 。 在 较 弱 的 磁 场下 易 于 磁 化 ， 也 易于 退 磁 的 材 料 称 为软 磁 材 料 。 磁 导 率 大 ， 矫 顽力 小 (Hc100A/m)， 滞 损 耗 低 ， 磁 滞回

7、线 呈 细 长 条 形 。 Mn-Zn、 Li-Zn铁 氧 体 、 Ni-Zn、 NiCuZn 铁氧 体 、 MnFe2O4 、 NiFe2O4 软 磁 材 料 适 用 于 交 变 磁 场 ， 可 用 来 制造 各 种 发 电 机 和 电 动 机 的 定 子 和 转 子 ； 变压 器 ， 电 感 器 ， 电 抗 器 ， 继 电 器 和 镇 流 器的 铁 芯 ； 计 算 机 磁 芯 ； 磁 记 录 的 磁 头 与 介质 ； 磁 屏 蔽 ； 电 磁 铁 的 铁 芯 。 磁 化 后 不 易 退 磁 ，而 能 长 期 保 留 磁 性 的 铁 氧体 材 料 称 为 硬 磁 材 料 ， 因而 也 称 永

8、磁 材 料 或 恒 磁 材料 。 磁 滞 回 线 包 围 面 积 大 ，(Hc400A/m) 矫 顽 力 大 。 主 要 是 利 用 磁 体 在 气 隙 产 生 足 够 强 的磁 场 ， 利 用 磁 极 与 磁 极 的 相 互 作 用 ， 磁 场对 带 电 物 体 或 粒 子 或 载 电 流 导 体 的 相 互 作用 来 做 功 ， 或 实 现 能 量 ， 信 息 的 转 换 。 矩 磁 材 料 磁 滞 回 线 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 。 在 常 温 使 用 的 矩 磁 材 料 有 (Mn-Mg)Fe2O4系 ，(Mn

9、-Cu)Fe2O4系 ， (Mn-Ni)Fe2O4系 等 。 在 -65 +125 较 宽 范 围 使 用 的 矩 磁 铁 氧体 有 Li-Mn， Li-Ni， Mn-Ni， Li-Cu等 。 矩 磁 材 料 的 剩 余 磁 感 应 强 度 Br接 近 于饱 和 值 Bm， 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 +Bm和 -Bm 两 种不 同 的 剩 磁 状 态 。 由 于 计 算 机 采 用 两 进 制 ， 即 只 有“ 0”和 “ 1”两 个 数 码 ， 所 以 采 用 这 种 材料 的 两 种 剩

10、 磁 状 态 +Bm和 -Bm就 可 以 分 别代 表 两 个 数 码 ， 起 到 记 忆 作 用 。 因 此 矩 磁 材 料 适 于 做 信 息 存 储 元 件的 磁 性 开 关 。 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 。 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 。 传 统 磁 致 伸 缩 材 料 、 Fe， Co， Ni基 合金 及 铁 氧 体 、 稀 土 磁 致 伸 缩 材 料 REFe2 制 作 超 声 发 声 器 、 接

11、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 声 纳 、 回 声 探 测 仪 等 。 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 。 Mg-Mn， Mg-Mn-Al， Mg-Al，Mg-Al， Mg-Cr， Ni-Mg， Ni-Zn，Ni-Al， Ni-Cr铁 氧 体 ， Li-Al， Li-Mg铁 氧 体 等 。 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 中 。