磁性材料是指強(qiáng)磁性物質(zhì)，它是一種用途十分廣泛的功能材料。磁性材料已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，它與信息化、自動化、機(jī)電一體化、國防、國民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)。
磁性材料的簡介
磁性是物質(zhì)最基本屬性之一。自然界存在的物質(zhì)按其磁性可分為：順磁性物質(zhì)、抗磁性物質(zhì)、鐵磁性物質(zhì)、反鐵磁性物質(zhì)、亞鐵磁性物質(zhì)等。其中，鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)屬于強(qiáng)磁性物質(zhì)，一般所說的磁性材料都指這兩類。
磁性材料可分為金屬磁性材料和鐵氧體磁性材料兩大類。按其磁特性和應(yīng)用，又可分為軟磁、永磁、磁記錄、矩磁、旋磁、壓磁、磁光等材料。
磁性器件是利用磁性材料的磁特性和各種特殊效應(yīng)制成的轉(zhuǎn)換、傳遞、存儲能量和信息的零部件。
磁性材料的用途
1、永磁材料
常見的永磁材料有鋁鎳鈷合金、鐵氧體永磁材料和稀土永磁材料。鋁鎳鈷合金是由鋁鎳鐵合金發(fā)展來的，目前我國能制造的鋁鎳鈷合金的型號有LNG34,LNG52,LNGJ32,LNGJ56等。由于鋁鎳鈷的主要特點(diǎn)是高Br、低矯頑力的永磁材料，其相對磁導(dǎo)率在 3 以上，所以在具體應(yīng)用時，其磁極須做成長柱體或長棒體，以盡量減少退磁場作用。鋁鎳鈷磁體本身矯頑力低，所以在使用過程中應(yīng)嚴(yán)格禁止任何鐵器接觸鋁鎳鈷永磁材料，以避免造成永磁體局部退磁而使磁路中磁通分布發(fā)生畸變。鋁鎳鈷磁體的優(yōu)點(diǎn)是溫度系數(shù)小，而且因溫度變化而發(fā)生的永磁特性的退化也較小，但該材料硬而脆，加工困難。鋁鎳鈷的主要應(yīng)用在電子點(diǎn)火系統(tǒng)、電度表、伏安表、醫(yī)療儀器、工業(yè)電機(jī)、磁力簧片開關(guān)、發(fā)電機(jī)、手動工具、自動售貨機(jī)等領(lǐng)域。
鐵氧體永磁材料是目前應(yīng)用非常廣泛的永磁材料之一，其主要成分是MoFe2O3。具有矯頑力大，重量輕，原材料來源豐富，價格便宜，耐氧化，耐腐蝕，磁晶體的各向異性常數(shù)大，退磁曲線近似為直線等優(yōu)點(diǎn)。而缺點(diǎn)是剩磁較低，溫度系數(shù)大，易碎。鐵氧體永磁材料的矯頑力介于鋁鎳鈷合金材料和稀土鈷永磁材料之間。由于其剩磁較低，故一般適合設(shè)計(jì)成扁平形狀。由于成本低廉，鐵氧體磁材有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，從電機(jī)、揚(yáng)聲器到玩具、工藝品，因而是目前應(yīng)用最廣的永磁材料。稀土永磁材料具有矯頑力高;最大磁能積大;可逆磁導(dǎo)率等于一的優(yōu)點(diǎn)。因此其磁性能遠(yuǎn)超過鐵氧體和鋁鎳鈷等其他磁性材料。稀土永磁材料的出現(xiàn)，使得重量輕、體積小的永磁同步電機(jī)相繼問世，從而擴(kuò)大了永磁同步電機(jī)的應(yīng)用范圍。稀土鈷永磁材料性能優(yōu)異，但價格較高，因此在設(shè)計(jì)時必須精打細(xì)算，力求用最小的體積達(dá)到預(yù)期的效果。由于稀土鈷永磁材料的矯頑力很大，可作成薄片永磁材料，以減少體積，節(jié)省材料。常用的稀土永磁材料有SmPrCo、SmCoPeCo、SmPrNdCo、CeCoCuFe、Sm2Co17等。
2、軟磁材料
軟磁材料按成分可分為九類，下面依次介紹其特點(diǎn)。
(1)、純鐵和低碳鋼。含碳量低于0.04％，包括電磁純鐵、電解鐵和羰基鐵。其特點(diǎn)是飽和磁化強(qiáng)度高，價格低廉，加工性能好；但其電阻率低、在交變磁場下渦流損耗大，只適于靜態(tài)下使用，如制造電磁鐵芯、極靴、繼電器和揚(yáng)聲器磁導(dǎo)體、磁屏蔽罩等。
(2)、鐵硅系合金。含硅量0.5％～4.8％，一般制成薄板使用，俗稱硅鋼片。在純鐵中加入硅后，可消除磁性材料的磁性隨使用時間而變化的現(xiàn)象。隨著硅含量增加，熱導(dǎo)率降低，脆性增加，飽和磁化強(qiáng)度下降，但其電阻率和磁導(dǎo)率高，矯頑力和渦流損耗減小，從而可應(yīng)用到交流領(lǐng)域，制造電機(jī)、變壓器、繼電器、互感器等的鐵芯。
(3)、鐵鋁系合金。含鋁6％～16％，具有較好的軟磁性能，磁導(dǎo)率和電阻率高，硬度高、耐磨性好，但性脆，主要用于制造小型變壓器、磁放大器、繼電器等的鐵芯和磁頭、超聲換能器等。
(4)、鐵硅鋁系合金。在二元鐵鋁合金中加入硅獲得。其硬度、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率和電阻率都較高。缺點(diǎn)是磁性能對成分起伏敏感，脆性大，加工性能差。主要用于音頻和視頻磁頭。
(5)、鎳鐵系合金。鎳含量30％～90％，又稱坡莫合金，通過合金化元素配比和適當(dāng)工藝，可控制磁性能，獲得高導(dǎo)磁、恒導(dǎo)磁、矩磁等軟磁材料。其塑性高，對應(yīng)力較敏感，可用作脈沖變壓器材料、電感鐵芯和功能磁性材料。
(6)、鐵鈷系合金。鈷含量27％～50％。具有較高的飽和磁化強(qiáng)度，電阻率低。適于制造極靴、電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子、小型變壓器鐵芯等。
(7)、軟磁鐵氧體。非金屬亞鐵磁性軟磁材料。電阻率高，飽和磁化強(qiáng)度比金屬低，價格低廉，廣泛用作電感元件和變壓器元件。
(8)、非晶態(tài)軟磁合金。一種無長程有序、無晶粒合金，又稱金屬玻璃，或稱非晶金屬。其磁導(dǎo)率和電阻率高，矯頑力小，對應(yīng)力不敏感，不存在由晶體結(jié)構(gòu)引起的磁晶各向異性，具有耐蝕和高強(qiáng)度等特點(diǎn)。此外，其居里點(diǎn)比晶態(tài)軟磁材料低得多，電能損耗大為降低，是一種正在開發(fā)利用的新型軟磁材料。
(9)、超微晶軟磁合金。20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)的一種軟磁材料。由小于50納米左右的結(jié)晶相和非晶態(tài)的晶界相組成，具有比晶態(tài)和非晶態(tài)合金更好的綜合性能，不僅磁導(dǎo)率高、矯頑力低、鐵損耗小，且飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好?，F(xiàn)主要 研究 的是鐵基超微晶合金。
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