磁性材料分類

備案信息

備案號(hào)：9457-2001。2100433B

磁性材料具有磁有序的強(qiáng)磁性物質(zhì)，廣義還包括可應(yīng)用其磁性和磁效應(yīng)的弱磁性及反鐵磁性物質(zhì)。磁性是物質(zhì)的一種基本屬性。物質(zhì)按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在外磁場(chǎng)中的性狀可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)為強(qiáng)磁性物質(zhì)，抗磁性和順磁性物質(zhì)為弱磁性物質(zhì)。磁性材料按性質(zhì)分為金屬和非金屬兩類，前者主要有電工鋼、鎳基合金和稀土合金等，后者主要是鐵氧體材料。按使用又分為軟磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸縮材料、磁記錄材料、磁電阻材料、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線、磁滯回線和磁損耗等。

磁性材料永磁材料

經(jīng)外磁場(chǎng)磁化以后，即使在相當(dāng)大的反向磁場(chǎng)作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。對(duì)這類材料的要求是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br高，矯頑力BHC（即抗退磁能力）強(qiáng)，磁能積（BH）（即給空間提供的磁場(chǎng)能量）大。相對(duì)于軟磁材料而言，它亦稱為硬磁材料。永磁材料有合金、鐵氧體和金屬間化合物三類。①合金類：包括鑄造、燒結(jié)和可加工合金。鑄造合金的主要品種有:AlNi（Co）、FeCr（Co）、FeCrMo、FeAlC、FeCo（V）（W）；燒結(jié)合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后兩種中BHC較低者亦稱半永磁材料。②鐵氧體類：主要成分為MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等復(fù)合組分。③金屬間化合物類：主要以MnBi為代表。

永磁材料有多種用途。①基于電磁力作用原理的應(yīng)用主要有：揚(yáng)聲器、話筒、電表、按鍵、電機(jī)、繼電器、傳感器、開關(guān)等。②基于磁電作用原理的應(yīng)用主要有：磁控管和行波管等微波電子管、顯像管、鈦泵、微波鐵氧體器件、磁阻器件、霍爾器件等。③基于磁力作用原理的應(yīng)用主要有：磁軸承、選礦機(jī)、磁力分離器、磁性吸盤、磁密封、磁黑板、玩具、標(biāo)牌、密碼鎖、復(fù)印機(jī)、控溫計(jì)等。其他方面的應(yīng)用還有：磁療、磁化水、磁麻醉等。

根據(jù)使用的需要，永磁材料可有不同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。有些材料還有各向同性和各向異性之別。

磁性材料軟磁材料

它的功能主要是導(dǎo)磁、電磁能量的轉(zhuǎn)換與傳輸。因此，對(duì)這類材料要求有較高的磁導(dǎo)率和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)磁滯回線的面積或磁損耗要小。與永磁材料相反，其Br和BHC越小越好，但飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs則越大越好。

軟磁材料的一種——鐵粉芯

軟磁材料大體上可分為四類。①合金薄帶或薄片：FeNi（Mo）、FeSi、FeAl等。②非晶態(tài)合金薄帶：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以適當(dāng)?shù)腟i、B、P和其他摻雜元素,又稱磁性玻璃。③磁介質(zhì)（鐵粉芯）:FeNi（Mo）、FeSiAl、羰基鐵和鐵氧體等粉料，經(jīng)電絕緣介質(zhì)包覆和粘合后按要求壓制成形。④鐵氧體：包括尖晶石型──M O·Fe2O3 （M 代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等）,磁鉛石型──Ba3Me2Fe24O41（Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其復(fù)合組分）。 軟磁材料的應(yīng)用甚廣，主要用于磁性天線、電感器、變壓器、磁頭、耳機(jī)、繼電器、振動(dòng)子、電視偏轉(zhuǎn)軛、電纜、延遲線、傳感器、微波吸收材料、電磁鐵、加速器高頻加速腔、磁場(chǎng)探頭、磁性基片、磁場(chǎng)屏蔽、高頻淬火聚能、電磁吸盤、磁敏元件（如磁熱材料作開關(guān)）等。

矩磁和磁記錄材料

主要用作信息記錄、無接點(diǎn)開關(guān)、邏輯操作和信息放大。這種材料的特點(diǎn)是磁滯回線呈矩形。

磁性材料旋磁材料

具有獨(dú)特的微波磁性，如導(dǎo)磁率的張量特性、法拉第旋轉(zhuǎn)、共振吸收、場(chǎng)移、相移、雙折射和自旋波等效應(yīng)。據(jù)此設(shè)計(jì)的器件主要用作微波能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，常用的有隔離器、環(huán)行器、濾波器（固定式或電調(diào)式）、衰減器、相移器、調(diào)制器、開關(guān)、限幅器及延遲線等，還有尚在發(fā)展中的磁表面波和靜磁波器件（見微波鐵氧體器件）。常用的材料已形成系列，有Ni系、Mg系、Li系、YlG系和BiCaV系等鐵氧體材料；并可按器件的需要制成單晶、多晶、非晶或薄膜等不同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。

磁性材料壓磁材料

這類材料的特點(diǎn)是在外加磁場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生機(jī)械形變，故又稱磁致伸縮材料，它的功能是作磁聲或磁力能量的轉(zhuǎn)換。常用于超聲波發(fā)生器的振動(dòng)頭、通信機(jī)的機(jī)械濾波器和電脈沖信號(hào)延遲線等，與微波技術(shù)結(jié)合則可制作微聲（或旋聲）器件。由于合金材料的機(jī)械強(qiáng)度高，抗振而不炸裂，故振動(dòng)頭多用Ni系和NiCo系合金；在小信號(hào)下使用則多用Ni系和NiCo系鐵氧體。非晶態(tài)合金中新出現(xiàn)的有較強(qiáng)壓磁性的品種，適宜于制作延遲線。壓磁材料的生產(chǎn)和應(yīng)用遠(yuǎn)不及前面四種材料。

磁性材料的應(yīng)用——變壓器

磁性材料是生產(chǎn)、生活、國(guó)防科學(xué)技術(shù)中廣泛使用的材料。如制造電力技術(shù)中的各種電機(jī)、變壓器，電子技術(shù)中的各種磁性元件和微波電子管，通信技術(shù)中的濾波器和增感器，國(guó)防技術(shù)中的磁性水雷、電磁炮，各種家用電器等。此外，磁性材料在地礦探測(cè)、海洋探測(cè)以及信息、能源、生物、空間新技術(shù)中也獲得了廣泛的應(yīng)用。 磁性材料的用途廣泛。主要是利用其各種磁特性和特殊效應(yīng)制成元件或器件；用于存儲(chǔ)、傳輸和轉(zhuǎn)換電磁能量與信息，或在特定空間產(chǎn)生一定強(qiáng)度和分布的磁場(chǎng)；有時(shí)也以材料的自然形態(tài)而直接利用（如磁性液體）。磁性材料在電子技術(shù)領(lǐng)域和其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中都有重要的作用。

1. 硅鋼片

硅鋼片是電源變壓器、電機(jī)、阻流線圈和低頻電路的輸入輸出變壓器等設(shè)備最常用的材料。硅鋼片質(zhì)量的好壞，通常用飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度B來表示。好的硅鋼片飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)10000高斯以上，看上去晶粒多、片子薄、質(zhì)脆、斷面曲折。差的硅鋼片只有6000高斯，看上去呈深黑色、片子厚、韌性大、斷面平直。

有一種專供C型變壓器鐵心用的冷軋硅鋼片，它的導(dǎo)磁性能是有方向性的，使用時(shí)要沿導(dǎo)磁性強(qiáng)的方向制成狀，用卷繞法作成“C”型變壓器鐵心，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度比普通硅鋼片高很多，采用這種硅鋼片可大大提高磁感應(yīng)強(qiáng)度，減小鐵心的體積和重量。

2. 坡莫合金

坡莫合金又叫鐵鎳合金，它在弱磁場(chǎng)（小電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)）下具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，能滿足電信工程的特殊需要。例如超坡莫合金的初始導(dǎo)磁率μ0可達(dá)10萬以上。但坡莫合金中含有鎳，比較貴重，不宜廣泛地使用，只在一些要求靈敏度高、體積又必需小的電磁器件中，才采用這種材料，它是一種高級(jí)的軟磁性材料。

3. 鐵氧體

鐵氧體是通信設(shè)備中大量使用的磁性元件，可以用它作電感和變壓器鐵心。鐵氧體就其形狀來分有E型如圖3-19，罐形如圖3-20和環(huán)形如圖3-21所示。E形鐵氧體多用來作變壓器的鐵心，罐形鐵氧體多用來作電感線圈和某些變壓器的鐵心，環(huán)形鐵氧體用來作特殊要求的電感線圈。

鐵氧體是一種非金屬的磁性材料，其電阻率較高，在102～109歐姆—厘米之間，渦流損耗小，起始導(dǎo)磁率大，其值可由幾十到幾千。使用頻率范圍不同，則可選用不同類型的鐵氧體，其頻率可由幾百赫到幾百兆赫。這種磁性材料的主要缺點(diǎn)是機(jī)械性能脆，熱穩(wěn)定性差，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度低 。2100433B