1、1第八章第八章 磁性材料磁性材料p磁性材料是功能材料的重要分支p磁性元器件具有轉(zhuǎn)換、傳遞、處理信息、存儲能量、節(jié)約能源等功能p應(yīng)用于能源、電信、自動控制、通訊、家用電器、生物、醫(yī)療衛(wèi)生、輕工、選礦、物理探礦、軍工等領(lǐng)域，尤其在信息技術(shù)領(lǐng)域已成為不可缺少的組成部分。p信息化發(fā)展的總趨勢是向小、輕、薄以及多功能、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展；要求磁性材料制造的元器件不僅大容量、小型化、高速度，而且具有可靠性、耐久性、抗振動和低成本的特點。28.1 材料的磁性材料的磁性p分類按磁化率的大小和方向：抗磁性材料、順磁性材料、強(qiáng)磁性材料抗磁性材料當(dāng)磁化強(qiáng)度M為負(fù)時，介質(zhì)表現(xiàn)為抗磁性?？勾判晕镔|(zhì)的磁化率一般為-1

2、0-5。這種物質(zhì)的原子或離子的電子結(jié)構(gòu)是閉層的，正、反旋轉(zhuǎn)的電子數(shù)目相等，不產(chǎn)生磁矩。周期表在中前18個元素主要表現(xiàn)為抗磁性，并且在磁性陶瓷材料中，構(gòu)成了幾乎所有的陰離子，如O2-，F(xiàn)-，CL-，S2-，CO32-，N3-，OH-等，在這些陰離子中，電子填滿殼層，自旋磁矩平衡。38.1 材料的磁性材料的磁性p分類按磁化率的大小和方向：抗磁性材料、順磁性材料、強(qiáng)磁性材料順磁性材料在具有未成對電子的原子、分子或離子中，由于存在未成對電子的軌道運動和自旋運動而具有磁矩，這種性質(zhì)稱為順磁性，具有順磁性的物質(zhì)稱為順磁體。順磁體的主要特征是：不論外加磁場是否存在，原子內(nèi)部存在永久磁矩。順磁體宏觀無磁性，在

3、外磁場作用下，磁矩可以規(guī)則取向，物質(zhì)顯示極弱的磁性。順磁體的磁化強(qiáng)度為正，且M嚴(yán)格與外磁場H成正比。順磁體的磁化率小，一般為10-5。含有奇數(shù)個電子的原子或電子未填滿殼層的原子或離子，如過渡族元素、稀土元素及鋁鉑等金屬，都屬于順磁性物質(zhì)。48.1 材料的磁性材料的磁性p分類按磁化率的大小和方向：抗磁性材料、順磁性材料、強(qiáng)磁性材料(鐵磁性、亞鐵磁性)鐵磁性即使無外加磁場，磁矩也按同一方向整齊排列，這種性質(zhì)稱為鐵磁性，具有鐵磁性的物質(zhì)稱為鐵磁體。鐵磁體在室溫下磁化率可達(dá)103數(shù)量級，屬于強(qiáng)磁性物質(zhì)，如鐵、鈷、鎳等。即使在較弱的磁場內(nèi)，鐵磁體也可得到極高的磁化強(qiáng)度，而且當(dāng)外磁場移去后，仍可保留極強(qiáng)的

4、磁性。58.1 材料的磁性材料的磁性p分類按磁化率的大小和方向：抗磁性材料、順磁性材料、強(qiáng)磁性材料(鐵磁性、亞鐵磁性)反鐵磁性磁矩的排列并不只在一個方向發(fā)生，如果在一個晶面上的排列方向與其在相鄰的另一晶面上的排列方向完全相反，這種物質(zhì)稱為反鐵磁體。在反鐵磁體中，由于磁矩相互抵消，所以不產(chǎn)生自發(fā)磁化，也不產(chǎn)生吸引力。在反鐵磁體的磁矩排列中，如磁矩的大小不相同沒有完全抵消時，磁矩不為零，這種物質(zhì)稱為亞鐵磁性，即通常所說的磁鐵礦、鐵氧體等。678鐵磁性材料亞鐵磁性材料順鐵性材料反鐵磁性材料抗鐵磁性材料HM五種磁體的磁化曲線示意圖9磁矩是表征磁性物體磁性大小的物理量，磁矩越大，磁性越強(qiáng)，即物體在磁場中

5、受的力越大。電子繞原子核運動產(chǎn)生電子軌道磁矩；電子本身自旋，產(chǎn)生電子自旋磁矩。這兩種微觀磁矩是物質(zhì)具有磁性的根源。 J=mBJ為矢量積；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。8.1 材料的磁性材料的磁性p磁矩任何一個封閉的電流都具有磁矩m，其大小為電流與封閉環(huán)型的面積的乘積。在均勻磁場中，磁矩受到磁場作用的力矩J為：10HMHB0 r= / 0為介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率； = r-1定義為介質(zhì)的磁化率，反映材料磁化的能力，無量綱，可正可負(fù)，取決于材料的不同磁性類別。HHMr1其中：8.1 材料的磁性材料的磁性p磁化強(qiáng)度一般磁介質(zhì)無外加磁場時，其內(nèi)部各磁矩的取向不一，宏觀無磁性；但在外磁場作用下，各磁矩有規(guī)則取向，使磁介質(zhì)宏

6、觀顯示磁性，這就是磁化。 磁化強(qiáng)度M是單位體積的磁矩，表征物質(zhì)被磁化的程度，與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場強(qiáng)度H的關(guān)系為：118.1 材料的磁性材料的磁性p磁化曲線磁性物質(zhì)因磁化產(chǎn)生的磁場是不會無限制增加的，當(dāng)外磁場(或激勵磁場的電流)增大到一定程度時，全部磁疇都會轉(zhuǎn)向與外場方向一致。這時的磁化強(qiáng)度將達(dá)到飽和值。128.1 材料的磁性材料的磁性p磁滯回線磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱為磁滯性。如圖為磁性物質(zhì)的滯回曲線。矯頑場Hc大的物質(zhì)，由于消磁困難，稱為硬磁材料， Hc10KA/m矯頑場小的物質(zhì)，稱為軟磁材料， Hc1KA/m，能夠在小的磁場中進(jìn)行磁化或消磁。軟磁材料經(jīng)常用于變壓器的鐵芯或發(fā)電機(jī)

7、的轉(zhuǎn)子等高頻電流機(jī)電設(shè)備中，這是由于交流發(fā)電情況下，磁場方向頻繁改變，因此需要能量損失盡可能小，即需要選擇磁滯回線包圍面積小的材料。13矩磁材料：其剩磁大而矯頑磁力矩磁材料：其剩磁大而矯頑磁力小，磁滯回線為矩形。小，磁滯回線為矩形。148.1 材料的磁性材料的磁性p磁滯回線磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱為磁滯性。如圖為磁性物質(zhì)的滯回曲線。矯頑場Hc大的物質(zhì)，由于消磁困難，稱為硬磁材料， Hc10KA/m矯頑場小的物質(zhì)，稱為軟磁材料， Hc1KA/m，能夠在小的磁場中進(jìn)行磁化或消磁。軟磁材料經(jīng)常用于變壓器的鐵芯或發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子等高頻電流機(jī)電設(shè)備中，這是由于交流發(fā)電情況下，磁場方向頻繁改變，因

8、此需要能量損失盡可能小，即需要選擇磁滯回線包圍面積小的材料。15n永磁材料n2000年產(chǎn)值：65億美元，占磁性材料70%n應(yīng)用領(lǐng)域：電機(jī)50%，電聲20%，測量與控制20%，其余10%n目前水平：nNdFeB： (BH）m =446KJ/m3（55.8MGOe）n鐵氧體（FB6N）：(BH）m =38.5 446KJ/m3 Br=440mT Hc=258.8kA/mn軟磁鐵氧體材料n2000年產(chǎn)量：26萬噸（我國1/4），功率鐵氧體25%，高磁導(dǎo)率20%，寬帶射頻鐵氧體電子鎮(zhèn)流器15%n進(jìn)展： n磁導(dǎo)率：4104n工作頻率：0.52MHz168.2 軟磁材料軟磁材料p在較弱的磁場下易于磁化，也

9、易于退磁的材料稱為軟磁材料。p磁導(dǎo)率大，矯頑力小(Hc100A/m)，滯損耗低，磁滯回線呈細(xì)長條形。 p軟磁材料按電阻率可分為金屬軟磁材料和鐵氧體軟磁材料兩大類。p金屬軟磁材料由于其電阻率較低而主要應(yīng)用于頻率較低的場合；鐵氧體軟磁材料則在頻率較高的場合被廣泛采用。p總的說來，衡量軟磁材料性能優(yōu)劣的主要參數(shù)是起始磁導(dǎo)率 i磁損耗 tan 溫度穩(wěn)定性 減落 D磁老化 Ia截止頻率fr178.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁材料的特性起始磁導(dǎo)率 i交變磁場下，儲能特性，表征能量損耗起始磁導(dǎo)率即為材料的 i越高，則在相同電感量要求下，器件體積可以越小，線圈匝數(shù)也可減小，并且起始磁導(dǎo)率 i越高，越有利于減小漏

10、磁。 jHBHi0lim188.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁材料的特性磁損耗 tan 處于交變磁場中的軟磁材料由于存在不可逆磁化，使得磁感應(yīng)強(qiáng)度B滯后于外加交變磁場H ，滯后角為 ，從而導(dǎo)致軟磁材料在儲存能量的同時也會損耗能量，我們用tan 占來表征這種磁損耗。對于軟磁材料，比損耗系數(shù)（低頻弱場下， i） tan為常數(shù)）為品質(zhì)因數(shù)，一般（QQQiii1tantanchetantantantan198.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁材料的特性溫度穩(wěn)定性 單位為-1式中， 為溫度為 下的磁導(dǎo)率， ref為溫度為 ref下的磁導(dǎo)率對于軟磁材料，比溫度系數(shù) / )(refrefrefe208.2 軟磁材料軟

11、磁材料p軟磁材料的特性減落軟磁材料尤其是鐵氧體軟磁材料在受到外加的電、磁、光、熱和機(jī)械等沖擊后，疇壁易于移動，表現(xiàn)出較高的磁導(dǎo)率；當(dāng)沖擊停止后一段時間內(nèi)，離子或空位在自發(fā)磁化的影響下將逐漸向低能態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)遷移，從而導(dǎo)致磁導(dǎo)率下降，這種磁導(dǎo)率隨時間的減落是一種可逆變化，它是材料的不穩(wěn)定性之一。減落D：定義為在磁正常狀態(tài)化之后，恒定溫度下經(jīng)過一定的時間間隔(t1t2) ，材料磁導(dǎo)率的相對減小 ：減落系數(shù)： 減落因子：121D21lg/ttDd 1/dDF 218.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁材料的特性磁老化 Ia軟磁材料的磁性能隨時間增長面不斷下降，其原因除減落之外，還可能出現(xiàn)由于材料結(jié)構(gòu)變化而引

12、起的不可逆變化，稱之為磁老化。磁老化系數(shù)截止頻率fr121aImax21rr228.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁材料的特性居里溫度Tc對于所有的磁性材料來說，并不是在任何溫度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一個臨界溫度Tc ，在這個溫度以上，由于高溫下原子的劇烈熱運動，原子磁矩的排列是混亂無序的。在此溫度以下，原子磁矩排列整齊，產(chǎn)生自發(fā)磁化，物體變成鐵磁性的。238.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料軟磁鐵氧體是目前各種鐵氧體中品種最多、應(yīng)用最廣泛的一種磁性材料。工業(yè)生產(chǎn)的軟磁鐵氧體材料按晶體結(jié)構(gòu)分主要有兩大類：即屬于立方尖晶石結(jié)構(gòu)的Mn-Zn、Ni-Zn系鐵氧體和平面型六角晶系的鐵氧體。尖

13、晶石結(jié)構(gòu)軟磁鐵氧體尖晶石結(jié)構(gòu)通式為AB2O4，其中A為Mn2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cu2+、Mg2+、Cd2+、Fe2+等，B為Fe3+。主要有：錳鋅（MnZn）、鎳鋅（NiZn）和鎂錳鋅（MgMnZn）鐵氧體。2425尖晶石晶胞結(jié)構(gòu)尖晶石晶胞結(jié)構(gòu)A A位金屬離子位金屬離子B B位金屬離子位金屬離子O O2-2-離子離子單位晶胞中單位晶胞中有有8 8個個MeFeMeFe2 2 O O4 4分子，可分子，可分為八個小分為八個小立方分區(qū)立方分區(qū) 8 8個個MeFeMeFe2 2O O4 4分分子中，共含子中，共含3232個個O O2-2-，1616個個FeFe3+3+，8 8個個MeM

14、e2+2+。 （Me2+）（Fe3+）268.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料尖晶石結(jié)構(gòu)軟磁鐵氧體Mn-Zn鐵氧體Mn-Zn鐵氧體是目前各種高性能中最好的一種，占總量的60%以上。Mn-Zn鐵氧體主要由Fe2O3、Mn3O4、ZnO組成，添加一定的小料如：TiO2、CaCO3、Nb2O5等，獲得優(yōu)良性能的Mn-Zn鐵氧體。國內(nèi)外把Mn-Zn鐵氧體分為高頻低功耗鐵氧體（又稱為功率鐵氧體）和高磁導(dǎo)率i兩大類。如錳鋅系軟磁鐵氧體材料主要是由具有尖晶石結(jié)構(gòu)的mMnFe2O4 nZnFe2O4 與少量Fe3O4組成的單相固溶體。278.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料尖晶石結(jié)構(gòu)軟磁鐵氧體Mn-Z

15、n鐵氧體Mn-Zn鐵氧體主要特點是低損耗、高Bs，能在高頻中使用。主要用于節(jié)能燈具、大屏幕液晶電視背景照明電源的開關(guān)化、電冰箱、空調(diào)器的變頻化、電視機(jī)、錄像機(jī)等家用電器待源的高效化。高i鐵氧體不僅要求有高i，其值應(yīng)在10000以上，還要有高Bs，損耗較低，且要求Tc高，才能滿足通訊、計算機(jī)等IT產(chǎn)業(yè)的電子整機(jī)對各種器件小型化、微型化的需求。這些器件包括：局域網(wǎng)（LAN）、寬域網(wǎng)（WAN）等急需的隔離變壓器、場致發(fā)光電源變壓器、輸入濾波器等。288.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料尖晶石結(jié)構(gòu)軟磁鐵氧體Mn-Zn鐵氧體配方1：MnO 29.2mol%、ZnO 16.4mol%、Fe2O3 45

16、.6mol%、MgO 0.8mol%。適合于電視機(jī)的偏轉(zhuǎn)磁圈。配方2： MnO 28mol%、ZnO 19mol%、Fe2O3 53mol%， 0=2000配方3： MnO 27mol%、ZnO 21mol%、Fe2O3 52mol%， 0=4000配方4：MnO 24mol%、ZnO 25mol%、Fe2O3 51mol%， 0=10000可以看出，隨著ZnO含量的增加，起始0逐漸增大。298.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料尖晶石結(jié)構(gòu)軟磁鐵氧體Ni-Zn鐵氧體NiZn鐵氧體在高頻領(lǐng)域中很重要的材料，由于電阻率高，可用于1200MHz的頻率范圍，要求這種材料有盡可能小的磁損耗及起始磁導(dǎo)率

17、的溫度系數(shù)。主要材料NiO、ZnO、Fe2O3；添加劑為Li2O、V2O3、CuO等。其主要用途是生產(chǎn)片式電感。廣泛應(yīng)用于通訊和抗電磁干擾及電磁兼容設(shè)備。308.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料尖晶石結(jié)構(gòu)軟磁鐵氧體Ni-Zn鐵氧體配方1：NiO 10mol%、ZnO 19mol%、Fe2O3 67.9mol%， CuO 3.1mol%， 0=850, m=4300,Tc=150,頻率范圍11000kHz。配方2： NiO 9.1mol%、ZnO 13.8mol%、 Fe2O3 75.1mol%， Co2O3 2.0mol%， 0=125, m=400, Tc=350,頻率范圍0.510MH

18、z。配方3： NiO 18.2mol%、ZnO 8.6mol%、 Fe2O3 73.1mol%， Co2O3 1.1mol%， 0=40, m=115, Tc=450,頻率范圍1050MHz。31328.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料平面型六角晶體結(jié)構(gòu)的軟磁鐵氧體其易磁化方向垂直于六角結(jié)構(gòu)C軸的平面，故將其稱之為平面型六角結(jié)構(gòu)鐵氧體。比尖晶石軟磁鐵氧體的自然共振頻率高很多，因此在高于300MHz的甚高頻段使用時，具有比鎳鋅鐵氧體更好的軟磁特性。主要材料為Co2Z、Mg2Y。Co2Z型軟磁鐵氧體材料化學(xué)式為Ba3Co2Fe24O41，適用于1001000MHz頻段，且在1000MHz頻段以

19、下使用時，其磁導(dǎo)率基本不發(fā)生變化。338.2 軟磁材料軟磁材料Co2Z型軟磁鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)34離子取代對Co2Z磁性能的影響 358.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料性能參數(shù)與改善途徑軟磁鐵氧體材料應(yīng)用的性能要求四高高的磁導(dǎo)率 I高的品質(zhì)因數(shù)Q高的截止頻率fr高的穩(wěn)定性（ 、DF ）起始磁導(dǎo)率 i式中Ms為飽和磁化強(qiáng)度；K為晶體磁各向異性常數(shù)； 為磁致伸縮常數(shù)； 為內(nèi)應(yīng)力。ssiKM2312368.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料性能參數(shù)與改善途徑起始磁導(dǎo)率 i式中Ms為飽和磁化強(qiáng)度；K1為晶體磁各向異性常數(shù)； 為磁致伸縮常數(shù)； 為內(nèi)應(yīng)力。要提高 i通過摻雜和離子取代來提高材料的飽和

20、磁化強(qiáng)度Ms ；選擇磁晶各向異性常數(shù)K1小的材料體系；通過調(diào)整材料的燒結(jié)工藝來減小磁致伸縮系數(shù) 以及內(nèi)應(yīng)力 ；優(yōu)化顯微結(jié)構(gòu)。如MnFe2O4、 NiFe2O4 均是Ms 高、K1小的材料體系，加入Zn有利于減小K1。ssiKM2312378.2 軟磁材料軟磁材料4理論上提高磁導(dǎo)率的條件2原料雜質(zhì)少; 2氣孔少且小，密度高 ；2材料晶粒均勻完整，尺寸要大，晶界要薄;2結(jié)構(gòu)要均勻; 2消除內(nèi)應(yīng)力。388.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料性能參數(shù)與改善途徑起始磁導(dǎo)率 i式中Ms為飽和磁化強(qiáng)度；K1為晶體磁各向異性常數(shù)； 為磁致伸縮常數(shù)； 為內(nèi)應(yīng)力。要提高 i通過摻雜和離子取代來提高材料的飽和磁化

21、強(qiáng)度Ms ；選擇磁晶各向異性常數(shù)K1小的材料體系；通過調(diào)整材料的燒結(jié)工藝來減小磁致伸縮系數(shù) 以及內(nèi)應(yīng)力 ；優(yōu)化顯微結(jié)構(gòu)。如MnFe2O4、 NiFe2O4 均是Ms 高、K1小的材料體系，加入Zn有利于減小K1。ssiKM2312398.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料性能參數(shù)與改善途徑磁譜及截止頻率磁譜軟磁材料在弱交變磁場中，復(fù)磁導(dǎo)率 = - j“ 隨頻率變化的曲線，反映了磁導(dǎo)率的頻率穩(wěn)定性。對于立方晶系鐵氧體來說，根據(jù)Snock公式： i和fr之間相互制約。其實對其它材料體系也有類似問題。sirMf31) 1(408.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料性能參數(shù)與改善途徑磁損耗從產(chǎn)生的

22、原因看損耗因數(shù)tan 可分為磁滯損耗tanh、渦流損耗tane 、剩余損耗tan三者之和：磁滯損耗tanh ：是指軟磁材料在交變場中存在不可逆磁化而形成磁滯回線，所引起材料損耗，大小正比于回線面積。減小磁滯損耗方法晶粒小、均勻、完整；晶界厚；氣孔少。 tantantantaneh418.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料性能參數(shù)與改善途徑磁損耗從產(chǎn)生的原因看損耗因數(shù)tan 可分為磁滯損耗tanh、渦流損耗tane 、剩余損耗tan三者之和：渦流損耗tane ：由于電磁感應(yīng)引起渦流而產(chǎn)生。對于金屬磁性材料，由于其電阻率低，渦流損耗是主要的，而且隨著頻率的增加，損耗會急速增加。對于鐵氧體材料，由

23、于其電阻率高，渦流損耗小，故可在高頻下使用。減小渦流損耗方法提高晶粒、晶界的電阻率；晶粒細(xì)化增加晶界數(shù)量。tantantantaneh428.2 軟磁材料軟磁材料p軟磁鐵氧體材料性能參數(shù)與改善途徑磁損耗從產(chǎn)生的原因看損耗因數(shù)tan 可分為磁滯損耗tanh、渦流損耗tane 、剩余損耗tan三者之和：剩余損耗tan ：是軟磁材料除渦流損耗和磁滯損耗以外的一切損耗，在低頻弱場，主要是磁后效損耗，在高頻場，共振尾巴延伸致低頻場。與離子擴(kuò)散和空位濃度關(guān)系密切減小剩余損耗方法減少氣孔，減少空位的產(chǎn)生。磁導(dǎo)率溫度穩(wěn)定性主要通過體系選擇、摻雜改性來實現(xiàn)。tantantantaneh438.2 軟磁材料軟磁材

24、料p軟磁鐵氧體材料性能參數(shù)與改善途徑總之，要得到滿意的軟磁材料，從原材料與工藝方面要求必須用高純度、高活性的共沉粉料或高純氧化物為基本原料；粒度最好在0.1-0.25m內(nèi)，一般不摻雜；晶粒均勻、完整、無氣孔、內(nèi)應(yīng)力極小晶粒尺寸較大；晶界薄而整齊；燒結(jié)工藝：制造優(yōu)良的MnZn鐵氧體材料，必須采用嚴(yán)格的氣氛燒結(jié)法如二次還原燒結(jié)法、平衡氣氛燒結(jié)法、高壓充氮法；在基本配方中摻加改善損耗特性的添加劑，并調(diào)整工藝，達(dá)到提高 的目的。44 金屬及合金磁性材料與磁性陶瓷性能比較：金屬及合金磁性材料與磁性陶瓷性能比較： 金屬及合金磁性材料金屬及合金磁性材料 磁性陶瓷磁性陶瓷電阻電阻 108106m 10106m

25、損耗損耗 高頻渦流損耗大高頻渦流損耗大 高頻渦流損耗小高頻渦流損耗小磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率 較高較高 較低較低飽和磁化強(qiáng)度飽和磁化強(qiáng)度 較高較高 僅為純鐵的僅為純鐵的1/31/5居里溫度居里溫度 較高較高 不高不高應(yīng)用應(yīng)用 低頻大功率低頻大功率 高頻場合高頻場合458.3 永磁材料（硬磁鐵氧體）永磁材料（硬磁鐵氧體）p永磁材料是指具有強(qiáng)的抗退磁能力和高的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的強(qiáng)磁性材料。p主要參數(shù)有剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br、矯頑強(qiáng)力Hc和最大磁能積(BH)max，三者愈高，硬磁性材料性能越好。p硬磁鐵氧體的化學(xué)式為MO-6Fe2O3 (M=Ba2+、Sr2+），具有六方晶系磁性亞鉛酸鹽型結(jié)構(gòu)，如鋇鐵氧體BaFe12

26、O19、鍶鐵氧體SrFe12O19和 鉛鐵氧體PbFe12O19。p它們具有剩余磁通量小、矯頑力大、電阻率大、密度小、重量輕、溫度系數(shù)大、制造工藝簡單等特點，其性能見表7-2。p硬磁鐵氧體主要用于磁路系統(tǒng)中作永磁材料，以生產(chǎn)穩(wěn)恒磁場，如用作揚聲器、助聽器、錄音磁頭等各種電聲器件及各種電子儀表控制器件，以及微型電機(jī)的磁芯等。46478.3 永磁材料（硬磁鐵氧體）永磁材料（硬磁鐵氧體）p永磁材料是指具有強(qiáng)的抗退磁能力和高的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的強(qiáng)磁性材料。主要參數(shù)有剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br矯頑強(qiáng)力Hc最大磁能積(BH)max，三者愈高，硬磁性材料性能越好。硬磁鐵氧體主要用于磁路系統(tǒng)中作永磁材料，以生產(chǎn)穩(wěn)恒磁場

27、，如用作揚聲器、助聽器、錄音磁頭等各種電聲器件及各種電子儀表控制器件，以及微型電機(jī)的磁芯等。488.3 永磁材料（硬磁鐵氧體）永磁材料（硬磁鐵氧體）p永磁材料結(jié)構(gòu)特征具有單軸各向異性結(jié)構(gòu)（六方、四方或菱方等）。硬磁鐵氧體的化學(xué)式為MO-6Fe2O3 (M=Ba2+、Sr2+），具有六方晶系磁性亞鉛酸鹽型結(jié)構(gòu)，如鋇鐵氧體BaFe12O19、鍶鐵氧體SrFe12O19和 鉛鐵氧體PbFe12O19。它們具有剩余磁通量小、矯頑力大、電阻率大、密度小、重量輕、溫度系數(shù)大、制造工藝簡單等特點。498.3 永磁材料（硬磁鐵氧體）永磁材料（硬磁鐵氧體）p永磁材料發(fā)展歷史稀土永磁材料是稀土金屬和過渡族金屬形成

28、的金屬間化合物，是目前具有最高永磁特性的永磁材料。六十年代第一代稀土永磁材料（1:5型R-Co永磁，如SmCo5）七十年代第二代稀土永磁材料（2:17型R-Co永磁，如Sm2Co17 ）八十年代第三代稀土永磁材料（R-Fe-B永磁，如Nd2Fe14B ）。50稀土永磁材料518.3 永磁材料（硬磁鐵氧體）永磁材料（硬磁鐵氧體）p稀土永磁材料稀土族元素的結(jié)構(gòu)和磁性結(jié)構(gòu)主要指原子序數(shù)為57鑭(La)至71镥(Lu)的15個元素，加上性質(zhì)類似的釔(Y)和鈧(Sc)；晶體結(jié)構(gòu)大都為密排六方結(jié)構(gòu)。磁性釓Gd從0K到居里溫度239K只表現(xiàn)出純粹的鐵磁性，但磁矩的取向隨溫度而變。釓Gd以前的輕稀土鈰(Ce)

29、、釹(Nd)、釤(Sm)具有反鐵磁性。重稀土金屬鋱Tb、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm) 表現(xiàn)為鐵磁性或亞鐵磁性。釔(Y)、鈧(Sc)、鑭(La)、鐿(Yb)、镥(Lu)為非磁性稀土元素，但釔(Y)、鈧(Sc)、鐿(Yb)的離子具有磁矩。528.3 永磁材料（硬磁鐵氧體）永磁材料（硬磁鐵氧體）p稀土永磁材料SmCo5永磁材料Sm-Co之間可形成七種金屬間化合物，其中SmCo5屬六角晶系，點陣常數(shù)a=5.002，c=3.694。用于微電機(jī)、音像器件、驅(qū)動器和聚焦裝置。燒結(jié)釤鈷永磁體燒結(jié)釤鈷永磁體538.3 永磁材料（硬磁鐵氧體）永磁材料（硬磁鐵氧體）p稀土永磁材料SmCo5永磁材料

30、Sm-Co之間可形成七種金屬間化合物，其中SmCo5屬六角晶系，點陣常數(shù)a=5.002，c=3.694。用于微電機(jī)、音像器件、驅(qū)動器和聚焦裝置。燒結(jié)釤鈷永磁體燒結(jié)釤鈷永磁體548.3 永磁材料（硬磁鐵氧體）永磁材料（硬磁鐵氧體）p稀土永磁材料Sm2Co17 永磁材料Sm2Co17屬于菱方晶系，是稀土永磁合金中磁穩(wěn)定性最好的一種，居里溫度很高，Tc=926，對于高溫下的應(yīng)用具有重要的意義。其中Sm2(Co、Cu、Fe、Zr)17合金的磁性能最好，并已商品化。已在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。日本1986年 產(chǎn)量是50噸，用做電子表步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和計算機(jī)、打印機(jī)及驅(qū)動器用的微型電機(jī)（150萬臺/月）558.

31、3 永磁材料（硬磁鐵氧體）永磁材料（硬磁鐵氧體）p稀土永磁材料Nd2Fe14B 永磁材料第三代鐵基稀土永磁，不含戰(zhàn)略物質(zhì)Co和Ni；它能吸起相當(dāng)于自重640倍的重物，而鐵氧體只能吸起自重的120倍；居里溫度不高，穩(wěn)定性差。生產(chǎn)工藝多種多樣，如燒結(jié)法、熔體快淬法、粘結(jié)法、機(jī)械合金化法等。56稀土元素稀土元素R=Y,Nd,Pr,Gd,DyR2Fe14BR2（Fe1-xMx）14B基本化學(xué)式：離子置換化學(xué)式：M=Al,Si,Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Ca,Ge典型材料：典型材料： Nd2Fe14B（釹鐵硼）（釹鐵硼）57Nd2Fe14B稀土永磁材料為四方相，一個單胞中由4個分子組成，有68個原子

32、；它們構(gòu)成四方結(jié)構(gòu)，易磁化軸為c軸，呈現(xiàn)鐵磁性。58應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域中國中國/%/%發(fā)達(dá)國家發(fā)達(dá)國家/%/%音音 響響27275 5油田除臘器油田除臘器2222/ /電電 機(jī)機(jī)25251717計算機(jī)計算機(jī)（VCMVCM）1 15757核磁共振儀核磁共振儀/ /1111電子束聚焦電子束聚焦/ /1 1磁磁 吸吸 盤盤1515/ /磁磁 分分 離離8 8/ /儀儀 表表2 2/ /合合 計計100100100100NdNd2 2FeFe1414B B永磁材料國內(nèi)外應(yīng)用比較表永磁材料國內(nèi)外應(yīng)用比較表 我國生產(chǎn)的大部分為中低檔產(chǎn)品，適合于音響和電機(jī)使用；而高檔產(chǎn)品如計算機(jī)VCM要求性能高：（BH）ma

33、x320KJ/m3，加工精度高，產(chǎn)品一致性好 主要是美國、日本等發(fā)達(dá)國家等永磁生產(chǎn)廠家生產(chǎn)。 核磁共振儀和電子束聚焦則尚在研制階段，而美、日等發(fā)達(dá)國家已有生產(chǎn)和應(yīng)用。598.4 其它磁性材料其它磁性材料p磁記錄材料磁記錄是利用磁頭氣隙中隨信息變化的磁場將經(jīng)過氣隙的磁記錄介質(zhì)磁化，就把隨時間變化的信息磁場轉(zhuǎn)化為磁記錄介質(zhì)中按空間變化的強(qiáng)度分布。磁記錄材料包括磁頭材料、磁記錄介質(zhì)和磁光記錄介質(zhì)三部分。608.4 其它磁性材料其它磁性材料p磁記錄材料磁頭材料是磁頭鐵芯用的高密度軟磁材料，用它做成記錄（寫入）或重放（讀出）信息的換能器件，要求有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。對磁頭材料有以下具體要求：最大磁導(dǎo)率m

34、和高的飽和磁化強(qiáng)度Bs，以實現(xiàn)高效率記錄；矯頑力Hc和剩余磁化強(qiáng)度Br要低，以減少磁頭的磁損耗和剩磁，降低剩磁引起的噪聲與非線性；電阻率要高，以降低損耗，改善高頻記錄的頻率響應(yīng)特性；起始磁導(dǎo)率i要高，以提高重放磁頭的靈敏度；磁導(dǎo)率的截止頻率fr要高，以利于高頻高速記錄，提高使用頻率上限；耐磨損、抗剝落、機(jī)械加工性好。618.4 其它磁性材料其它磁性材料p磁記錄材料磁頭材料磁頭材料分為金屬磁頭材料和鐵氧體材料兩類。金屬磁頭材料主要有坡莫合金（Ni含量為30% 90%的NiFe合金）、鐵鋁合金、鐵硅鋁合金和非晶態(tài)鈷基合金等，它們的優(yōu)點是m和Bs值高，Hc低，缺點是值和硬度值低，使用壽命不如鐵氧體。鐵氧體磁頭材料有燒結(jié)的MnZn和NiZn鐵氧體，熱壓的MnZn和NiZn鐵氧體以及單晶MnZn鐵氧體等，與金屬材料相比，它們的硬度高、耐磨性好、電阻率高，但Bs低。鐵氧體磁頭適合于高頻下工作。628.4 其它磁性材料其它磁性材料p磁記錄材料磁記錄介質(zhì)材料是涂敷在磁帶、磁盤和磁鼓上面用于記錄和存儲信息的磁性材料。要求記錄介質(zhì)為矩形好的永磁材料，并具有以下性能：矯頑力Hc要適當(dāng)高（1680KA/m），以便有效