永磁功能材料和软磁功能材料

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欢迎访问e展厅 展厅 17 磁性材料展厅 磁芯, 铁氧体, ... 永磁功能材料常称永磁材料，又称硬磁材料，而软磁功能材料常称软磁材料。这里的硬和软并不是指力学性能上的硬和软，而是指磁学性能上的硬和软。磁性硬是指磁性材料经过外加磁场磁化以后能长期保留其强磁性(简称磁性)，其特征是矫顽力(矫顽磁场)高。矫顽力是磁性材料经过磁化以后再经过退磁使具剩余磁性(剩余磁通密度或剩余磁化强度)降低到零的磁场强度。而软磁材料则是加磁场既容易磁化，又容易退磁，即矫顽力很低的磁性材料。退磁是指在加磁场(称为磁化场)使磁性材料磁化以后，再加同磁化场方向相反的磁场使其磁性降低的磁场。 永磁材料是发现和使用都最早的一类磁性材料。我国最早发明的指南器(称为司南)便是利用天然永磁材料磁铁矿制成的。现在的永磁材料不但种类很多，而且用途也十分广泛。常用的永磁材料主要具有4种磁特性： (1)高的最大磁能积。最大磁能积[符号为(BH)m]是永磁材料单位体积存储和可利用的最大磁能量密度的量度； (2)高的矫顽(磁)力。矫顽力[符号为(H)c]是永磁材料抵抗磁的和非磁的干扰而保持其永磁性的量度； (3)高的剩余磁通密度(符号为Br)和高的剩余磁化强度(符号为Mr)。它们是具有空气隙的永磁材料的气隙中磁场强度的量度； (4)高的稳定性，即对外加干扰磁场和温度、震动等环境因素变化的高稳定性。 当前常用的重要永磁材料主要有： (1)稀土永磁材料，这是当前最大磁能积最高的一大类永磁材料，为稀土族元素和铁族元素为主要成分的金属互化物(又称金属间化合物)。我国研制和生产的钕铁硼稀土合金就是永磁材料。 (2)金属永磁材料。这是一大类发展和应用都较早的以铁和铁族元素(如镍、钴等)为重要组元的合金型永磁材料，主要有铝镍钴(AlNiCo)系和铁铬钴(FeCrCo)系两大类永磁合金。铝镍钴系合金永磁性能和成本属于中等，发展较早，性能随化学成分和制造工艺而变化的范围较宽，故应用范围也较广。铁铬钴系永磁合金的特点是永磁性能中等，但其力学性能可进行各种机械加工及冷或热的塑性变形，可以制成管状、片状或线状永磁材料而供多种特殊应用。 (3)铁氧体永磁材料。这是以Fe2O3为主要组元的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高，特别有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体(BaFe12O19)和锶铁氧体(SrFe12O19)等都有很多应用。 除上述3类永磁材料外，还有一些制造、磁性和应用各有特点的永磁材料。例如微粉永磁材料、纳米永磁材料、胶塑永磁材料(可应用于电冰箱门的封闭)、可加工永磁材料等。 软磁材料种类多和用途广，具有5种主要的磁特性： (1)高的磁导率。磁导率(符号为μ)是对磁场灵敏度的量度； (2)低的矫顽力Hc显示磁性材料既容易受外加磁场磁化，又容易受外加磁场或其他因素退磁，而且磁损耗也低； (3)高的饱和磁通密度Bs和高的饱和磁化强度Ms。这样较容易得到高的磁导率μ和低的矫顽力Hc，也可以提高磁能密度； (4)低的磁损耗和电损耗。这就要求低的矫顽力Hc和高的电阻率； (5)高的稳定性，这就要求上述的软磁特性对于温度和震动等环境因素有高的稳定性。 当前常用的重要的软磁材料主要有： (1)铁-硅(Fe-Si)系软磁材料，常称硅钢片，是电机工业广泛使用磁性材料。这一磁性材料系统的非取向Fe-Si合金(i)、单取向Fe-Si合金(ⅱ)、双取向Fe-Si合金(ⅲ)、特殊处理Fe-Si合金(ⅳ)和非晶Fe-Si-B材料(v)的磁和电损耗P降低随年代的进展。 (2)铁-镍(Fe-Ni)系软磁合金是磁导率μ和矫顽力Hc低的性能良好的软磁材料，有着广泛的应用。 (3)铁氧体软磁材料，其突出优点是电阻率极高，可以在高频率和超高频率使用，在通信和多种电子学器件中有着重要的应用。 (4)非晶软磁材料和纳米晶软磁材料，是在20世纪后期发展起来的新软磁材料。非晶软磁材料的特点是制造工艺较简单，化学成分变化范围较宽、磁性均匀和良好的各向同性(因无晶粒结构)。从图3中可以看出非晶软磁材料的低损耗的优点。将适当成分的非晶软磁材料通过适当的热处理后，可以使非晶状态转变为晶粒直径为纳米量级的结晶态软磁材料，也可以得到良好的软磁材料。 (5)其他软磁材料。选择适当的化学成分和适当的制造工艺，可以得到具有特定软磁等性能的软磁材料。例如，具有高能和磁化强度的铁-钴(Fe-Co)系软磁合金，具有较高电阻率的铁-铝(Fe-Al)系软磁合金，具有磁晶各向异性和磁致伸缩都趋近于零的铁-硅-铝(Fe-Si-Al)等。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/23/2004)