页数：112页文件大小：3.66 MB来源： 功能材料及其应用ppt课件
本课件先按磁化率强弱给出抗磁、顺磁、反铁磁、亚铁磁与铁磁材料的划分，随后系统讲解软磁材料的磁导率、损耗与频率特性，以及硬磁材料的剩磁、矫顽力、最大磁能积与稀土永磁等品种。
二、磁性物质的磁化起始磁化曲线：外加磁化场强度Ｈ由零单调地增加的Ｂ和Ｈ之间的关系曲线基本磁化曲线：磁锻炼后的Ｂ和Ｈ之间的关系曲线磁滞回线：磁场强度变化一个周期后形成一个闭合曲线正常磁滞回线：对应饱和时的磁滞回线，又称极限磁滞回线。
一、软磁材料特征值1.磁导率μ一般希望μ值越高越好。但μ值高的材料在很低频率时出现自然共振、畴壁共振现象。在高频使用时，将有很大的铁磁共振损耗。根据磁性材料应用目的，分别选用材料起始磁导率μi和最大磁导率μm。
μi值高的材料μm亦较高，μi值是软磁材料的主要参数之一。
一、软磁材料特征值2.品质因数Q值Q值是损耗角正切的倒数，即Q=1/(tanδ)，tanδ―损耗角正切材料总的磁品质因素Q值上升时，μ值相应下降，在一定条件下，μQ的乘积仍不变。一般用μQ或tanδ/μi来表示材料的质量指标或损耗指标。
一、软磁材料特征值3.μ值的温度系数αμμ值的温度系数αμ表示为
一、软磁材料特征值4.减落DA在恒定温度下，经过一定的时间间隔，磁性材料的磁导率相对减少，减少值表示为DA=(μ1-μ2)/μ1μ1、μ2－不同时间依次测量的相对磁导率。5.铁损指铁磁性材料在交变磁场中反复磁化所消耗的功率。
铁损一般由磁滞损耗和涡流损耗和剩余损耗所组成。
一、软磁材料特征值5.铁损磁滞损耗：铁磁性材料磁化时，出现磁滞现象，每磁化一周所消耗的能量正比于磁滞回线的面积，这种能量损失称为磁滞损耗。
涡流损耗：按照电磁感应定律，铁磁材料在交变磁场中磁化，材料内磁通量发生变化时，在磁通的周围会产生感应电动势，因铁磁材料是导电物质，感应电动势将在垂直于磁通方向的截面上感应出闭合的涡流电流。涡流所引起的焦耳损失称为涡流损耗。
一、软磁材料特征值5.铁损假定材料的磁导率始终是一常数，涡流损耗可用下式计算
一、软磁材料特征值5.铁损经过换算，Pe的单位可以由W/m3转换成W/kg。例如，Pe1.5/50到为2.34W/kg，是指最大磁感应强度为1.5T，频率为5OHz时，每公斤材料的铁损为2.34W。提高电阻率可降低涡流损耗。
剩余损耗包括弛豫损耗、畴壁共振损耗和自然共振损耗。6.矫顽力Hc软磁材料在对称周期磁化条件下，磁感应强度B=O时所相应的磁化场强度称为矫顽力HC。
一、软磁材料特征值7.饱和磁感应强度BS在磁化场足够强的情况下，软磁材料可能达到的最大磁感应强度，称为饱和磁感应强度。
8.剩余磁感应强度Br软磁材料经一定强度的磁场磁化后，再将磁场强度减至零，材料内所剩的磁感应强度，称为剩余磁感应强度，通常简称为剩磁Br。Br与材料本身有关，也与材料的磁化过程有关。
一、软磁材料特征值9.复数磁导率μ在交变电磁场中要用复数磁导率μ为μ=μ'-jμ''其中实部μ'称弹性磁导率，虚部μ''称粘性磁导率。实部μ'和虚部μ''之比，即Tanδ=μ''/μ'δ称为损耗角，tanδ称为损耗角正切或损耗因子。
二、软磁材料种类和应用2.硅铁合金电工用纯铁只能在直流磁场下工作，在交变磁场下工作，涡流损耗大。在纯铁中加人0.38％～4.5％硅，形成固溶体，可以提高材料电阻率，减少涡流损耗，这种材料称为硅铁合金，或者称电工用硅钢片。
二、软磁材料种类和应用（1）主要物理性质的改变纯铁中加入硅后，材料的一些物理性质发生变化。(a)热导率λ改变。铁的热导率在加入硅后剧烈地降低，温度O℃时热导率随钢中含硅量的提高而发生变化。
Si含从0%增加到4.2%，λ从0.130降低到0.040[418.68W·(m·k)-1]。取向硅钢片的纵向和横向热导率有很大差别，一般纵向热导率比横向热导率将近大2个数量级。
二、软磁材料种类和应用(b)电阻率ρ改变。随着含硅量增加到5%，硅铁合金的电阻率急剧上升。在0.25％～5％含硅量范围内，电阻率与含硅量的关系为：ρ=13.25+11.30×Si%(c)相对密度d改变。
随着含硅量的增加，密度几乎是直线地降低，变化关系式为：d=7.8740-0.0622×Si%
二、软磁材料种类和应用（2）主要特点与应用硅铁合金属于高饱和材料，主要用各种形式的发电机、电动机和变压器中；在扼流圈、继电器、测量仪表中也大量使用。含3%Si的Si-Fe合金片，饱和磁通密度高，在电力变压器和配电变压器中大量采用。
这种材料的磁通密度受最后退火处理时的温度影响较大，磁通密度随最后退火温度的升高而增加。
二、软磁材料种类和应用3.镍铁合金（1）组分与分类镍铁合金主要是含镍量为30%～90%的镍铁合金，通常称坡莫合金。镍铁合金由Fe、Ni、Mo、Cr、Cu等元素组成。随着组分的不同，镍铁合金可能分为铁镍二元合金，铁镍三元或多元合金等。
二元合金中如果添加Mo、Cr、Cu、V一类元素，可以减慢从无序相到有序相转变的过程；如果添加Mn、Si、Ge等元素，则可使合金的长程有序度几乎保持不变。
二、软磁材料种类和应用（2）特点与应用镍铁合金的起始磁导率μi和最大磁导率μm很高，电阻率在50μΩ·cm左右，BS较低。铁镍合金广泛应用在电讯工业、仪表、电子计算机、控制系统等领域中。
根据合金组分的不同，能够用来制作小功率电力变压器、微电机、继电器、互感器、磁调制器等等。
二、软磁材料种类和应用4.软磁铁氧体（1）组成与特性软磁铁氧体是铁氧体材料中的一种，是一种容易磁化和退磁的铁氧体。软磁铁氧体是氧离子和金属离子组成的尖晶石结构的氧化物，一般化学式为AB204，其中A、B分别代表二阶和三阶的阳离子。
软磁铁氧体的起始磁导率高，矫顽力小，损耗小，使用频率可达高频、超高频范围。属于半导体类，电阻率为102～1012Ω·cm。
二、软磁材料种类和应用4.软磁铁氧体（2）常用种类与应用常用的软磁铁氧体有镍锌铁氧体和锰锌铁氧体。
镍锌铁氧体：在高频领域中是很重要的材料，由于电阻率高，可用于1～200MHz的频率范围，在使用频率范围内，要求这种材料有尽可能小的磁损耗及起始磁导率的温度系数。
锰锌铁氧体：属于高导磁(低频)铁氧体，电阻率比较低(≈102Ω·cm)，适用于1MHz以下。
硬磁材料是具有强的抗退磁能力和高的剩余磁感应强度的强磁性材料，又称永磁材料。硬磁材料性能的主要表征参数是剩余磁感应强度Br、矫顽力HC和最大磁能积(BH)max，三者愈高，硬磁材料性能越好。但这类材料具有大的磁滞损耗。
用磁滞回线形状可区分硬磁材料和软磁材料，软硬程度可以用Br·Hc乘积来度量。
一、硬磁材料特征值硬磁材料主要用于制造永久磁铁。§6.2硬磁材料永久磁铁一旦经外加磁场饱和磁化后，撤去外加磁场，在磁铁两个磁极之间的空隙中便可产生恒定磁场，对外界提供有用的磁能。
磁铁本身受到退磁场作用，退磁场的方向和原来外加磁场的方向是相反的，永磁体的工作点从剩磁Br点移到磁滞回线第二象限，即退磁曲线的某一点上，永久磁铁的实际工作点用D表示。
一、硬磁材料特征值§6.2硬磁材料硬磁材料性能好坏，应该由退磁曲线上的有关物理量来衡量。硬磁材料的特征值包括：剩余磁感应强度Br表观磁感应强度BD矫顽力Hc最大磁能积(BH)max回复磁导率μrev等。
一、硬磁材料特征值1.剩磁Br和表观剩磁BD§6.2硬磁材料剩余磁感应强度，简称剩磁：磁性材料被磁化到相应于最大磁化场Hs后，再使磁化场为零时所剩留的磁感应强度称为，用Br表示，单位T。
在工作状态下，永久磁铁的工作点在退磁场作用下从Br点移到D点，这时永磁体所具有的剩余磁感应强度，称为表观剩磁BD。
一、硬磁材料特征值3.最大磁能积(BH)max和凸出系数γ§6.2硬磁材料最大磁能积在数值上等于退磁曲线上各点所对应的磁感应强度和磁场强度乘积中的最大值。
硬磁材料的工作点位于退磁曲线上具有(BH)max的那一点时，为了提供相同的磁能所需要的材料体积最小。材料的(BH)max越大，永磁体性能越好。
一、硬磁材料特征值3.最大磁能积(BH)max和凸出系数γ§6.2硬磁材料退磁曲线的形状与磁能积大小有密切关系。曲线的凸出程度和磁能积有关。
退磁曲线的凸出程度可用凸出系数γ表示：γ＝(BH)max/Br·Hc两种不同的材料，Br和Hc值相同，但退磁曲线形状不同，则(BH)max值不同。退磁曲线凸出程度越大，磁能积越大。
一、硬磁材料特征值4.回复磁导率μrev§6.2硬磁材料一块永磁材料去掉磁化场之后,剩磁Br在纵坐标轴上A点位置上,当受外界各种因素影响时,永磁体的剩磁沿着退磁曲线降到某一位置M。
这些影响相当于退磁场的作用,当这些退磁场除去之后，磁性不再回复到A位置，而是到一个新的位置M’。如果循环地改变在M-M’之间的退磁场，永磁体特性将按照回复曲线来改变。这样形成一个狭窄的局部磁滞回线。
一、硬磁材料特征值4.回复磁导率μrev§6.2硬磁材料回线的面积很小，通常可用回复曲线来代替，并用仰角α的正切表示它的特性，被称为回复磁导率μrev，即：μrev＝△B/△H=tanα5.稳定性稳定性是指它的有关磁性能在长时间使用过程中或者受到温度、外磁场、冲击、振动等外界因素影响时，保持不变的能力。
用变化率η来表示
一、硬磁材料特征值5.稳定性§6.2硬磁材料Z－硬磁材料参数，如Br、BD等；△Z―参数的变化量。稳定性是指它的有关磁性能在长时间使用过程中或者受到温度、外磁场、冲击、振动等外界因素影响时，保持不变的能力。用变化率η来表示
二、硬磁材料种类和应用硬磁材料可分成铸造硬磁合金、可变形硬磁合金、稀土硬磁合金、硬磁铁氧体、粘结磁体等五类。1.铸造硬磁合金铸造硬磁合金指铸造的Al-Ni-Co和Al-Ni-Co-Ti系等合金，高磁能积，高矫顽力，应用广泛。
特点：质脆而硬，只能通过铸造(或粉末冶金)成形和磨削加工成磁体，最大磁能积(BH)max从8～8OkJ/m3。
二、硬磁材料种类和应用2.可变形硬磁合金可变形硬磁合金包括含碳(或钨、铬、钴)的磁钢，Fe-Cr-Co系合金，Fe-Co-V系合金，Pt-Co(Pt-Fe)系合金，Mn-Al-C系合金，Cu-Ni-Fe(或Cu-Ni-Co)系合金等。
这类材料可通过热、冷塑性变形和机械加工制成丝、带及其他各种形状的永磁体，最大磁能积(BH)max从碳钢的l.6kJ/m3至Pt-Co的8OkJ/m3。
二、硬磁材料种类和应用3.硬磁铁氧体硬磁铁氧体包括钡铁氧体BaFe12Ol9、锶铁氧体SrFe12019和铅铁氧体PbFe12019。硬磁铁氧体特点：剩余磁通量小、矫顽力大、电阻率大、密度小、重量轻、温度系数大、制造工艺简单等。
硬磁材料中价格最低，用量最大的一类磁体，最大磁能积(BH)max为8～32kJ/m3。
二、硬磁材料种类和应用4.稀土硬磁合金稀土硬磁合金包括稀土钴和稀土铁系金属间化合物，为硬磁材料中性能最高的一类。最早的稀土硬磁合金是稀土钴磁铁，可以用RxMy表示。
R属于周期表的第3族，包括从原子序号为57(La)到71(Lu)和39(Y)表示的稀土元素；M表示铁族的过渡元素。稀土钴磁铁的Br值大致与铝镍钴合金的接近，矫顽力约为铁氧体的三倍。
二、硬磁材料种类和应用4.稀土硬磁合金稀土钴磁铁的特点还有：小体积可以产生大磁场，稳定性好，不易受外磁场的影响，高温下使用不会退磁等。第一代永磁材料：RCo5，已批量生产。第二代永磁材料：R2Co17，已批量生产。
用Fe、Cu、Zr取代部分Co，合金性能好，Sm含量少，成本低，(BH)max为297.7kJ/m3，Br为1260mT。这两代稀土永磁合金，各组分配比是提高材料磁性能的关键。
二、硬磁材料种类和应用4.稀土硬磁合金(1)改变化学成分的研究：成分为(Nd,Dy)-(Fe,Co)-B系的永磁材料，采用一般的粉末冶金方法制备样品，在1050～1120℃烧结，在600℃附近退火。有的样品还加少量的Al、Ga、Nb和Cu。
剩磁和矫顽力的温度系数分别为-0.08%/K和-0.5%/K，可能应用到250℃。在潮温环境中的抗腐蚀能力比一般的稀土永磁材料提高约100倍。
二、硬磁材料种类和应用4.稀土硬磁合金(2)表面处理研究:防腐蚀的涂层或镀层方法。
采用两层保护层(下层用Ni层，上层用Cr层)、Ni/Cu/Ni/Cr多层保护层、Zn层、亮Ni层、亮Au层和环氧树脂暗层的表面保护层，以防止Nd-Fe-B永磁体受腐蚀。
在这几种保护层中，以Ni/Cr两层保护层的防腐蚀效果最好，而且对永磁性能的不利影响也小。
第四代永磁材料：主要有Sm2Fe17Cx、Sm2Fe17Nx、Sm-Fe-Ti等，(BH)max的理论值高达45OkJ/m3。第四代永磁材料还处于研究和工业化试验阶段。不同永磁材料的主要用途。用途是相当广泛的。
二、硬磁材料种类和应用4.稀土硬磁合金近年来，微晶永磁体和纳米晶稀土永磁体的研制受到较大重视。微晶永磁体：基本原理是在冷却过程中出现部分晶粒来不及成长就被凝固在金属液体中，或者把制成的非晶态通过控制晶化或使之出现新平衡相实现磁硬化。
这样获得的永磁薄带，不仅机械性能好，而且热处理后可得到良好的磁性能。
二、硬磁材料种类和应用4.稀土硬磁合金纳米晶稀土永磁：晶粒呈纳米量级，1～100nm范围，纳米级粉料的矫顽力比通常粉末冶金粉料高6～8倍，而且又有较好的热稳定性和耐腐蚀性。
用直流磁控溅射方法制备的纳米晶Nd-Fe-B薄膜，磁性层的主要相为纳米晶的高矫顽力Nd2Fe14B膜，纳米晶粒平均大小约5Onm，矫顽力Hc高达1/4π×2OMA/m，剩磁比高达0.8。
铁氧体是铁元素与氧化合形成的各种类型的化合物，特别重要的一类亚铁磁性材料。广义而言，铁氧体就是磁性氧化物或磁性陶瓷。铁氧体的起始磁化率和饱和磁感应强度一般都低于软磁材料，但电阻率却高几个数量级，大大降低了涡流损耗。
铁氧体制成的器件可用于非常高的频率，达到并包括微波范围。实用的铁氧体大多数是软磁的，也有些铁氧体，如钡铁氧体和锶铁氧体为硬磁的。
铁氧体的特征值参考软磁材料和硬磁材料外，还有电阻率和介电常数。铁氧体的晶体结构主要有尖晶石型、磁铅石型及柘榴石型三种。
1.尖晶石型铁氧体（spinelferrite）化学分子式AB204，其中A代表二价的金属离子，如Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Mg2+、Zn2+、Cd2+、Fe2+或它们的化合物；B代表三价的金属离子，一般是Fe3+。
这种类型铁氧体的结构同尖晶石MgAl2O4的结构相似，属立方系。
1.尖晶石型铁氧体一个晶胞中含有8个MgAl2O4分子，共含有32个氧离子O-2，16个铝离子Al3＋，8个镁离子Mg2+。32个氧离子共构成64个四面体间隙(简称A位)，32个八面体间隙(简称B位)。
空隙个数远大于阳离子数目，只能有一部分空隙被占据。
1.尖晶石型铁氧体尖晶石结构MgAl2O4中8个Mg离子占据A位处于四面体座，16个Al离子占据B位处于八面体座。
Fe3O4的离子分布与MgAl2O4不一样，二价铁离子占据B位，分子结构可以写成(Fe3+)(Fe2+Fe3+)04这种分布的铁氧体称为反尖晶石型铁氧体。
2.磁铅石型铁氧体（magnetoplumbiteferrite）磁铅石型铁氧体同天然磁铅石PbFe7.5Mn3.5Al0.5Ti0.5O19有类似的晶体结构，属于六方晶系。分子式为MFe12O19，M为Ba2＋、Sr2+或Pb2+等离子。
BaFe12Ol9的结构称为M型，还有四种结构分别称为W、X、Y和Z型。
2.磁铅石型铁氧体（magnetoplumbiteferrite）两价钡离子的半径与氧离子半径(1.32Ａo)相近，Ba2+不能进入氧离子所构成的空隙中，只能与氧离子处于同一层。BaFe12Ol9的晶体结构不是立方对称而是六角对称。
两层Ba离子之间夹着一个尖晶石块，离子的分布和沿着立方体对角线即〈111〉方向切割下来的尖晶石结构是相同的。
3.石榴石型铁氧体（garnetferrite）石榴石型铁氧体的分子式为R3Fe5O12，R为钇(Y)、钪(Sc)以及稀土族元素离子，离子半径在1.00～1.13Ao范围内。钇石榴石(Y3Fe5O12)是这一类型铁氧体的代表物质之一。
钇石榴石的结构又可写成
3.石榴石型铁氧体（garnetferrite）
钇石榴石原胞的结构在原胞中有8个Y3Fe5O12，一共有24个钇离子，16个处于B位的铁离子，24个处于A位的铁离子以及96个氧离子。每个在B位的铁离子被4个氧离子所包围，每个在A位的铁离子又被6个氧离子所包围。
4.铁氧体材料的特点按微观结构的不同，铁氧体可分为尖晶石型、石榴石型和磁铅石型。铁氧体材料的磁化强度比不上金属磁性材料，主要优点是高电阻率。多数铁氧体电阻率在10-2～1010Ω·cm范围内。
这类材料在交变电磁场中具有较小甚至可以忽略的趋肤效应和涡流损耗。铁氧体在无线电、高频、微波、脉冲等领域的应用发展迅速。
4.铁氧体材料的特点铁氧体均可作吸波材料。许多研究表明，三种铁氧体中六角晶系磁铅石型吸波材料的性能最好。六角晶系磁铅石型铁氧体具有片状结构，而片状是吸收剂的最佳形状。六角晶系磁铅石型铁氧体具有较高的磁性各向异性等效场，有较高的自然共振频率。
铁氧体还具有效率高、体积小、价格低等特点，已成为与金属磁性材料并驾齐驱的重要磁性材料。铁氧体的制备、基本磁性的研究与应用已十分成熟。
非晶态磁性合金的关键技术是制备工艺。液态金属中的原子是处于无序状态，只要将此无序状态保存到固体状态，就可获得非晶态合金。
在制备时，为防止合金的有序化过程发生，往往在合金中加入能阻止晶化的元素，通常加入类金属元素B、Si、C、P等，质量分数在0.2左右。一、非晶态磁性合金的主要特性(1)磁导率和矫顽力与铁镍合金基本相同，在某些情况下，其中一些指标优于铁镍合金。
一、非晶态磁性合金的主要种类1、过渡金属与类金属合金（2）高磁导率型高磁导率型合金主要是钴基合金和铁镍基合金，典型成分有Fe40Ni38Mo4B18、Fe3.5Co71.5Mn2Si14B9和Co66Fe4Mo30等。
这类合金的磁导率和矫顽力可与坡莫合金媲美。如Fe40Ni38Mo4B18的最大磁导率μm为938mH/m，矫顽力Hc为0.56A/m，而电阻率和硬度则优于坡莫合金。
三、饱和磁致伸缩系数饱和磁致伸缩系数λs是非晶态磁性合金的一个很重要特征值。磁致伸缩就是磁性材料磁化时发生线度的变化，λs是线度变化程度的度量。一般来说λs越小，非晶态合金的磁性能越好。
例如：过渡金属与类金属合金铁基非晶态合金的λs值较高，而且为正值。用镍置换铁后，λs值下降。钴基非晶态合金的λs值为负的，通过添加Fe、Mn、Ti、Cr等可以达到零值。
三、饱和磁致伸缩系数非晶态合金成分、饱和磁感应强度Bs、居里温度Tc和饱和磁致伸缩系数λs之间有着密切关系。例如：过多的镍置换铁基非晶态合金中的铁后，镍含量较高，Bs和Tc下降过多，材料失去磁性质。
四、非晶态磁性合金的应用国内外非晶态磁性合金的进展都较快。根据非晶态磁性合金的磁性能的不同，可以广泛应用于电力供应、磁芯、电感元件、传感器、磁屏蔽等诸多方面。
例如：用非晶态合金制作的电机可使铁芯损耗降低90%左右；用非晶态合金制作的开关电源，其重量和体积可大大减小。
§6.4非晶态磁性合金(四、非晶态磁性合金的应用)
一、压磁效应与磁致伸缩效应压磁效应，磁致伸缩效应的逆效应，力学形变和磁性状态之间存在的机械能和磁能之间的转换效应。压磁材料或磁致伸缩材料：具有压磁效应/磁致伸缩效应的材料。压磁材料类似于压电材料或电致伸缩材料。
磁致伸缩效应早在19世纪30年代就发现了。随着磁学研究和高技术的进展，压磁材料的种类和应用也有很大的发展。
利用压磁材料的磁致伸缩效应和磁致弹性模量变化效应、温度变化引起的热膨胀效应和弹性模量变化效应可分别制成热膨胀系数接近于零的不胀(invar)型材料和恒弹性(elinvar)型材料。
磁性液体是由纳米级（10纳米以下）的强磁性微粒高度弥散于某种液体之中所形成的稳定的胶体体系。
§6.6磁性液体磁性液体中的磁性微粒必须非常小，以致在基液中呈现混乱的布朗运动，这种热运动足以抵消重力的沉降作用以及削弱粒子间电、磁的相互凝聚作用。在重力和电、磁场的作用下能稳定存在，不产生沉淀和凝聚。
磁性微粒和基液浑成一体，从而使磁性液体既具有普通磁性材料的磁性，同时又具有液体的流动性，具有许多独特的性质。
四、磁性液体的应用1、旋转轴动态密封§6.6磁性液体利用外磁场可将磁性液体约束在密封部位形成磁性液体“O”型环，具有无泄露、无磨损、自润滑、寿命长等特点。磁性液体在非均匀磁场中将聚集于磁场梯度最大处。
四、磁性液体的应用3、阻尼器件与一般阻尼介质相比优点在于可挤占籍助外磁场定位。例如：步进马达中使用磁性液体阻尼来消除系统的振荡与共振，使马达精确定位。
防振台中用磁性液体阻尼，可消除外界振动噪音的干扰，确保精密仪器（天平，光学设备等）正常工作。
四、磁性液体的应用4、选矿分离利用磁性液体的表观比重随外磁场的变化而改变的特点，可用来筛选比重不同的非磁性矿物。磁性液体选矿分离技术可较好地分离比重差别在10%左右的矿物。一般采用水基磁性液体，可重复使用。
四、磁性液体的应用5、开关磁性液体无摩擦开关。水银和磁性液体装在一个不导电的容器中，利用外磁场改变水银在容器中的位置，来达到接通和断开电流的目的。
四、磁性液体的应用5、开关不需动力的新型磁性液体离心开关。磁性液体密封在转轴上的非磁性容器中。
四、磁性液体的应用6、精密研磨和抛光磁性液体研磨是利用磁性液体的浮力将微米级的磨料悬浮于液体表面，与待抛光的工件紧密接触。不论工件的表面形状多么特殊，均可用此技术精密抛光。图装置用来研磨高级Si3N4陶瓷球，效率比传统方法高40倍。
近年来，磁性材料有不少进展，以下简述20世纪90年代以来的若干进展。
一、高性能磁性材料1.超薄晶粒取向硅钢片用三步轧制法制得的厚度为100μm的(110)、(001)取向的3%Si的硅钢片，其Bs(H:800A/m)达到1.9T，Hc＜4A/m,1.5T、50Hz时的铁损W(15/50)为0.53W/kg(外加张力20MPa时)。
这比300μm晶粒取向硅钢片降低约37％～50％。而且其具有显著的磁电阻抗效应，在100kHz频率下，其磁电阻抗率可高达360％。
一、高性能磁性材料2.非晶稀土永磁材料近年来研制了La-Al-(Fe、Co、Ni)和Mg-Ln-(Ni、Cu)系稀土永磁材料(Ln为镧系稀土金属)，制得直径12mmNd–30％Fe-Al和Pr-30％Fe-Al非晶合金，其中最大内禀矫顽力达～300kA/m，最大磁极化强度约0.4T，最大磁能积约20kJ/m3，其永磁性能随铁含量不同而有较大的变化，如Ln60Fe30Al10块状非晶合金为铁磁性，其居里温度为515～600K，剩磁和内禀矫顽力分别为0.089～0.122T和277～321KA/m。
如果将这些非晶合金晶化，则会发生铁磁性一顺磁性转变，变成弱磁性的顺磁相多晶合金。
一、高性能磁性材料3.巨磁致伸缩材料巨磁致伸缩效应最早是在TbFe2系稀土材料中发现的，其磁致伸缩系数可高达10-4～10-3。
最近又在(Tb，Dy)Zn系统中观察到，如Tb0.6Dy0.4Zn单晶体在77K的磁致伸缩系数为5×1O-3，在13.8～5OMPa压力下都具有高的磁-弹特性。
4.磁流变体磁流变体(rheologyofmagnetorhelogicalfluid，缩写为MRF)是由磁性微粒分散于绝缘载液中形成的随外磁场变化而具有可控流变特性的非胶状悬浮液体。
一、高性能磁性材料4.磁流变体磁流变体的表观粘度在中等强度磁场作用下，可升高二个数量级以上，在强磁场作用下，会变成“类固体”，流动性会消失。去掉磁场后，又可逆地变为可流动的液体。
如将1μm粒度的羰基铁粉加入到油酸和硅油(体积比为1:32)中，使羰基铁粉的体积分数为0.327，球磨60小时(转速为200r/min，制成的MRF在无外磁场时为非牛顿流体，其表观粘度随剪切率增大而降低，即呈现剪切稀化现象。
一、高性能磁性材料加了外磁场[(BH)max=160kJ/m3]后，表观粘度从几Pa·s上升到几百Pa·s，其屈服限τy=94.7Pa。
磁流变体的性质类似于电流变体，但其剪切应力比电流变体大一个数量级，不需要高电压操作，其安全性和温度稳定性均比电流变体要好。因而，可能成为智能系统所选用的材料。
一、高性能磁性材料5.磁性高分子微球磁性高分子微球是把磁性物质和直径小于1μm的高分子微球结合起来的材料。目前，研究的有三类：A核为高分子，壳为有机物；B核为无机物，壳为高分子；C内核为高分子，中间层为无机物，外壳又为高分子。
一、高性能磁性材料5.磁性高分子微球A型如(P–19)Ni、(P-11)NiCo、(P-21)NiCo、(FS)γ·Fe2O3、(PS)RuO2等，其中(P-21)NiCo的矫顽力为24669A/m，在标准录音带要求范围23873～27852A/m内[P-11为H2C=CHCONH2、H2C=CHCOOCH2CH2N(CH3)2和(H2C=CHCONH)2CH2的共聚物，P-19为H2C=CHCOOH、H2C=CHCN和H2C=CCl2的共聚物，P-21为CH2=CH-Ph-CH=CH2、CH2=CH-Ph和CH2=CH-Ph-CH2-N(CH3)3Cl的共聚物]。
一、高性能磁性材料5.磁性高分子微球B型如Fe304-(PS)等。C型如(PS)-Fe2O3-(PS)等。磁性高分子微球由于其结构组成和性能的特殊性，在光电池、吸波材料、催化剂、磁纪录材料、油漆、化妆品、生物和医药等方面可能得到应用。
二、多功能磁性材料1.铁电-铁磁材料这是一种兼有铁电材料高介电常数ε和铁磁材料高磁导率μ的多功能材料，这就要求材料中的电矩自发铁电成序和磁矩自发铁磁成序两个条件同时满足，这是很难的。
目前，用同结构的铁电体和铁磁体制成复合化合物，如BiFeO3-(Ba、Pb)(Ti、Zr)O3非晶膜，只能得到弱铁电-铁磁材料，尚未达到应有的指标。
二、多功能磁性材料2.磁性半导体这种材料正从无机和有机物两方面展开研究。
但从理论上和制造上看都很困难，尽管有很多人研究，也取得一些进展，如EuX(X=0、S、Se、Te)、ACr2X4(A=Zn、Cd、Hg；X=S、Se)两类无机磁性半导体，但因其载流子迁移率约为10-1～10cm/sV，远低于一般半导体，尚难得到实际应用。
二、多功能磁性材料2.磁性半导体在有机磁性分子导体方面，也有不少报导，主要集中在研究四硫代富瓦烯(TTF)及其衍生物或四氧代对苯醌二甲烷(TCNQ)及其衍生物或金属-双(二硫醇盐)[M(dmit)2]及其衍生物同杂多酸阴离子(如MoO2-19、W6O2-19、PMo16O3-40、SiMo12O4-40等)或六氰合金阴离子[M(CN)3-6，M=Cr3+、Fe3+]的电荷转移复合物，但是尚未制得强磁性分子导体。
二、多功能磁性材料3.超导磁有序体长期以来，一直认为超导性和磁有序性是矛盾的，因而不能共存于一个物质中。这是因为磁有序体中的成序强磁场会破坏超导性。
但是在无机物方面，在20世纪80年代后期观测到Ga-Ba-Cu-O系、La-Sr-Cu-O和Y-Ba-Cu-O系超导体中有磁有序和超导共存的现象。
二、多功能磁性材料3.超导磁有序体在有机物方面，有人对TTF类分子导体的能带进行了计算，认为其电导主要来源于给体分子之间的π轨道相互作用和给体分子上s原子的轨道交叠，给体与受体之间极少有电子相互作用存在，从而预言可能找到给体层呈超导性，受体层中发生磁相互作用的电荷转移复合物，最近，国内外几乎同时报导了制得含有不同磁性阴离子的BEDT-TT(Se)F类分子超导体。
这些都为进一步研究超导磁有序体打下了基础。
三、纳米磁性材料1.纳米磁粉材料粒度小于100nm的纳米磁粉已研究的有Fe、Co、Ni等金属粉、铁氧体粉和非晶态纳米粉。
它们表现出和块状磁性材料不同的磁性质，如粒度小于2nm的Fe粉的饱和磁化强度比块状铁粉要高，Fe-B纳米粉的矫顽力和单轴磁各向异性常数要远高于Fe-B带材。
三、纳米磁性材料2.超晶格磁膜利用两种或多种磁性不同的、厚度为1～100nm的膜相互重叠而成的多层磁性膜也有独特的磁性能，如Fe、Co或Ni与Si形成的超晶格膜，其每层厚度分别为0.8nm、1.4nm或3nm时，它的铁磁性消失。
又如在稀土元素超晶格磁膜中发现有螺旋磁结构。这类膜可能在微波和光学新技术中应用。
三、纳米磁性材料3.纳米复合磁性材料把软磁和硬磁纳米材料复合形成的纳米复合磁性材料，由于发生交换耦合作用能得到高的磁能积，且保持相当的矫顽力，同时由于加入了相当量的软磁材料如α-Fe、Fe3B等，使成本大大降低，且可提高稳定性。
国内外报导了许多纳米磁性复合材料，主要是Nd2Fe14B/α-Fe系、Nd2Fe14B/Fe3B系和Sm2Fe17N3/α-Fe系材料。
三、纳米磁性材料3.纳米复合磁性材料有人预言对Nd-Fe-B-α-Fe系，α-Fe体积含量可增加至50%而不引起矫顽力的明显下降，并且有一种均匀晶粒结构可抑制反磁化而使矫顽力增加30%，其磁能积预计可增加到400kJ/m3，目前还未达到，最好的是Fe7.5Nd8B4.5，其平均粒度为15～25nm，α-Fe体积含量为30%；最大磁能积为186.4kJ/m3。
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}