磁记录材料
磁性材料有哪些分类
磁性材料有哪些分类磁性材料具有磁有序的强磁性物质,广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。
磁性是物质的一种基本属性。
物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。
铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。
磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、银基合金和稀土合金等,后者主要是铁氧体材料。
按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。
功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、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线、磁滞回线和磁损耗等。
永磁材料,经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。
对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高，矫顽力BHC(即抗退磁能力)强，磁能积(BH)即给空间提供的磁场能量)大。
相对于软磁材料而言，它亦称为硬磁材料。
永磁材料有合金、铁氧析口金属间化合物三类。
①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。
铸造合金的主要品种有:A1Ni(Co)、FeCr(Co)x FeCrMo x FeAIC x FeCo(V)(W);烧结合金有：Re-Co(Re代表稀土元素)、Re-Fe以及AINi(Co),FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo s PtCo s MnAIC.CuNiFe和AIMnAg等，后两种中BHC较低者亦称半永磁材料。
②铁氧体类：主要成分为MO6Fe2O3,M代表Ba、SnPb或SrCa、1aCa等复合组分。
③金属间化合物类：主要以MnBi为代表。
永磁材料有多种用途。
①基于电磁力作用原理的应用主要有：扬声器、话筒、电表、按键、电机、继电器、传感器、开关等。
②基于磁电作用原理的应用主要有：磁控管和行波管等微波电子管、显像管、钛泵、微波铁氧体器件、磁阻器件、霍尔器件等。
③基于磁力作用原理的应用主要有：磁轴承、选矿机、磁力分离器、磁性吸盘、磁密封、磁黑板、玩具、标牌、密码锁、复印机、控温计等。
磁记录材料和光记录材料的工作原理
磁记录材料和光记录材料的工作原理磁记录材料和光记录材料是两种常见的数据存储技术，它们通过不同的工作原理实现了信息的录入和读取。
本文将分别介绍磁记录材料和光记录材料的工作原理及其在数据存储中的应用。
一、磁记录材料的工作原理磁记录材料是指能够在外加磁场的作用下实现信息的存储和读取的材料。
其工作原理是基于磁性物质的特性，即在外加磁场的作用下，磁性物质的磁化方向会发生变化。
磁记录材料通常由磁性薄膜或颗粒组成。
在磁记录中，信息的存储是通过改变磁性物质的磁化方向来实现的。
具体而言，磁记录材料中的磁性颗粒有两种磁化方向，分别表示二进制的0和1。
通过在磁记录介质上施加磁场，可以使磁性颗粒的磁化方向发生变化，从而实现信息的存储。
当需要读取信息时，通过磁头感应磁记录材料上的磁场变化，从而获得存储的信息。
磁记录材料具有容量大、读写速度快、擦写多次等优点，因此被广泛应用于硬盘、磁带等数据存储设备中。
二、光记录材料的工作原理光记录材料是指能够使用激光光束进行信息的存储和读取的材料。
其工作原理是基于光学材料的特性，即在激光光束的照射下，光学材料的物理性质会发生变化。
光记录材料通常由感光层和反射层组成。
在光记录中，信息的存储是通过在光记录介质上形成微小的光学结构来实现的。
具体而言，感光层中的感光分子会在激光光束的照射下发生化学反应或物理变化，从而形成微小的坑或凸起，表示二进制的0和1。
当需要读取信息时，激光光束照射到光记录材料上，通过检测反射光的强弱来获取存储的信息。
光记录材料具有非接触式读写、存储容量大等优点，因此被广泛应用于光盘、蓝光光盘等数据存储设备中。
三、磁记录材料和光记录材料在数据存储中的应用磁记录材料和光记录材料在数据存储中都扮演着重要的角色。
磁记录材料主要应用于硬盘、磁带等存储设备中，它们能够提供大容量的存储空间和较快的读写速度，适用于大数据存储和高速数据传输。
光记录材料主要应用于光盘、蓝光光盘等存储设备中，它们能够提供非接触式的读写方式和较高的存储密度，适用于音视频、软件等多媒体数据的存储和传播。
《磁记录材料》课件
磁记录材料是一种广泛应用于信息存储和传输领域的材料。本课件将介绍磁 记录材料的基本概念、物理原理、性能参数、制备方法以及发展趋势。
概述
什么是磁记录材料？
磁记录材料是一种具有磁 性能的材料，用于存储和 读取数字或模拟信息。
磁记录材料的分类
磁记录材料可分为硬磁材 料和软磁材料，具有不同 的磁性能和应用特点。
磁记录材料的性能参数
矫顽 磁郁力 珀克尔效应 磁滞回线
磁记录材料须具备较高的矫顽力，以保证信 息存储的稳定性。
磁记录材料的磁场强度，决定了信息的存取 速度和容量。
磁记录材料具备的热释电效应，可改善信息 存储的可靠性。
描述磁记录材料磁场随着磁化变化的曲线， 反映了磁性能的延迟特点。
磁记录材料的制备法
磁记录材料的应用领 域
磁记录材料广泛应用于硬 盘驱动器、磁带、磁卡等 信息存储设备中。
磁记录材料的物理原理
1
磁性材料特性
磁性材料具有自发磁化和磁导率等特性，可以通过外加磁场实现信息存储。
2
磁矩和磁场
磁矩是描述磁材料磁性力量和方向的物理量，磁场是由磁材料产生的磁性力场。
3
磁性材料的磁化过程
磁性材料在外加磁场的作用下，磁矩会发生定向排列，实现磁化过程。
研发具有较高磁性能和稳定性 的新型磁记录材料，以满足不 断增长的信息存储需求。
垂直磁记录技术
采用垂直磁化方向，实现更高 的磁记录密度和稳定性。
结论
磁记录材料的发展前景
随着信息存储需求的增加，磁记录材料将继 续得到广泛应用和发展。
该领域的未来研究方向
未来的研究重点将放在磁记录材料的磁性能 提升、存储密度增加和能量效率提高等方面。
功能材料-磁性材料课件
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
3、高斯织构硅钢片
结构特点：
➢ 易磁化方向[100]与轧制方向平行 ➢ 难磁化方向[111]与轧制方向成55角
轧 [100] 制 方 向
55
[111] [110]
➢ 中等磁化方向[110]与轧制方向成90角
横向
高斯织构硅钢片具有磁各向异性，沿[100](轧制方向)磁性能最佳。
3、主要用途
直流磁场下工作的磁性元件，如电磁铁和继电器的铁芯。
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
电工用硅钢片
在纯铁中加入1.04.0%Si的铁碳硅合金。 Si的加入，提高了电阻率，从而减少涡流损耗。
1、电工用硅钢片的种类
硅钢片按生产方法、结晶织构和磁性能的分类：
电工用硅钢片
热轧非织构（无取向）硅钢片 冷轧非织构（无取向）硅钢片 冷轧高斯织构（单取向）硅钢片 冷轧立方织构（双取向）硅钢片
150·cm，为1J79铁镍合金的2～3倍。 ➢ 硬度、强度和耐磨性较高。
例如1J16的硬度和耐磨性比1J79合金高，适用于磁头等磁性器件。 ➢ 密度较低。
可以减轻磁性元件的铁芯质量。 ➢ 对应力敏感性小。
适于在冲击、振动等环境下工作。 ➢ 合金的时效性良好。
随着环境温度的变化和使用时间的延长，其磁性变化不大。
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
2、铁铝合金的主要应用
铁和铝资源丰富、价格低廉，铁铝合金的磁性能与铁镍合金类似， 同时还具有一些独特的优点，因此是铁镍合金的一种替代材料，适用于 电子变压器、磁头和磁致伸缩换能器等方面。
铁铝合金的牌号、主要成分、特点和用途
牌号 铝含量 /%
特点
主要用途
1J6
材料化学chapter3磁性材料
针状
γFe2O
3
氧 化
Fe3O
4
20
3.4 磁性记录材料
（1）几种重要的氧化物磁性材料-掺钴的氧化铁
Co离子掺杂的γ -Fe2O3中 加入，其矫顽力较高。
离子掺杂的方法对颗粒的大小和形状产生一 定的影响。如在进行Co掺杂时，具体可采取 两种方式：
一是在沉淀出FeO(OH)之前就吧钴盐加入
溶液中；
二是用氢氧化钴包围针状FeO(OH)，再做
在常态下，没有磁性的相互 作用，不显出磁性。外加磁 场时，原子磁距部分整齐的 排列起来，表现出净磁场， 磁化率为正。温度对物质的 磁性产生一定的影响。温度 升高，磁距不容易整齐排列， 显出的磁性越弱，这种规律 为“居里定律”
顺磁性物质内部， 有些原子有净磁距， 即磁距不为0.净磁 距的存在是因为原 子轨道上存在未成 对电子。
条件下，分子束中原子或分子落在清洁的 基地上，层层成膜，且可用原位装置直接 对膜进行检查。分子束外延技术可制备几 层到几十层分子厚的超薄膜。
液相外延使材料熔融为液态，在温度略 降至物种达到过饱和条件下，将清洁基片 浸入使材料外延生长于基片上，可制备铁 氧体薄膜。
33
3.6 特殊磁性材料和他们的应用
特点： ① Br高，接近饱和磁感应强度，磁 能积高，这样可以获得强的信号和弱的噪 音；② 矫顽力低，可以降低存储的功率； ③ 对环境和温度稳定；有铁氧体和合金两 类：过渡金属铁氧体(Mg, Mn)Fe2O4以及 (Li, Mg, Fe) Fe2O4;合金有Fe-Ni磁性薄膜和 Fe-Ni-Co-Mn等。
Air Aviram和Mark Ratner首先提出关于
单分子可能有电子器件的类似行为。
1998年，合成第一个具有电子器件开关
磁性材料在磁记录中的应用
磁性材料在磁记录中的应用近年来，电子产品的普及和信息化进程的不断加速，让数据存储和传输成为一项越来越重要的技术。
而磁记录技术作为目前应用最广泛、储存最大的存储技术，一直发挥着不可替代的作用。
事实上，磁记录技术主要由磁介质和磁读写头组成，磁介质的性能对磁记录过程起着决定性的影响。
因此生产高质量磁记录介质材料是磁记录技术发展的关键。
磁性材料是指当其处于磁场中时，可以表现出一定的吸引或排斥现象的材料。
目前所使用的大部分磁性材料都是氧化物磁性材料，如氧化铁、氧化镍等。
与传统的磁性材料相比，这些氧化物磁性材料具有较高的磁性能和较低的磁可逆性。
这样的优秀性质使得它们成为了磁记录技术中不可或缺的重要材料之一。
磁性材料在磁记录中主要扮演着两个角色：一是作为磁记录介质，二是作为磁读写头的材料。
今天，我们来详细介绍一下磁性材料在磁记录中的应用。
磁性材料在磁记录介质中的应用在磁记录介质中，磁性材料需要满足以下几个基本要求：一是高饱和磁通密度。
随着数字信息传输速率的提高，磁读写头的面积和磁场也需要相应地提高。
对于高密度磁记录来说，高饱和磁通密度是必不可少的。
二是低矫顽力。
由于磁记录介质的磁化过程是通过施加外部磁场来实现的，因此矫顽力越小，所需的磁场强度就越小，也就意味着读写头所施加的磁场也相对较小，降低了对磁读写头的损伤。
三是高磁导率。
高磁导率的磁性材料可以显著提高磁场的传输效率，从而提高数据存储和读取的速度以及精度。
四是化学稳定性。
为了保证磁介质的长期稳定性，磁性材料需要具有足够的化学稳定性，能够抵抗时间和环境带来的外部影响，最大限度地延长磁介质寿命。
针对这些要求，目前市场上出现的磁性材料主要是铁磁性材料、硬磁性材料和软磁性材料。
首先，铁磁性材料指的是铁、镍、钴等具有明显磁性的金属材料。
铁磁性材料在磁记录介质中的应用受到一定的限制，因为在铁磁性材料被磁化时，除了产生所需的磁化强度外，还会产生一定的铁磁晶格畸变，导致矫顽力变大，磁信号失真。
磁记录材料的特点与性能
磁记录材料的特点与性能来源：世界化工网（）1.磁记录的材料的特点（1）产品特点①记录简便，快速准确磁纪律材料的应用不需要很多的设备和严格的磁记录加工条件，投资少，，成本低，经济和社会效益高，而且对所记录的材料，能够全面而真实地记录上并立刻显示出来。
②反复使用，便于复制磁记录材料具有反磁化进行退磁的特性，可以通过消磁来消除原有的讯号和记录新的讯号。
这样的过程可以反复进行多次，林外，通过高速和热磁及其他复制凡是，使已经获得的音像，图像，数据等各种信息，可以再短短的几分钟内进行成倍的翻版复制。
③信息贮量大，记录密度高不仅单声迹可以记录很高的密度，而且通过改变记录方式和介质运行速度，就可以在同样长度和宽度上，同时记录多条磁迹，其记录密度和容量就可大为提高。
④结构小巧，重量轻随着磁记录材料制造技术的日趋成熟。
其结构越来越趋向集成化，盒式化，微型化，体积越发变小，用料省，比长大，使用时间和记录密度成几倍的提高，可以用于任何肤质和要求极为特殊的场合和环境。
⑤记录频率范围宽所记录的讯号频率包括全声频（0.2~20kHz）在内并扩展到15MHz以上，而仍能保持很高的清晰度和分辨率以及很小的畸变。
⑥记录动态范围大可以高达40dB以上，而且失真很小。
可以从满负载到0.3%的整个范围内的讯号，都能给出精确，呈线性的记录。
⑦易进行时标（频率）变换可以允许用一种速度记录信息，而用另一种速度进行重放或还原。
这也是其他记录介质不容易实现的。
⑧工作环境要求严格磁记录接着对机械振动，温度，湿度，电磁场和尘埃都较敏感，当超出所允许的范围以后，将对磁记录介质的使用和保存造成影响。
引起噪声增加，讯号输出幅度降低甚至消失。
（2）工业特点①技术密度高当代磁记录材料产品之所以能满足各种应用领域的需要，是采用机械化、自动化程度较高的技术和装备的结果。
在目前先进的磁记录材料工业生产中，从配方设计、生产制造到成型加工的中间参数和质量控制的各个环节，都采用了微机监控技术。
磁记录材料
第二节磁记录材料一、磁记录材料概述利用磁特性和磁效应输入（写入）、记录、存储和输出（读出）声音、图像、数字等信息的磁性材料。
分为磁记录介质材料和磁头材料。
前者主要完成信息的记录和存储功能，后者主要完成信息的写入和读出功能。
磁记录材料的记录原理是：在记录信息过程中，输入信息先转变为相应的电信号输送到磁头线圈中，使记录磁头中产生与输入电信号相应的变化磁场；此时紧靠近气隙并以恒定速度移动的磁带上的磁记录介质受到变化磁场的作用，从原来的退磁状态转变为磁化状态，即将随时间变化的磁场转变为按空间变化的磁化强度分布；磁带通过磁头后转变到相应的剩磁状态，从而记录下与气隙磁场、磁头电流和输入信号相应的信息。
当需要输出信息时，正好与上述记录过程相反。
磁记录材料按形态分为颗粒状和连续薄膜材料两类，按性质又分为金属材料和非金属材料。
广泛使用的磁记录介质是γ-Fe2O3系材料，此外还有CrO2系、Fe-Co 系和Co-Cr系材料等。
磁头材料主要有Mn-Zn系和Ni-Zn系铁氧体、Fe-Al系、Ni-Fe-Nb系及Fe-Al-Si系合金材料等。
磁性材料主要是指由过度元素铁,钴,镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质.磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。
从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。
软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一问题、得到广泛应用。
磁性材料从形态上讲。
包括粉体材料、液体材料、块体材料、薄膜材料等。
磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。
可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。
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磁记录材料
磁记录材料
磁记录材料
*20世纪80年代出现的其它存储设备：光盘、固态存储器 （如U盘等） *光记录的特点：非接触式记录，存储密度高、容量大，性 价比高 缺点：信息的读写需要精密跟踪伺服的光学头，光盘驱动 器价格较贵，数据传输速度慢
*固态存储器的特点：没有运动部件，可靠性高，可以高速 随机存储，不需电池供电，数据为不挥发性 缺点：存储量较小，价格高
*常用材料：Fe-M(V，Nb，Ta，Hf等)-X(N，C，B)
6.2 磁头及磁头材料
五、多层膜磁头材料 *特点：与微晶薄膜相比，多层薄膜进一步抑制了晶粒 的生长，实现了低磁致伸缩 BS高，HC低 缺点：耐热性差
6.2 磁头及磁头材料
2 磁头材料 一、合金磁头材料 *常用材料：含钼坡莫合金、仙台斯特合金 *合金磁头材料的优点：高磁导率、高饱和磁化强度、 矫顽力低等。 缺点：涡流损耗大
二、铁氧体磁头材料 *常用材料：Ni-Zn、Mn-Zn *优点：损耗低，材质硬，抗腐蚀性比金属好。 *缺点：饱和磁化强度低 在提高记录密度上存在困难
*调频：以调制信号去控制载波的频率，使载波的频率按调 制信号的规律变化。特点：其频率随调制信号振幅的变化而 变化，而它的幅度却始终保持不变。
6.1 磁记录材料概述
6.1 磁记录材料概述
3 数字式磁记录
*根据磁化强度与记录介质的取向，数字式磁记录可分为水 平磁化模式和垂直磁化模式两类。
6.1 磁记录材料概述
磁记录材料
磁记录材料
定义：被外加磁场磁化以后，除去外磁场，仍能保留 较强磁性的一类材料。 *基本要求： （1）Br要高；（2）Hc要高；（3）(BH)max要高； （4）材料稳定性要高。 *种类：
（1）金属永磁材料：Al-Ni-Co系和Fe-Cr-Co系永磁合金； （2）铁氧体永磁材料：以Fe2O3为主要组元的复合氧化物强磁 材料；特点：电阻率高，适合高频和微波领域应用； （3）稀土永磁材料：以稀土族元素和铁族元素为主要成分的合 金间化合物，包括SmCo5系、Sm2Co17系以及Nd-Fe-B系。 特点：磁能积高，应用领域广泛。
*特点： 存在交流消磁，不 导致背底噪声；很 好的线性特性；信 号失真度小，信噪 比高。
6.1 磁记录材料概述
二、调制记录
*调制：用低频信号去控制高频振荡，使其具有低频信号特 征的过程称为调制。 *调制的原因：输入信号随时间的变化范围很宽，有些是超 低频信号，有些是瞬态式的信号，动态范围很宽。
*调幅：以调制信号去控制载波的振幅，使载波的振幅按调 制信号的规律变化。包络线反映了调制波的特点。
二、垂直磁记录
*随着记录面密度的提高，微小磁化单元产生的退磁场越来越 小。因此相比水平磁记录，垂直磁记录大幅度地提高了记录 密度。 *要实现垂直磁记录，记录介质应具有很强的垂直磁各向异性
6.1 磁记录材料概述
6.2 磁头及磁头材料
*定义：实现电信号和磁信号之间相互转换的电磁能量 转换器件。
1 磁头的种类 *体型磁头 →→ 薄膜磁头 →→ 磁电阻磁头 *体型磁头的磁芯材料：Fe-Ni合金为基础的软磁合金； Mn-Zn铁氧体和Ni-Zn铁氧体；MIG磁头(metal in gap) *薄膜磁头的优点：工作缝隙小、磁场分布陡和磁迹宽 度窄，故可提高记录速度和读出分辨率。
调制记录：调幅记录、调频记录 *载波信号反映在磁介质的记录信号上
6.1 磁记录材料概述
6.1 磁记录材料概述
一、偏磁记录 1、直流偏磁记录
*优点： 较好的线性关系和 较高的记录灵敏度
*缺点： 当没有信号时，存 在直流背底噪声； 信号的动态变化范 围只能在线性部分
6.1 磁记录材料概述
2、交流偏磁记录
一、水平磁记录
*通常采用环 形磁头与具 有纵向磁各 向异性的记 录介质相组 合的形式， 记录介质中 的剩磁方向 平行于介质 平面。
6.1 磁记录材料概述
*水平磁记录的位密度越来越大地受到退磁场引起过渡区展
宽限制的影响。展宽决定于
M
r
/
HC
*限制：过小的晶粒尺寸难以长久地保持磁记录的信号，而 过高的矫顽力势必使磁头难以写入。
1 磁记录的基本过程
*由介质上的记录磁迹所构成的磁化强度的空间变化代表记 录信号的时间变化规律
6.1 磁记录材料概述
6.1 定义：将声音振动的大小、图像的明暗等原样地转变为磁 化的强弱，记录在记录介质表面上的方式 分类：无调制记录（直接记录）、调制记录
无调制记录：无偏磁记录、直流偏磁记录、交流偏磁记录 *偏磁信号本身并不反映在磁介质的记录信号上 直接记录
6.2 磁头及磁头材料
*体型磁头和薄膜磁头都是利用电磁感应原理进行记录 和再生。都有如下要求： 1、高磁导率；2、高饱和磁化强度；3、低矫顽力及低 各向异性；4、高电阻率；5、小型、轻量，耐磨性强； 6、加工性好。
*磁电阻磁头：利用各向异性磁电阻效应，为读操作磁头
6.2 磁头及磁头材料
6.2 磁头及磁头材料
6.2 磁头及磁头材料
三、非晶态磁头材料 *特点：饱和磁化强度高，矫顽力低，高频特性较好， 耐磨性耐腐蚀性好。
*常用材料：Co-(Zr, Hf, Nb, Ta, Ti)二元系合金薄膜， Co-Fe-B类金属非晶态薄膜。
四、微晶薄膜磁头材料 *特点：有更大的饱和磁化强度，比非晶材料更适合高 矫顽力磁性介质的高密度特性。
磁记录材料
*21世纪是 “信息世纪”，大容量存储技术在信息处理、传 递和保存中占据相当重要的地位。
*磁记录技术在信息存储领域具有独特的地位，它的发展已 经有100多年历史。 *磁记录设备：磁带、软盘、硬盘
特点：价格低廉，性能优良，记录密度逐年提高， 信息写入和输出速度快，容量大，可擦除重写 实例：磁带录音机、录像机、银行卡、图书卡、门卡、计 算机
6.1 磁记录材料概述
*磁记录的功能是将一切能转变为电信号的信息(如声音、 图像、数据和文字等)，通过电磁转换记录和存储在磁记录 介质上，并且该信息可以随时重放。
*根据记录信息的形态，磁记录可分为：模拟式磁记录、数 字式磁记录
*根据磁化强度与记录介质的取向，数字式磁记录可分为： 水平磁化模式、垂直磁化模式