铁磁质材料的特性及其应用

铁磁质材料的特性及其应用

磁性材料的特性及分类

磁性材料的概述

磁性材料是应用物质的磁性和各种磁效应，以满足电工设备、磁电式仪表、电子汁算机、徽波器件等各方面技术要求的金属、合金以及铁氧体化合物材料。进性材料和磁学不但在现在有多方面的发展和重要应用，而且也有悠久的历史和广泛的应用领域。

磁现象广泛存在与自然界之中，从微小的基本粒子到宏观的宇宙天体，无不具有磁性.严格地说，一切物质都有磁性，只是强弱程度不同而已.从微观本质上说，物质的磁性都来源于原子中的电子自旋磁矩.大盆的科学研究表明，任何物质都具有磁性，只是有的磁性强，有的磁性弱;任何空间都存在磁场，只是有的磁场高，有的磁场低!

19世纪以前，只认为极少数物质有磁性，其他绝大多数物质都无磁性.到19世纪中叶，在自然科学特别是电学和进学发展的基础上，从科学实验中观侧到所研究的物质在磁场中都会受到磁力的作用，一些物质受到的磁力很弱，而且受力方向是在磁场强度减弱的方向，好像是对抗磁场的作用，因此把这种磁性称为抗磁性:另一些物质受到的磁力虽也很弱，但受力的方向却是在磁场强度增强的方向，好像是顺着磁场的作用，因此把这种磁性称为顺磁性:只有少数物质，如铁、钻、镍和它们的一些合金才在磁场中受到很强的磁力吸引作用.由于这些物质的强进性首先是在铁和含铁合金中观侧到的，因此称这种磁

性为铁磁性.目前大量应用的是强磁性物质。简称进性材料.磁性材料包括铁磁性材料、亚铁磁性材料和旋磁性材料，例如各种金属磁性材料是铁磁性材料，多种氧化物磁性材料是亚铁磁性材料.19世纪末到20世纪初，一些物理学家总结了大最的物质磁性试验结果，提出了若干物质磁性的规律和理论.例如，居里抗磁性定律，居里顺磁性定律，朗之万顺磁性理论，外斯铁磁学学说等.正是这些物质磁性的规律和理论，大大促进了磁性材料在实际中的应用和进一步的发展。

目前磁性材料几乎已进入到人类活动的各个领域，并已成为现代化电力和电子工业的重要基础。磁性理论及其应用，也在自然科学领域中成为重要的分支。特别是对磁有序与非磁因素棍合的研究，如磁电效应、磁热效应及磁弹效应等等。又将磁性理论及应用推向了新深度和广度，使其成为探索物质结构有关信息的重要手段.并与信息的获得、传愉和存储提供新的更加有效的途径.磁性材料是功能材料的重要分支.利用磁性材料$1.,成的磁性之器件其有转换、传递、处理信息、存储能最节约能源等功能。广泛地应用于能源电信、自动控制、通讯、家用电器、生物、医疗卫生、轻工、选矿等领域，尤其在信息技术领域已成为不可缺少的组成部分，信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能、数字化、智能化方向发展，从而对磁性材料提出了更高的标准.要求磁性材料制造的元器件不仅大容量、小型化、高速度，而且具有可靠性、耐久性、抗震动和低成本的特点，特别是纳米材料在信息技术领域日益显示出具有的重要性。

铁氧体磁性材料在国防及其他领域中的应用日益广泛。徽波信息对人类的生活优化具有重要的作用。但是，徽波辐射对人类的身心健康存在着不可忽视的危害.近年来，铁氧体磁性材料在微波吸收及磁记录方面发挥了重要作用，显示了巨大优势.铁氧体徽波吸收剂在吸收雷达波、减少电磁波对侧试信号的干扰和保护人体免受徽波辐射的侵害方面得到了广泛应用;铁氧体磁性材料以其离频损耗小、密度高、耐磨及寿命长等优点而倍受青睐。

铁磁质的特性

在磁场作用下能发生变化并能反过来影响磁场的媒质叫做磁介质。磁介质在磁场作用下的变化叫做磁化。铁磁质是一种性能特异、用途广泛的磁介质，铁、钻、镍及其许多合金以及含铁的氧化物(铁氧体)都属于铁磁质。铁磁质的主要特点有三个方面:高导磁率;非线性;磁滞。高磁导率是铁磁质应用特别广泛的主要原因。从铁磁质的性能和使用方面来说，它主要按矫顽力的大小分为软磁材料

和硬磁材料两大类:矫顽力很小的叫做软磁材料，矫顽力很大的叫做硬磁材料，矫顽力小就意味着磁滞回线狭长，它所包围的“面积”小，从而在交变磁场中的磁滞损耗小;矫顽力大说明磁质回线接近矩形，它所包围的“面积”大，从而在交变磁场中的磁滞损耗大。对于铁磁材料的磁滞损耗可以计算出来，当磁场强度变化完整的一周期时，每立方米的总能量损失是由磁滞回线的面积来代表的，每个周期的这种能量损失可更具体地用数学表示为：

从上式可看出，磁滞回线的面积越大，磁滞损耗越大。

铁磁性，是指一种材料的磁性状态，具有自发性的磁化现象的性质。什么是自发性的磁化现象?简单的说，对于某种材料而言，他们受到外界磁场的影响而被磁化，然而当外部磁场取消之后却依然能够保持这种磁性，那么我们就说，这种材料具有自发性的产化现象，也就是具有铁磁性。这样说来，就可以很容易地把永久磁铁和这种性质相联系吧?是的，永久磁铁都具有铁磁性或亚铁磁性。在磁场的作用下能发生变化并能反过来影响磁场的媒介叫做磁介质。磁介质在磁场作用下的变化叫做磁化。铁磁质是一种性能特异、用途广泛的磁介质，铁、钻、镍及其许多合金、稀上族金属(在低温下)以及含铁的氧化物(如Cr02)等铁介质都属于铁磁质。

（1）顺磁质的磁化

顺磁体的特征是组成这些物质的原子具有恒定的与外磁场无关的磁矩，在无外加磁场(H=0)时，由于热运动的扰乱作用，这些恒定的原子磁矩没有特定的取向，只有引入和加大磁场时，磁化强度才开始产生并逐渐增长。如果磁场不很强，以致分供休的磁拒u在磁场中的

能最与它们的平均热能kT相比小，即顺磁体的磁化强度随外磁场的值成比例的增长

顺磁磁化率X.按照居里定律随着沮度而变化

其中，上式中C是居里常数。这个规律最早是由朗之万用经典的热力学方法导出，他没有考虑原子之间的相互作用，只认为每个分子具有固有磁矩声，类似于理想的由磁针组成的经典气体，他推出的顺为

磁磁化率X

m

但只有少数几种顺磁体(如02,NO)准确符合这个定律，大多数顺磁体服从于更为复杂的居里一外斯定律;

常数△可以大于零，也可以小于零。

某些铁族金属(如Sc,Ti,Ba,Cr)，某些稀土金属(如La,Ce,Pr,Nd,Sm)，某些过渡族元素的化合物(如MnSO4.4H20)，金城Pa,Pt以及某些气体(如02,NO,NO2)都属于顺磁性物质。

（2）抗磁质的磁化

抗磁体和顺磁体统称为弱磁性物体，弱磁性仅在具有外磁场的情况下才能表现出来.并随磁场增大而增强。