磁性材料金属磁性材料部分
第三章金属磁性材料(软磁)
产生的强大涡电流,最后以焦耳热的形式散失的能量损耗.
• 降低涡流损耗的途径
– 将软磁合金扎制成薄片,薄片之间保持良好的绝缘,,做成 叠层铁心.
– 趋肤效应-铁片的厚度不能超过趋肤深度.
• 反常损耗-磁导率的变化,磁畴结构的变化导致局 部磁通的变化, 而形成微观涡流损耗.铁硅合金相图 Nhomakorabea相图可以看出
• 随着合金含硅量的增加，α→γ的转变温度上升，γ→δ的 转变温度下降，两者在大约2.5% Si处相交，形成一封闭 的“γ回线”。
• 3.2%Si-Fe合金来说，当温度从室温上升到熔点的过程中， 不会发生任何结构转变，并始终保持单一的体心立方结构， 这对在较高温度下进行再结晶退火十分有利，同时，当温 度从高温缓慢冷却到室温时，又不会象纯铁那样受到 δ→γ和γ →α转变的干扰，因此这种合金很容易制成单晶。
• γ回线的大小对合金的含C量十分敏感。对铁硅合金，应 使含C下降到0.01%以下。
Fe的晶体结构
⑴ 常压下，温度＜910℃, 为体心立方（bcc）， 铁磁性的α－Fe， 居里温度为770 ℃ ， 易磁化方向为<100>, 难磁化方向为<111>
⑵910 ℃ ＜温度＜1400℃ 面心立方, 顺磁性的γ－Fe
第三章 金属磁性材料(软磁)
上节内容回顾 本节主要内容
知识点 作业
上节内容回顾
• 1.1 原子的磁性 • 1.2 大块材料的磁性 • 1.3 交换作用与强磁性 • 1.4 强磁性形成条件及磁性的分类 • 1.5 磁性材料中的磁畴结构 • 1.6 多畴结构的成因 • 1.7 影响磁畴结构的因素 • 1.8 磁化过程 • 1.9 磁化过程的阻滞
常用磁性材料
常用磁性材料
磁性材料是一种具有磁性的材料，其主要特点是在外加磁场的作用下能够产生
磁化现象。
磁性材料广泛应用于电子、通讯、医疗、航空航天等领域，是现代科技发展中不可或缺的重要材料之一。
常见的磁性材料包括铁、钴、镍等金属，以及氧化铁、氧化镍、氧化钴等氧化物。
首先，铁是最常见的磁性材料之一，具有良好的导磁性和磁导率。
铁磁性材料
通常用于制造电动机、变压器、发电机等电气设备，以及磁性传感器、磁盘驱动器等电子产品。
其次，钴是一种重要的磁性材料，具有较高的矫顽力和剩磁，常用于制造永磁
材料、磁记录材料、磁性合金等。
钴磁性材料在航空航天领域有着广泛的应用，如航天器姿态控制系统、卫星导航系统等。
另外，镍是一种重要的磁性材料，具有良好的软磁性能和高导磁率，常用于制
造变压器、感应器、电感等电子元器件，以及电力设备、通讯设备等领域。
除了金属磁性材料外，氧化铁、氧化镍、氧化钴等氧化物也是常用的磁性材料。
氧化铁具有良好的磁性和化学稳定性，常用于制造磁记录材料、磁性流体、磁性制品等。
氧化镍和氧化钴也具有较高的磁性能，常用于制造磁性材料、磁性元器件等。
总的来说，磁性材料在现代工业生产和科学研究中具有重要的地位和作用。
随
着科技的不断进步和发展，对磁性材料的需求也在不断增加，磁性材料的研究和应用前景将更加广阔。
希望通过本文的介绍，能够使大家对常用磁性材料有一个更加全面和深入的了解，为相关领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。
常见磁性材料
d(mm) 2.5ref 4.0 6.0 7.0 8.0 11.0 18.0 23.0 26.0
0.3 0.4 0.5 0.5 0.5 0.6 0.8 0.8
铁硅铝粉芯 铁硅铝粉芯：具有优异的磁磁性能，功率损耗小，磁通密度高，在-55C~+125C 温度范围内使 用时，具有耐温、耐湿、抗振等高可靠性；同时，60~160 的宽磁导率范围可供选择。是开关 电源输出扼流圈、PFC 电感及谐振电感的最佳选择，具有较好的性能价格比。
铁镍钼粉芯 铁镍钼粉芯：具有优异的磁磁性能，功率损耗小，磁通密度高，在-55C~+125C 温度范围内使 用时，具有耐温、耐湿、抗振等高可靠性；同时，60~160 的宽磁导率范围可供选择。是开关 电源输出扼流圈、PFC 电感及谐振电感的最佳选择，具有较小的功率损耗、稳定的温度性能。
! (MHz)
60 170 200 180 200 260 340 400 350 360 350 200 250 250 230 300 200 290 390 300 330 240 320 380 310 300 280
32 80 94 93 110 150 210 300 150 240 200 115 130 130 158 100 120 90 270 120 220 145 170 290 150 130 120
3.2 32000(700MHz) 3000(+25 4 500(50MHz) 700(-55
20% 125(2.52MHz) 20% 80(2.52MHz)
20% 100(7.95MHz) 20% 80(2.52MHz)
20% 50(2.52MHz) 20% 140(1.5MHz) 20% 140(1.5MHz) 20% 60(2.52MHz)
第三章金属磁性材料(软磁)
本节主要内容
• 3.1 金属软磁材料
– 3.1.1 软磁材料的重要指标 – 3.1.2 纯铁和低碳钢 – 3.1.3 铁硅合金 – 3.1.4 镍铁合金 – 3.1.5 非晶态软磁合金 – 3.1.6 软磁合金应用举例
概述
• 软磁材-soft magnetic material 具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软
2、阿姆柯铁
含C ≤ 0.025%、 Mn ≤0.035%、 P≤0.015%、S≤0.05%、 Cu≤0.08%。磁性能：μi=2000~5000、μm=6000~15000、 Hc=0.5 ~1.5(×79.6A/m)
3、羰基铁
由Fe（Co）5分解而成，纯度高。磁性能：μi=2000~3000、 μm=20000~21500、Br=0.5 ~1.0(T)、Hc=0.08(×79.6A/m)、 ρ=9.6(×10-8 Ω.m)
金属磁性材料
• 金属和合金组成的金属磁性材料 • 金属氧化物组成的铁氧体磁性材料 • 金属磁性的内部原子结构包括:晶态和非晶
态 • 金属磁性材料分为:软磁合金,硬磁合金,矩磁
合金和压磁合金. • 把矫顽力小于0.8kA/m的材料称为软磁合金，
而把矫顽力大于0.8kA/m的材料称为硬磁合 金。
3.1.1 软磁材料的重要指标
铁镍合金相图
铁镍合金相图
由相图可以看出
• 含镍量从30%到100%的镍铁合金在室温下是由单一的面 心立方结构的γ相组成。
• 在合金含量小于30%时，γ相在较低温度下可通过马氏体 相变转变为体心立方的α相，这种结构转变有明显的热滞 现象，即升温时的α→γ转变温度和降温时γ→α的转变温 度不重合。两相区难以确定。
心立方中铁原子间的间隙位置，导致晶格畸变， 产生内应力，使纯铁的磁导率下降、矫顽力上升。 析出物使磁性能不断变坏。
磁钢的材料br
磁钢的材料br磁钢是一种常见的磁性材料，具有良好的磁性能和机械性能，在工业、军事和日常生活中都有广泛的应用。
磁钢材料由铁、镍、钴、铝等金属组成，其中铁为主要成分，占据了整个合金的大部分比例。
下面将详细介绍一下磁钢材料的成分及其特性。
磁钢材料的成分磁钢材料的基本成分是铁，占据了合金中的大部分成分。
除了铁以外，磁钢中还包含了其他的金属成分，如镍、钴、铝等。
其中，镍的含量较高，能够提高磁钢的韧性和耐腐蚀性，而钴的含量较低，主要用来提高磁钢的磁强度。
此外，铝可以使磁钢更具有抗氧化性能。
磁钢材料的特性磁钢具有良好的磁性能和机械性能，是一种优良的磁学材料。
磁钢的主要特性如下：1. 磁性能好磁钢具有较好的磁性能，能够产生较强的磁场，对外界磁场的影响也极为显著。
磁钢的磁性能取决于其成分，其中铁的含量越高，磁性能越强。
2. 机械性能好磁钢具有优良的机械性能，可以在各种应力下保持磁性和形状。
磁钢的拉伸强度、抗压强度以及硬度等参数都较高，能够满足各种应用场合的需求。
3. 耐腐蚀性良好磁钢的耐腐蚀性良好，在常温下具有很好的耐腐蚀性能。
尤其是镍的含量较高的磁钢，能够在恶劣环境中获得更好的腐蚀保护。
4. 韧性较好磁钢具有较好的韧性，可以在一定程度上承受损坏而不会立即损失磁性能。
这对于某些应用场合非常重要。
总之，磁钢是一种优良的磁学材料，具有良好的磁性能和机械性能，耐腐蚀性好，并且具有较好的韧性。
其主要成分为铁、镍、钴、铝等金属，不同的成分含量会影响其性能。
磁钢在工业、军事和日常生活中均有广泛的应用，如发电机、磁盘、扩音器等。
磁性材料金属磁性材料
二元系：温度、压力、成分的立体图。由于一般情况下，压力常为 恒定，相图简化为温度、成分的直角坐标平面图。
三元系：（压力恒定）是一个立体图，底面呈正三角形（成分三角 形），三条底边上-的含量百分数。垂直于底面的纵轴表示温度。 （加图示）三角形内任何一点代表一定成分的三元合金。
2、相律和杠杆定理
⑴、相律 是指在平衡条件下，合金系统的组元数、相数和自由度数之间的 关系式。可以用下式表示：
3d过渡族元素的磁性来源
Fe、Ni、Co ：
3d电子的交换相互作用，铁磁性 （2.2μB,0.6μB,1.7μB)
Cr、Mn：
3d电子的直接交换相互作用，反铁磁性
Cr、Mn的合金或化合物：
3d电子的超交换相互作用，亚铁磁性或铁磁性
㈡、稀土族元素的结构和磁性 ⑴ 结构 主要指原子序数为57（La）至71（Lu）的15个元素， 加 上性质类似的Y和Sc； 晶体结构大都为密排六方结构。 ⑵ 磁性 Gd从0K到居里温度239K只表现出纯粹的铁磁性，但磁 矩的取向随温度而变。 Gd以前的轻稀土Ce、Nd、Sm具有反铁磁性。 重稀土金属Tb、Dy、Ho、Er、Tm表现为铁磁性或亚 铁 磁性。 Y、Sc、La、Yb、Lu为非磁性稀土元素，但Y、Sc、 Yb 的离子具有磁矩。
如结晶时，p=3，则f=2-3+1=0 （恒温）
（2）、杠杆定理 合金在结晶过程中，各相的成分及其相对 含量将发生变化。对于相图中的两相区， 可以应用所谓杠杆定律求出这两相的成分 及相对含量。 在A-B二元系中，任选一合金p，它的成分 是Xp（组元B的浓度），组元A的浓度为 （1-Xp），在温度T时处于二相平衡，和 两相中组元B的浓度分别为Xa和Xb，而组 元A的浓度为（）和（），设合金的重量 为1，和的相对量分别为C的C。这样P点 处两相中同一组元含量之和必等于合金P 中相应组元的含，可得两个方程式： CαXa+CβXb=Xp Cα(1-Xa)+Cβ(1-Xb)=1-Xp
磁性材料及器件
磁性材料及器件磁性材料是一类具有磁性的材料，可以被磁场吸引或排斥。
常见的磁性材料包括铁、镍、钴等金属，以及氧化铁、氧化镍等氧化物。
磁性材料具有许多特殊的物理和化学性质，因此在许多领域都有广泛的应用。
在磁性材料中，最常见的是铁磁性材料，它具有强大的磁性，并能长时间保持磁性。
铁磁性材料被广泛应用于制造磁铁和电机等设备，如电动机、发电机和变压器等。
在电子产品中也广泛使用铁磁性材料，如扬声器、麦克风和磁带等。
除了铁磁性材料，还有一种叫做铁磁性材料的合金。
铁磁合金是由铁和其他金属（如铝、镍、铬等）组成的材料。
这些合金通常具有比纯铁更强的磁性，并且具有较高的韧性和耐腐蚀性。
铁磁合金广泛应用于航空航天、汽车和电子设备等高科技领域。
除了铁磁性材料，还有一类叫做软磁性材料的材料。
软磁性材料具有较低的磁导率和较高的剩余磁感应强度，适用于高频交流磁场中的应用。
软磁性材料广泛应用于变压器、电感器和传感器等设备中，用于控制和转换电能。
在磁性材料的基础上，可以制造磁性器件。
磁性器件是利用磁性材料的特性制造的一种设备，可以转换电能和机械能。
常见的磁性器件有电动机、发电机、变压器、电磁铁等。
这些器件利用磁性材料产生的磁场来实现能量转换和控制。
电动机和发电机利用磁场和导线之间的电磁感应原理，将电能和机械能相互转换。
变压器利用磁场的互感作用来实现电能变压和传输。
电磁铁则利用磁场的吸引力来实现机械运动的控制。
总之，磁性材料及器件在电子、电力、工业和科技等领域中有着广泛的应用。
通过利用磁性材料的特性，可以实现能量转换和控制，从而实现各种设备和系统的正常运行。
磁性材料及器件的发展和应用将继续推动科学技术的进步和社会的发展。
第八讲 金属材料和磁性材料
1935年 荷兰Snoek发明软磁铁氧体 1935年 Landau和Lifshitz考虑退磁场， 理论上预言了 磁畴结构 1946年 Bioembergen发现NMR效应 1948年 Neel建立亜铁磁理论 1954-1957年 RKKY相互作用的建立 1958年 Mö ssbauer效应的发现 1960年 非晶态物质的理论预言 1964年 Kondo effect 近藤效应 1965年 Mader和Nowick制备了CoP铁磁非晶态合金 1970年 SmCo5稀土永磁材料的发现 1984年 NdFeB稀土永磁材料的发现 Sagawa(佐川) 1986年 高温超导体，Bednortz-muller 1988年 巨磁电阻GMR的发现, M.N.Baibich 1994年 CMR庞磁电阻的发现，Jin等LaCaMnO3 1995年 隧道磁电阻TMR的发现,T.Miyazaki
第八讲 金属材料和磁性材料
特例--分子的磁性与磁矩：
第八讲 金属材料和磁性材料
• 铁磁性
物质具有铁磁性的基本条件：(1)物
质中的原子有磁矩；(2)原子磁矩之
间有相互作用。实验事实：铁磁性物 质在居里温度以上是顺磁性；居里温
度以下原子磁矩间的相互作用能大于
热振动能，显现铁磁性。
• 反铁磁性
在反铁磁性中，近邻自旋反平行排列，它们的磁矩因 而相互抵消。因此反铁磁体不产生自发磁化磁矩，显 现微弱的磁性。反铁磁的相对磁化率的数值为10-5到 10-2。与顺磁体不同的是 自旋结构的有序化。 当施加外磁场时，由于自旋间反平行耦合的作用， 正负自旋转向磁场方向的转矩很小，因而磁化率比顺 磁磁化率小。随着温度升高，有序的自旋结构逐渐被 破坏，磁化率增加，这与正常顺磁体的情况相反。然 而在某个临界温度以上，自旋有序结构完全消失，反 铁磁体变成通常的顺磁体。因而磁化率在临界温度(称 奈耳温度Neel point)显示出一个尖锐的极大值。