磁性材料概论
磁性材料原理
磁性材料原理磁性材料是一类在磁场中具有特殊性质的材料。
它们在工业生产和科学研究中起着重要的作用。
本文将介绍磁性材料的原理及其应用。
一、磁性材料的概述磁性材料是指在外加磁场作用下，能够产生磁化现象的材料。
它们包括铁、钢、镍、钴等物质。
磁性材料有两种基本类型：铁磁性材料和非铁磁性材料。
铁磁性材料具有强烈的磁性，如铁、镍和钴等。
它们在强磁场中可以被永久磁化，形成磁体。
非铁磁性材料则具有较弱的磁性，它们一般不会被永久磁化。
二、磁性材料的原理1. 原子磁偶极矩磁性材料具有原子磁偶极矩。
原子内电子所带的自旋和轨道角动量导致了原子磁矩的形成。
在一个磁场中，这些原子磁矩会互相作用，从而形成磁性。
2. 域结构磁性材料中存在着不同的磁畴，每个磁畴具有自己的磁化方向。
在无外加磁场的情况下，这些磁畴的磁化方向是杂乱无序的。
当外加磁场作用于材料时，磁畴会逐渐重新排列，使整个材料形成统一的磁化方向。
3. 局域场和磁畴壁在磁性材料中，每个磁畴内的磁化强度是均匀的，但不同磁畴之间的磁化强度存在差异。
这种差异由局域场引起。
磁畴之间的过渡区域称为磁畴壁，磁畴壁上的磁化方向逐渐变化，使得整个材料的磁化过渡更加平滑。
三、磁性材料的应用1. 电磁设备磁性材料广泛应用于电磁设备中。
例如，铁磁性材料可以用于制造电动机、电磁铁和变压器等设备。
非铁磁性材料则用于制造电感器和传感器。
2. 数据存储磁性材料在数据存储领域有着重要的应用。
磁性材料通过改变磁化方向来储存和读取信息。
硬盘驱动器和磁带等设备都是基于磁性材料的数据存储原理。
3. 医疗应用磁性材料在医疗领域有广泛的应用。
例如，磁共振成像（MRI）利用磁性材料的特性来观察人体内部结构。
磁性材料也可以用于制造人工关节和植入式医疗器械。
4. 环境保护磁性材料在环境保护中的应用也越来越多。
例如，利用磁性材料可以制造高效的垃圾处理设备，帮助减少废物产生和环境污染。
四、磁性材料的发展前景随着科学技术的不断发展，磁性材料的应用领域将会不断扩大。
磁性材料综述
铁氧体磁芯与粉末磁芯综述软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。
随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低碳钢制造电机和变压器，在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。
到20世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。
到20年代，无线电技术的兴起，促进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。
从40年代到60年代，是科学技术飞速发展的时期，雷达、电视广播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高，生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。
进入70年代，随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展，研制出了磁头用软磁合金，除了传统的晶态软磁合金外，又兴起了另一类材料一非晶态软磁合金。
目录一、组成与分类 (1)二、材料特性 (3)三、磁芯材料的基本参数 (4)四、主要性能指标 (7)五、磁芯的形状 (8)六、主要应用 (9)铁氧体磁芯与粉末磁芯综述一、组成与分类⑴1•铁氧体磁芯铁氧体是一种暗灰色或者黑色的陶瓷材料。
铁氧体的化合物是MeFe2O4，这里Me代表一种或几种二价的金属元素，例如，锰、锌、镍、钻、铜、铁或镁。
这些化合物在特定的温度范围内表现出良好的磁性能，但是如果超出某个温度值，磁性将失去，这个温度称为居里温度（TQ。
铁氧体材料非常容易磁化，并且具有相当高的电阻率。
这些材料不需要像硅钢片那样分层隔离就能用在高频的应用场合。
高频铁氧体磁性材料主要可分为两大类：锰锌（MnZn）铁氧体材料和镍锌（NiZn）铁氧体材料。
比较而言，NiZn材料的电阻率较高，一般认为在高频应用场合下具有较低的涡流损耗。
但是最近的研究表明，如果颗粒的尺寸足够小而且均匀，在几兆赫兹范围内MnZn 材料显示出较NiZn材料更为优越的特性，例如，TDK公司的H7F 材料以及MAGNETICS公司的K材料就是采用这种技术，适用于兆赫兹工作频率下工作的新型铁氧体材料。
磁芯形状种类丰富，有E、I、U、EC、ETD 形、方形（RM、EP、PQ）、罐形（PC、RS、DS）及圆形等。
什么是磁性材料
什么是磁性材料磁性材料是一类具有磁性的材料，其在外加磁场作用下会产生磁化现象。
磁性材料广泛应用于电子、通信、医疗、能源等领域，是现代社会中不可或缺的重要材料之一。
本文将从磁性材料的基本特性、分类、应用以及发展趋势等方面进行介绍。
首先，磁性材料的基本特性。
磁性材料具有磁化特性，即在外加磁场作用下会产生磁化现象。
根据磁化特性的不同，磁性材料可分为铁磁材料、铁氧体材料、永磁材料和软磁材料等几类。
铁磁材料在外加磁场下会产生明显的磁化，而铁氧体材料具有较高的磁导率和电阻率，因此在高频电路中得到广泛应用。
永磁材料则具有自身较强的磁化特性，常用于制作永磁体。
软磁材料则具有较低的矫顽力和磁导率，适用于变压器、电感器等领域。
其次，磁性材料的分类。
根据磁性材料的不同特性和应用领域，可以将其分为多种类型。
例如，按照磁性材料的组成成分可分为金属磁性材料、合金磁性材料和氧化物磁性材料等；按照磁性材料的磁性能力可分为软磁材料和硬磁材料；按照磁性材料的应用领域可分为电子器件用磁性材料、电机用磁性材料和传感器用磁性材料等。
再者，磁性材料的应用。
磁性材料在各个领域都有着重要的应用价值。
在电子器件中，磁性材料被广泛应用于制作电感、变压器、磁头等元器件；在电机领域，永磁材料被应用于制作各种类型的电机，如风力发电机、电动汽车驱动电机等；在通信领域，磁性材料被应用于制作微波器件、天线等；在医疗领域，磁性材料被应用于制作医疗设备，如核磁共振成像设备等；在能源领域，磁性材料被应用于制作发电机、电池等。
最后，磁性材料的发展趋势。
随着科学技术的不断进步，磁性材料的研究和应用也在不断发展。
未来，磁性材料将更加注重环保、节能、高效的特性，以适应社会对清洁能源和高效能源的需求。
同时，磁性材料的微纳米化、多功能化、智能化也将成为发展的趋势，以满足各种领域对材料性能的要求。
总之，磁性材料作为一类具有磁化特性的材料，在现代社会中具有重要的应用价值。
通过对磁性材料的基本特性、分类、应用和发展趋势的介绍，相信读者对磁性材料有了更深入的了解，也为今后的研究和应用提供了一定的参考。
磁性材料的基础知识讲座剖析课件
随着温度和磁场强度的变化，材料的磁导率和磁阻也会产生变化， 呈现出一定的非线性特征。
磁化强度与磁感应强度
01
02
03
磁化强度
指材料内部磁矩的矢量和 ，衡量材料被磁化的程度 。
磁感应强度
指磁场中某点磁场的强弱 和方向，与磁化强度密切 相关。
两者关系
在磁性材料中，磁感应强 度和磁化强度之间存在一 定的关系，可以通过物理 公式进行描述。
化学气相沉积法制备的磁性材料具有高纯度、高密度、高性能等特点，广泛应用于 磁记录、传感器等领域。
化学气相沉积法的优点是可控制膜层的成分和厚度，且工艺温度低、可制备形状复 杂的制品。缺点是设备成本高、工艺时间长，且需要严格控制反应条件。
溅射法
溅射法是一种制备磁性材料的方法，通 过将靶材置于真空室内，利用高能粒子 轰击靶材表面，使靶材原子或分子溅射 出来并沉积在基材上形成薄膜。
元素掺杂
通过在磁性材料中掺入其他元素，以改变其磁学性质。例如，通过掺入稀土元 素，可以提高磁性材料的磁能积和剩磁。
热处理与磁场处理
热处理
通过控制加热和冷却过程，改变磁性材料的晶体结构和相变 ，从而优化其磁学性能。例如，通过控制热处理条件，可以 提高磁性材料的矫顽力和稳定性。
磁场处理
在磁场中处理磁性材料，可以改变其内部的磁畴结构和磁矩 方向，从而优化其磁学性能。例如，通过磁场处理，可以减 小磁性材料的磁损耗和提高磁导率。
磁性材料的基础知识讲座剖析课件
目录
• 磁性材料概述 • 磁性材料的物理性质 • 磁性材料的制备工艺 • 磁性材料的性能优化 • 磁性材料的发展趋势与挑战
01
磁性材料概述
定义与特性
1 2
磁性材料
这类材料的特点是在外加磁场作用下会发生机械形变，故又称磁致伸缩材料，它的功能是作磁声或磁力能量 的转换。常用于超声波发生器的振动头、通信机的机械滤波器和电脉冲信号延迟线等，与微波技术结合则可制作 微声（或旋声）器件。由于合金材料的机械强度高，抗振而不炸裂，故振动头多用Ni系和NiCo系合金；在小信号 下使用则多用Ni系和NiCo系铁氧体。非晶态合金中新出现的有较强压磁性的品种，适宜于制作延迟线。压磁材料 的生产和应用远不及前面四种材料。
感谢观看
磁性材料的应用——变压器
磁性材料是生产、生活、国防科学技术中广泛使用的材料。如制造电力技术中的各种电机、变压器，电子技 术中的各种磁性元件和微波电子管，通信技术中的滤波器和增感器，国防技术中的磁性水雷、电磁炮，各种家用 电器等。此外，磁性材料在地矿探测、海洋探测以及信息、能源、生物、空间新技术中也获得了广泛的应用。磁 性材料的用途广泛。主要是利用其各种磁特性和特殊效应制成元件或器件；用于存储、传输和转换电磁能量与信 息，或在特定空间产生一定强度和分布的磁场；有时也以材料的自然形态而直接利用（如磁性液体）。磁性材料 在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用。
③存在着磁饱和现象，即B随H增大而增大，但增大到一定值Bs后，就不再随H而增加。BS就是该磁性材料的 饱和磁感应强度。出现饱和现象的原因是因为H达到一定值后所有磁畴的磁矩都转到磁场方向。由于这个原因，B 和H便不成线性关系，因而导磁率也不是常数，而是和磁场强度有关。
④存在磁滞现象。即磁感应强度的变化滞后于磁场的变化。
矩磁和磁记录材料
主要用作信息记录、无接点开关、逻辑操作和信息放大。这种材料的特点是磁滞回线呈矩形。
具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收、场移、相移、双折射和自旋波等效应。 据此设计的器件主要用作微波能量的传输和转换式）、衰减 器、相移器、调制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展中的磁表面波和静磁波器件（见微波铁氧体器 件）。常用的材料已形成系列，有Ni系、Mg系、Li系、YlG系和BiCaV系等铁氧体材料；并可按器件的需要制成单 晶、多晶、非晶或薄膜等不同的结构和形态。
磁性材料(概述与应用)
您对磁究竟了解多少？？？
静磁学现象？ 磁性来源？ 磁性材料？非磁性材料？ 磁的分类？ 磁的应用？
磁=>>吸铁石 ？!
生活中的常识问题-1
磁性是物质一种 比较少见的只在少数 地方得到应用的现象 呢？还是一种存在非 常普遍应用非常广泛 的现象呢？
所有物质都有磁性吗？
具有铁磁性的金属有铁、钴、镍等，铁磁质的应用最广泛， 特别是在信息的记录和存储方面（磁带、计算机存储器）
材料是否具有铁磁性取决于两个因素：
原子是否具有未成对电子，即自旋磁矩贡献的净磁矩(本 征磁矩)
原子在晶格中的排列方式
铁、钴、镍等过渡元素都具有未成对的3d电子。 分别具有4、3和2的净磁矩。 铁、钴、镍金属在室温下具有自发磁化的倾向（交换作用）。 形成相邻原子的磁矩都向一个方向排列的小区域，称为磁畴。
物质内部原子、分子中的每个电子参与 两种运动，一是轨道运动，即电子绕原子 核的旋转运动，其运动会形成一个电流， 进而会产生一个磁矩，称为轨道磁矩；二 是电子的自旋运动，相应地也会产生一个 磁矩，称为自旋磁矩。一个分子中所有电 子的各种磁矩之总和构成这个分子的固有 磁矩Pm，称为分子磁矩，这个分子固有磁 矩可以看成是由一个等效的圆形分子电流i 产生的。
1921：奥地利，泡利提出玻尔磁子作为原子 磁矩的基本单位。 ，康普顿提出电子也具有 自旋相应的磁矩。
1928：英国，狄拉克用相对论量子力学完美地解 释了电子的内禀自旋和磁矩，并与德国物理学家 海森伯一起证明了静电起源的交换力的存在，奠 定了现代磁学的基础。
1936 ： 苏 联 ， 郎 道 完 成 了 巨 著 “ 理 论 物 理 学 教 程”，其中包含全面而精彩地论述现代电磁学和 铁磁学的篇章。
(完整版)磁性材料(概述与应用)
1928：英国，狄拉克用相对论量子力学完美地解 释了电子的内禀自旋和磁矩，并与德国物理学家 海森伯一起证明了静电起源的交换力的存在，奠 定了现代磁学的基础。
1936 ： 苏 联 ， 郎 道 完 成 了 巨 著 “ 理 论 物 理 学 教 程”，其中包含全面而精彩地论述现代电磁学和 铁磁学的篇章。
对于电子壳层被填满的物 质，原子磁矩为零。在外 磁场作用下，电子运动将 产生一个附加的运动（由 电磁感应定律而定），感 生出与H反向的磁矩。
实例：惰性气体、许多有机化合物、某些金属（Bi、Zn、Ag、Mg）、非金 属（如：Si、P、S）
抗磁质的几点说明：
任何物质都具有抗磁的本性。 物质具有抗磁的本性并不是一定会呈现出抗
顺磁质的几点说明：
顺磁质磁化强度随外磁场的增大而增大，但很难达到磁 饱和，只有当温度趋近热力学零度时，才能使顺磁物质 的原子磁矩沿外磁场呈完全规则取向。
金属的顺磁性与抗磁性
价电子……固有磁矩….顺磁性 正离子
抗磁性？ 顺磁性？
3、铁磁性 在较弱的磁场作用下就能产生很强的磁化强度。在外磁场除去后 仍保持相当大的永久磁性，具有磁滞现象。铁磁体在温度高于居 里温度后变成顺磁体。
您对磁究竟了解多少？？？
静磁学现象？ 磁性来源？ 磁性材料？非磁性材料？ 磁的分类？ 磁的应用？
磁=>>吸铁石 ？!
生活中的常识问题-1
磁性是物质一种 比较少见的只在少数 地方得到应用的现象 呢？还是一种存在非 常普遍应用非常广泛 的现象呢？
所有物质都有磁性吗？
铁-吸铁石，哪个有磁性？ 水 铜 铝
磁性材料基础知识-ppt课件
求其轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小.
Idl
r
dB
B
o
R
p B
x
*
x
I
dB 0
4π
Idl r2
解: 根据对称性分析
毕奥—萨伐尔定律的应用2
Idl
sin R
R
o
r
x
dB
*p x
r2 R
B0I
4π
r 2 x2
sindl
l r2
dB x
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Idl r2
dB xdsBin4 π 0Isri2 n dl
0I dl
2πR l
I B
dl
oR
l
l 设 l 与 I 成右螺旋
关系
3.3 安培环路定理-应用
求载流螺绕环内的磁场 （已知 n N I）
1） 对称性分析；环内 B 线为同心圆，环外 B 为零.
2 ）选 回路(顺时针圆周) .
lB d Bl 2 0π NR I B 0 NI
2π R
d
令L2πRB0NIL
内部交流报告
磁性材料基础知识
提纲
1 磁性材料的发展简史
2 磁学基本常识
磁性来源 磁学基本概念 磁性材料分类
3 电磁学主要定律-恒稳/交变磁场
4 磁性材料性能分析
5 磁性材料应用实例
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
一、磁性材料发展简史（续）
• 1946年 Bioembergen发现NMR效应 • 1948年 Neel建立亜铁磁理论
11磁性材料金属磁性材料部分
条件 ：固溶度随温度、成份、压强变化。
2、分类
连续脱溶
不连续脱溶
3、脱溶过程
α GP区 θ “ θ‘ θ
α：母相
GP区：溶质原子偏聚区
θ‘ 、θ“：过渡相 θ：新相
平衡相：应变能最小，界面能最高；
过渡相；应变能居中而偏高，界面能居中而偏低
GP区：界面能和应变能较小
4、脱熔对磁性合金的影响
⑴、金属软磁合金
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：
f=c-p+n f=c-p+1（常压）
f：自由度数 c：组元数 p：平衡时相数 n：外界条件可变的数目
应用：
分析系统中最多能有多少相可以平衡共存 分析结晶是在恒温还是在一定温度范围内进行 例如：二元系合金，C=2，令f=0，则p=3（三个平衡相）
同素 异晶 转变 共晶 转变
共析 转变
包晶 转变
包析 转变
相图型式
转变式 说明
L L+α α
L γ L+γ α α+γ
L→α γ→α
一个液相 L 在一定温度范 围内转变为同一成分的固 相α 一个固相在一温度范围内 转变为成分相同的另一固 相α
L α
恒温下由一个液相 L 同时 β L →α+β 转 变 成 两 个 成 分 不 同 的 固
§2.1铁磁金属和合金的结构和磁性
一、铁磁金属的结构和磁性
（一）铁、镍、钴的晶体结构和磁性
Fe、Ni、Co的晶体结构代表金属磁性材料三种典型的、最简单的晶体结构
Fe：
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>
磁性材料 课件
键。
探究二 磁性材料与磁记录
磁性材料为什么能记录信息?录音、录像磁带上的磁性材料应该用硬 磁性材料还是软磁性材料?
提示:磁性材料在外界磁场作用下,能够被磁化,这就使我们可以利用磁 性材料记录外界磁场的信息。磁记录时,通过把声音、图像或其他信息转变 为变化的磁场,使磁带、磁卡磁条上的磁粉层磁化,这样就能在磁带或磁卡 上记录下与声音、图像或其他信息相应的磁信号;录音、录像磁带上的磁性 材料是用来作磁记录的,需要磁化后长久保持磁性,所以用硬磁性材料。
2.磁记录 (1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁 盘都含有磁记录用的磁性材料。依靠磁记录,我们可以保存大量的信息,并 在需要的时候读出这些信息。 (2)地磁场留下的记录:地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,据推测, 地磁场的强度和方向随时间的推移在不断改变,大约每过 100 万年,地磁场 南北极会完全颠倒一次。
3.磁化与退磁的实质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化 的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作磁畴。磁化前,各个磁畴磁化方向 不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用宏观上互相抵消,物体对外不显 磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴磁化方向有规律地排列起来,使 得磁场大大加强。高温下磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁 畴的排列也会被打乱,这些情况下材料就会产生退磁现象,如图所示为材料 磁化前和磁化后的情形。
1.磁化和退磁的概念 (1)磁化 缝衣针、螺丝刀等钢铁物体与磁铁接触后显示磁性的现象叫作磁化。 如图所示。
螺丝刀与磁铁接触后磁化
(2)退磁 原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的 作用,就会失去磁性,这种现象叫作退磁。
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磁性物体的
把物体置于外加磁场物体被磁化，这种被磁化的 物体称为磁性物体 根据磁铁的磁化率和符号划分性质：
抗磁性 顺磁性 弱 磁 性
物质的磁性
反铁磁性
铁磁性 强磁性 亚铁磁性
磁性材料
磁性认知的发展
• 十七世纪：英国，威廉.吉伯 ：《磁体》 • 1899年：法国，居里提出居里温度，磁性转变。 • 1905：法国，郎之万基于统计力学理论解释了顺磁性随温度的变 化。 • 1921：奥地利，泡利提出玻尔磁子作为原子磁矩的基本单位。 • 1928：英国，狄拉克用相对论量子力学完美地解释了电子的内禀 自旋和磁矩，并与德国物理学家海森伯一起证明了静电起源的交换 力的存在，奠定了现代磁学的基础。 • 1936：苏联，郎道完成了巨著《理论物理学教程》，其中包含全 面而精彩地论述现代电磁学和铁磁学的篇章。 • 1936-1948：法国，奈耳提出反铁磁性和亚铁磁性的概念。 • 1967：奥地利，斯奈特在量子磁学的指导下发现了磁能积空前 高的稀土磁体(SmCo5)，从而揭开了永磁材料发展的新篇章。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
磁性材料的分类
第四小组
概述
磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱 与基础，广泛地应用于电信、自动控制、通讯、 家用电器等领域，在微机、大型计算机中的应用 具有重要地位。 • • • • • 何为磁性物体？ 磁性物体有什么性质？ 何为磁性材料？ 磁性材料如何分类？ 每一种磁性材料有何性质与应用？
• 1991：德国，克内勒提出了双相复合磁体交换作用的理论基础， 指出了纳米晶磁体的发展前景。
磁性材料的分类
软磁
硬磁
• 按基本性能
旋磁 矩磁 压磁
磁化性
• 磁化率，表征磁介质属性的物理量。常用符号cm表示， 等于磁化强度M与磁场强度H之比引，即 M=cmH 某一物质的磁化率可以用质量磁化率χ来表示。 • 抗磁质，χ <0，其值都很小。 • 顺磁质，χ >0，室温下很小。 • 铁磁质，χ 很大，且M与H之间有复杂的非线性关系。
记忆性
• 在两个方向上的剩磁可用于表示计算机二进制中的“0”和 “1”，可作磁性记忆元件
旋磁材料
• 在高频磁场作用下，平面偏振的电磁波在铁氧体中按一定 方向传播时，偏振面会不断绕传播方向旋转的铁氧体材料。 • 主要有多晶型的和单晶型两大类 • 又称微波铁氧体。 • 多晶型按结构分，主要有：(1)尖晶石型 (2)石榴石型 (3)磁 铅石型 • 具有铁磁共振线宽小、自旋波共振线宽大、在低频段，饱 和磁化强度低和磁晶各向异性常数小、介质损耗低、稳定 性高等性能。 • 采用电子陶瓷工艺，热压烧结或氧气氛中烧结制造而成。 • 主要用于制作毫米波铁氧体器件。
非晶体磁性材料
• 缺乏晶体材料所具有的磁各向异性，导磁率高，损耗小。 也就是说，旋转磁化容易，各向磁场灵敏度高，因此，可 用来构成高灵敏度磁场计或磁通量传感器。现已相继开发 出应力ˉ磁效应式高灵敏度应力传感器、磁致伸缩效应式机 械传感器。 • 具有高电阻率(比坡莫合金高几倍)，因此，即使是在高频范 围内也能得到较小的涡流损耗和极好的磁特性，有效利用 此特性便可开发研制出磁性晶体难以实现的快速响应传感 器。 • 不存在晶粒边界、位错等晶体材料固有的缺陷，因而机械 强度高，抗化学性强。 • 直到居里温度(近似为200~500K)，其组合成分均可随意确 定。因此，可望用于开发研制快速响应温度传感器。
抗磁性
• 附加磁化强度与外磁场相反 • 对于电子壳层被填满的物质，原子磁矩为零。在外磁场作 用下，电子运动将产生一个附加的运动（由电磁感应定律 而定），感生出与H反向的磁矩。 • 实例：惰性气体、许多有机化合物、某些金属（Bi、Zn、A g、Mg）、非金属（如：Si、P、S） • 任何物质都具有抗磁的本性。 • 物质具有抗磁的本性并不是一定会呈现出抗磁性，而只有 当物质的这种抗磁因素超过其顺磁因素时，物质才呈现抗 磁性，才称为抗磁质。 • 随外磁场的增加，附加的抗磁磁矩增强，抗磁磁化强度 • 铁氧体是含铁酸盐的陶瓷氧化物 磁性材料，一般呈现出亚铁磁性。 • 剩余磁感强度Br和工作时最大磁感 应强度Bm的比值，即Br/Bm接近于1和 矫顽力较小；剩磁接近于磁饱合磁感 应强度。 • 具有高磁导率、高电阻率 • 由Fe2O3和其他二价的金属氧化物(如NiO，ZnO等)粉末混 合烧结而成。
很容易运动）
• 较低磁滞损耗，磁滞回线很窄； • 在磁场作用下非常容易磁化； • 取消磁场后很容易退磁化
软磁材料分类
• 分为金属软磁材料和铁氧体软磁 • 象软铁、坡莫合金、硅钢片、铁铝合金、铁镍合金等。 • 由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交变磁场中，如变压 器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软件磁性材料 制成。
纳米晶磁性材料
• 纳米磁性材料是指材料尺寸限度在纳米级，通常在1～10 0nm的准零维超细微粉，一维超薄膜或二维超细纤维 （丝）或由它们组成的固态或液态磁性材料。 • 当传统固体材料经过科技手段被细化到纳米级时，其表 面和量子隧道等效应引发的结构和能态的变化，产生了 许多独特的光、电、磁、力学等物理化学特能，有着极 高的活性，潜在极大的原能能量。 • 纳米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效应、超 顺磁性、宏观量子隧道效应、磁有序颗粒的小尺寸效应、 特异的表观磁性等。 • 纳米磁性材料根据其结构特征可以分为纳米相材料、纳 米粒子和纳米薄膜材料三大类。
居里定律
• 顺磁质的磁化率与绝对温度(T)成反比。 • 初称居里定律。后在1907年经法国物理学家韦斯进一步研 究，予以精确化，命名为居里一韦斯定律， • 方程：X=C/(T－Q) • 铁磁物质的转变温度称为顺磁居里温度(Q)，达到此温度， 失去铁磁性，呈顺磁性。
反铁磁性
• 在有些材料中，相邻原子或离子的磁矩呈反方向平行排列 ，结果总磁矩为零，叫反铁磁性。 • 反铁磁性物质有某些金属如Mn，Cr等，某些陶瓷如MnO ，NiO等以及某些铁氧体如ZnFe2O4等 • 以氧化锰(MnO)为例，它是离子型陶瓷材料，由Mn2+和O 2-离子组成， O2-离子没有净磁矩，因为其电子的自旋磁 矩和轨道磁矩全部都对消了；Mn2＋离子有未成对3d电子 贡献的净磁矩。 • 在MnO晶体结构中，相邻Mn2+离子的磁矩都成反向平行 排列，结果磁矩相互对消，整个固体材料的总磁矩为零。
铁磁性
• 在较弱的磁场作用下就能产生很强的磁化强度。在外磁场 除去后仍保持相当大的永久磁性，具有磁滞现象。 • 铁磁体在温度高于居里温度后变成顺磁体。 • 具有铁磁性的金属有铁、钴、镍等， • 铁磁质的应用最广泛，特别是在信息的记录和存储方面（ 磁带、计算机存储器）
铁磁质的确定因素
• 决定因素：原子是否具有未成对电子，即自旋磁矩贡献的 净磁矩(本征磁矩)和原子在晶格中的排列方式 • • • • 铁、钴、镍等过渡元素都具有未成对的3d电子。 分别具有4、3和2的净磁矩。 铁、钴、镍金属在室温下具有自发磁化的倾向 形成相邻原子的磁矩都向一个方向排列的小区域，称为磁 畴。
巨磁电阻效应
• 所谓磁电阻效应，是指对通电的金属或半导体施加磁场作用时 会引起电阻值的变化。其全称是磁致电阻变化效应。 • 1988年法国巴黎大学的肯特教授研究小组首先在Fe/Cr多层膜 中发现了巨磁电阻效应。20世纪90年代，人们在Fe/Cu，Fe/ Al，Fe/Au，Co/Cu，Co/Ag和Co/Au 等纳米结构的多层膜 中观察到了显著的巨磁阻效应 • 巨磁电阻（GMR）效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作 用时较之无外磁场作用时存在显著变化的现象 • 巨磁电阻材料：将纳米晶的金属软磁颗粒弥散镶嵌在高电阻非 磁性材料中，构成两相组织的纳米颗粒薄膜，这种薄膜最大特 点是电阻率高，称为巨磁电阻效应材料，在100MHz以上的超 高频段显示出优良的软磁特性。由于巨磁电阻效应大，可使器 件小型化、廉价，可作成各种传感器件。
硬磁材料
• 硬磁材料是指那些难以磁化，且除去外场以后，仍能保留 高的剩余磁化强度的材料，又称永磁材料。 • 剩磁高，矫顽力高，功率高
硬磁材料分类
• • • • 按来源分：金属硬磁材料和铁氧化硬磁材料 硬铁合金：铝镍钴系合金，铁铬钴系合金，稀土永磁合金 硬磁铁氧体：钡铁氧体，锶铁氧体 用途：硬磁材料主要用来储藏和供给磁能，作为磁场源。 在电子工业中广泛用于各种电声器件、在微波技术的磁控 管中亦有应用。
亚铁磁性
• 亚铁磁性在宏观性能上与铁磁性类似， 区别在于亚铁磁性材料的饱和磁化 强度比铁磁性的低。 • 成因是由于材料结构中原子磁矩不象 铁磁体中那样向一个方向排列，而是 呈反方向排列，相互抵消了一部分。
软磁材料
• 具有较高的磁导率和较高的饱和磁感应强度； • 较小的矫顽力（矫顽力很小，即磁场的方向和大小发生变化时磁畴壁
磁滞回线
• 磁滞回线表示磁场强度周期性变化时，强磁性物质磁滞现 象的闭合磁化曲线。它表明了强磁性物质反复磁化过程中 磁化强度M或磁感应强度B与磁场强度H之间的关系。 B=μ 0(H+M) μ 0为真空磁导率 • 磁滞回线是铁磁性物质和亚铁磁性物质的一个重要的特征 • 当H=-Hc时， B=0(B≈μ 0(H+M) ，所以此时M≈0)，这说 明使铁磁质完全消除剩磁需加反向磁场Hc，Hc称为矫顽力 。 • 矩形磁滞回线： 指Br/Bm>0.8的磁滞回线，这一般 可以用热处理或胁强处理材料的 方法来得到。
纳米晶磁性材料的用途
• 纳米相材料：（1）纳米微晶稀土永磁材料：可获 得高饱和磁化强度和高矫顽力的新型永磁材料。 （2）纳米微晶稀土软磁材料可开发成各种各样的 磁性器，应用于电力电子技术领域，用作电流互感 器、开关电源变压器、滤波器、漏电保护器、互感 器及传感器等。 • 纳米粒子： 磁存储介质材料；磁性液体；纳米磁性 药物；电波吸收（隐身）材料 • 纳米薄膜材料：巨磁电阻材料;磁性薄膜变压器；磁 光存储器。