磁性材料的现状与未来
磁性材料之软磁铁氧体材料应用分析
磁性材料之软磁铁氧体材料应用分析【大比特导读】软磁材料，是指剩磁和矫顽力均很小的铁磁材料，如硅钢片、纯铁等，其特点是易磁化也易去磁，因此被广泛用于电工设备和电子设备，例如4G设备、网络设备以及显示器组件方面。
现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。
软磁材料，是指剩磁和矫顽力均很小的铁磁材料，如硅钢片、纯铁等，其特点是易磁化也易去磁，因此被广泛用于电工设备和电子设备，例如4G设备、网络设备以及显示器组件方面。
目前软磁材料的应用中以软磁铁氧体居多，按用途和材料可以分为四大类：锰锌功率铁氧体材料;通讯和电磁兼容(EMC)用锰锌高磁导率铁氧体材料;偏转线圈用的锰锌系铁氧体材料;射频宽带和电子干扰(EMI)抑制用镍锌铁氧体。
当下信息产业发展速度越来越快，且已经成为世界经济的重要支柱产业之一，因此作为信息产业重要基础功能性材料的软磁铁氧体也已经成为全球新材料行业的重要组成部分，而且软磁铁氧体材料的需求量势必将持续增加。
根据中国磁性材料与器件行业协会的预测，2012年我国软磁铁氧体材料的市场需求量将达到43万吨,占世界总需求量的70%。
因此软磁铁氧体材料将面临新的历史机遇。
表格1：各领域对软磁铁氧体需求量目前市场上由于3G手机、未来即将推出的4G手机和固定可视电话机的需求量增长迅猛、4C(计算机\通信\广电\内容服务)市场发展迅速、移动交换机逐步发展至小型化及无人管理化、程控交换机的快速发展，使得对高频率、小型化、高性能、低损耗和抗电磁干扰的磁性材料需求日益增加。
据工信部数据，2012年我国手机产量达到11.58亿台，同比增长4.3%，占全球出货量的50%以上。
目前我国移动电话普及率达到82.6部/百人，比2011年提高9.0部/百人;3G网络用户净增10,438万户，年净增量首次突破1亿户。
绿色照明是指通过提高照明电器和系统的效率、减少发电排放的大气污染物和温室气体。
二维材料的磁学性质与应用展望
二维材料的磁学性质与应用展望引言二维材料是一种具有纳米尺度厚度的材料，最近几年被广泛研究。
在这些材料中，磁学性质是一个重要而受到关注的方面。
这篇文章将讨论二维材料的磁学性质以及其在未来应用中的潜力。
一、二维材料的磁学性质1. 基于石墨烯的磁学性质石墨烯是最早被发现并广泛研究的二维材料之一。
尽管石墨烯本身并不具有磁性，但通过引入杂原子、施加外部电场或应变等方法，可以在石墨烯中引入磁性。
此外，石墨烯的电子结构可以通过调控外部磁场来实现。
2. 其他二维材料的磁学性质除了石墨烯，其他二维材料如过渡金属二硫化物（TMDCs）、过渡金属卤化物（TMHs）和氮化硼（h-BN）等也具有丰富的磁学性质。
这些材料的磁性取决于其晶格结构和原子排列方式，因此可以通过调控外部条件实现磁性的控制。
二、二维材料的磁学性质应用展望1. 磁性传感器和存储设备二维材料的磁学性质使其成为磁性传感器和存储设备的理想候选材料。
通过将二维材料作为传感器的敏感层，可以实现高灵敏度和快速响应的磁性传感器。
此外，二维材料的高表面积和可调控的磁性使其在存储设备中具有巨大的潜力。
2. 自旋电子学和量子计算自旋电子学和量子计算是磁性材料的重要应用领域，二维材料的磁学性质在这些领域中具有重要的作用。
通过调控二维材料的自旋结构和磁性，可以实现更低功耗和更高速度的自旋电子学器件。
同时，在量子计算中，二维材料的磁性可以被用作控制和储存量子信息的基本单元。
3. 磁性催化剂和能源存储二维材料的磁学性质也可以应用于磁性催化剂和能源存储领域。
通过调控二维材料的磁性，可以实现高效的催化反应和能源储存。
例如，通过将磁性催化剂与燃料电池结合，可以提高燃料电池的效率和稳定性。
此外，通过将磁性催化剂应用于水分解等反应中，可以实现高效的储氢和储电。
结论二维材料的磁学性质是一个受到广泛关注的研究领域。
通过调控二维材料的磁性，可以实现在磁性传感器、自旋电子学、量子计算、磁性催化剂和能源存储等领域中的各种应用。
磁性材料的最近动向和未来
此 为基 础 的热处 理 ， 添加 合金 也 能得 到各 不 向异性 粉末 。今 后 ， 希望 解 明各 向异 性 的机 理， 改善 温 度特 性 和不 可逆 退磁 率 等 。 １３ 纳 米 复合 永磁 体 ． 使 －ｅＦ３ Ｆ 、ｅＢ等 软 磁 性 相 与 Ｎ ２ｅ Ｂ ｄＦ １ ４
Ｎ ．ｅＢ系 烧结 永 磁 体 的 特性 大 大 提高 ， ｄＦ— 是 以 ＨＤ Ｒ、 米 复合 磁 体 为代 表 的粘 结 永磁 Ｄ 纳 体 的快 速进 步 。另 外 ， 铁 氧 体 磁 体 方 面 ， 在 是用 Ｉ 、ｎ或 Ｃ Ｊｚ ａ ｏ置 换 的 高 性 能 铁 氧 体 永
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２ ５美 公斤 出厂粉 末 的新 闻 ， 说 降 低 粘 据 结 永 磁体 价格 的竞 争正 在 加速 。 另一方 面 ， Ｄ ＨＤ Ｒ法 由于 能制 造 各 向异 性 粉末 ， 因而作 为 高性 能粘 结 永磁 体用 的粉 末 的制 造法 正 在实 用化 ４４ ・。 的 高 的 ４ ｎ
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维普资讯
２０ ０ ２年第 ３期
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钕铁硼年度总结报告(3篇)
第1篇一、前言钕铁硼作为一种高性能的稀土永磁材料，自20世纪80年代问世以来，凭借其优异的磁性能，广泛应用于航空航天、新能源汽车、风力发电、电子信息等领域。
本报告旨在对钕铁硼材料在2021年度的发展情况进行全面总结，分析当前市场现状，探讨未来发展趋势。
二、市场概况1. 全球市场规模2021年，全球钕铁硼市场规模达到XX亿元，同比增长XX%。
其中，中国市场份额占比超过XX%，位居全球首位。
2. 行业应用领域（1）新能源汽车：随着新能源汽车产业的快速发展，钕铁硼在电机驱动领域的应用需求持续增长。
（2）风力发电：风力发电作为清洁能源的重要来源，对钕铁硼的需求逐年增加。
（3）电子信息：钕铁硼在电子信息领域的应用不断拓展，如智能手机、电脑等消费电子产品的磁悬浮、磁性器件等。
（4）航空航天：钕铁硼在航空航天领域的应用主要集中在无人机、卫星等领域。
三、技术发展1. 材料性能提升2021年，我国钕铁硼材料性能不断提高，最高磁能积达到XX kJ/m³，矫顽力达到XX kA/m。
2. 生产工艺改进（1）熔炼工艺：采用先进的熔炼设备，提高熔炼效率和产品质量。
（2）热处理工艺：优化热处理工艺参数，提高材料性能。
（3）机械加工工艺：改进机械加工设备，提高加工精度和效率。
3. 新型材料研发（1）高磁能积钕铁硼：通过掺杂、合金化等手段，提高材料磁性能。
（2）高性能钕铁硼：针对特定应用领域，开发具有优异性能的钕铁硼材料。
四、市场分析1. 供需关系2021年，全球钕铁硼供需基本平衡，但受原材料价格上涨、产能扩张等因素影响，供需关系仍存在一定波动。
2. 价格走势受原材料价格上涨、市场需求等因素影响，2021年钕铁硼价格呈现波动上涨态势。
3. 竞争格局我国钕铁硼产业竞争激烈，主要企业包括宁波韵升、江特电机、中科三环等。
国际市场上，日本、韩国等企业也具有较强的竞争力。
五、未来发展趋势1. 市场需求持续增长随着新能源汽车、风力发电等领域的快速发展，钕铁硼市场需求将持续增长。
稀土永磁材料-钕铁硼
新材料之稀土永磁材料——钕铁硼学院：机械学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：慕铜摘要：为了探讨钕铁硼永磁材料的发展前景，发现行业存在的问题，对钕铁硼永磁材料生产和应用现状进行了分析。
结果表明，钕铁硼永磁材料将进入一个崭新的发展阶段，应用前景广阔。
关键词：钕铁硼、永磁材料、生产、应用钕，一种活泼的稀土材料，由于其这一特性而被国家所重视。
新材料产业在“十二五”发展思路中明确提出，中国未来五年将“大力发展稀土永磁、催化、储氢等高性能稀土功能材料和稀土资源高效率综合利用技术”。
在这四大应用领域中，稀土永磁发展成为规模最大、潜力最大的部分。
钕铁硼(NdFeB)属第三代稀土永磁材料，含有约30%的稀土元素(钕是主要组成成分，铽、镝等次之)，其具有质量轻、体积小和磁性强等特点，是迄今为止性价比最高的磁体，在磁学界被誉为磁王。
为此，今天我们将从以下几个方面对稀土永磁材料——钕铁硼进行简单的描述和介绍。
一、钕铁硼永磁材料钕铁硼永磁体的主要原材料有稀土金属钕,金属元素铁和非金属元素硼(有时会添加铝,钴,镨,镝,铽,镓等),一般表达式为: RE2TM14B(RE=Nd,Pr,Dy TM=Fe,Co)钕铁硼三元系永磁材料是以Nd2Fe14B化合物作为基体的,其成分应与化合物Nd2Fe14B分子式相近。
但完全按Nd2Fe14B成分配比时,磁体的磁性能很低，甚至无磁，只是实际的磁体当中钕和硼的含量比Nd2Fe14B 化合物的钕和硼含量多时(即形成富钕相和富硼相)才能获得较好的永磁性能。
基体Nd2Fe14相，这个相是磁体的主相,它的体积百分数(在炼完钢锭后已基本固定)决定了磁体的剩磁(Br)。
最大磁能积((BH)m),而成型时磁场取向就是实现它的排列分布使这一分子结构的易磁化轴(C)都沿取向方向有序排列,从而实现更高的磁性能。
富B相，富B相在基体中以一定的化合物存在,它是一个非磁相,对磁性能一般是有害的,但有富B相的存在反而使的钢锭容易破碎。
分子磁性材料的设计和应用
分子磁性材料的设计和应用近年来，分子磁性材料因其特殊的磁性性质，得到了广泛的应用和研究。
分子磁性材料是由具有磁性质的分子构成的材料，分子之间存在磁性相互作用，因此具有独特的磁学行为。
利用分子设计技术，可以合成出拥有特定性质的分子磁性材料，这也为其应用带来了更多的可能性。
一、分子磁性材料的设计与合成分子磁性材料的设计与合成是磁性材料研究的重要组成部分。
分子磁性材料的设计，主要是通过控制配位基团、拓扑结构和晶体结构等方面进行。
例如，通过引入带有芳香环和羧基的配位基团，可以增强分子磁性材料的磁各向异性；通过选择不同的配体，可以实现分子间的磁性相互作用，提高分子磁性材料的磁性能。
而分子磁性材料的合成，则是通过有机合成化学方法，将设计好的分子组装成具有二维或三维结构的晶体材料。
二、分子磁性材料的性质与应用分子磁性材料因其独特的磁学行为，被广泛应用在信息存储、传感、催化和生物医学等领域。
信息存储方面，分子磁性材料因其分子尺寸、磁性可控等特点，被认为是信息存储技术的一种重要方向。
例如，利用单个分子磁性材料，可以实现高密度信息存储和单分子级别的读取与写入。
传感方面，分子磁性材料可以作为高灵敏度的传感器。
例如，利用分子磁性材料的磁化率和磁阻效应，可以实现对于磁场、温度、压力等物理量的测量。
催化方面，分子磁性材料不仅可以作为催化剂，还可以作为催化剂的支撑材料，实现分子尺度的催化反应，提高催化剂的性能和稳定性。
生物医学方面，分子磁性材料可以用来实现肿瘤治疗、核磁共振成像等医学应用。
例如，通过将磁性材料引入肿瘤细胞中，利用外部磁场对其进行选择性诱导和控制，实现肿瘤治疗。
三、分子磁性材料的未来发展尽管在各个领域中，分子磁性材料都得到了广泛的应用和研究，但是其在一些领域中还存在困难和挑战。
例如，在信息存储领域中，分子磁性材料的制备和装配仍然存在技术难题；在生物医学领域中，分子磁性材料的生物兼容性和生物安全性也是一个必须解决的问题。
基于磁性材料的新型存储技术
基于磁性材料的新型存储技术在信息时代，数据的价值愈加凸显，而信息的存储便面临着越来越大的挑战。
传统的存储技术，如硬盘、光盘等，都存在着容量限制、寿命短、读写速度慢等问题，而这些问题也都是基于磁性材料的存储技术所能克服的。
基于磁性材料的新型存储技术，正在成为存储领域的新宠儿。
一、磁性材料的特性磁性材料是指那些能被磁场所影响的材料。
磁性材料的磁性是由其内部的磁性离子或原子的磁矩所产生的。
在外部磁场的作用下，这些磁矩会受到一定的力矩而发生方向的变化，从而产生磁性。
二、基于磁性材料的新型存储技术1. 磁性存储器磁性存储器是一种利用磁性材料来存储数据的存储设备。
目前，硬盘、软盘、磁带等存储设备就是磁性存储器的代表。
与传统的存储器相比，磁性存储器的密度更高、读写速度更快、寿命更长、价格更低。
因此，磁性存储器已成为现代电子设备不可或缺的核心组成部分。
2. 磁性随机访问存储器磁性随机访问存储器（MRAM）是一种利用磁场控制磁性材料内的电阻变化来存储数据的存储技术。
MRAM技术于20世纪80年代开始研究，但直到近年来，MRAM在存储器领域才得到广泛应用。
MRAM具有高密度、低功耗、高速度、非易失性的特点，在未来的智能手机、笔记本电脑等电子设备中将有着广泛的应用前景。
3. 磁性随机存储器磁性随机存储器（MFRAM）是一种利用自旋极化来存储数据的存储技术。
MFRAM技术的特点是具有快速的速度、高密度、低耗电和非易失性等，能够大大提高计算机的性能和效率。
未来，MFRAM技术有望在超级计算机、人工智能等领域得到广泛应用。
三、基于磁性材料的新型存储技术的优势基于磁性材料的新型存储技术相比于传统的存储技术，具有以下优势：1. 高密度：磁性材料本身具有较高的密度，因此基于磁性材料的存储技术可以实现更大容量的存储器。
2. 非易失性：基于磁性材料的存储技术存储数据的方式是通过改变磁场的方向，因此即使断电也不会丢失数据，提供更高的可靠性。
单磁极磁铁
单磁极磁铁
单磁极磁铁：应用广泛的磁性材料
【引言】
磁性材料一直以来是人类关注的热点领域之一，而其中的单磁极磁铁则是一种特殊的磁性材料。
单磁极磁铁常见于生活和科技领域，拥有广泛的应用。
本文将从材料特性、使用场景和未来发展三个方面来介绍单磁极磁铁。
【材料特性】
单磁极磁铁是一种仅有单一磁极的磁铁。
与普通的磁铁相反，它只有一个磁极而不是两个，这导致了它的吸附性能只能吸附相反两种极性的物质。
它的磁极也只能是同样的极性，这意味着如果两个单磁极磁铁相接，它们将会相斥而不是吸引。
单磁极磁铁也可以通过给普通磁铁加工得到。
【使用场景】
单磁极磁铁已广泛应用于生活和科技领域。
在日常生活中，它常见于铁磁吸附块和食品磁极，如制作自己的钢工具, 车床之类的机器上，减震垫中等等。
而在科技领域，单磁极磁铁的应用也十分广泛。
例如，它们被用于磁共振成像（MRI）系统中，帮助医生查看人体内部的结构。
此外，它们还被用于制作磁性存储介质、电机和变压器等电子设备。
【未来展望】
随着科技的日新月异，单磁极磁铁的应用也在不断拓宽。
未来，随着新型磁性材料的发展和研究，人类将会开发出新的单磁极磁铁，以应对更高质量、更高需求的生产和科学研究。
【结语】
单磁极磁铁是一种特殊的磁性材料，其独特的材料特性造就了它的广泛应用。
随着科技的发展和人类的探索，我们相信，单磁极磁铁的未来将会更加广阔。
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金属磁性材料 Fe Ni Co FeSi
磁畴和分子场理论
FeNi AlNiCo
SmCo5 FeSiB非晶态合金
Sm2Co17 Fe/Ge/Co,TMR
nm—Fe,Co 室温磁制冷(Gd)实验
Nd2Fe14B GMR, Finemet 量子磁盘，65Gb/in2 CMR,庞磁电阻效应 巨磁卡效应
非金属磁性材料
1。永磁材料
碳钢 AlNiCo;MnAl;FeCrCo;FePt;CoPt 铁氧体：Sr(Ba)Fe12O19 稀土永磁
SmCo5; Sm2Co17;Sm-Fe-N Nd2Fe14B
磁性材料的矫顽力(Hc)随时代的演化
全世界主要永磁材料的产量与产值
NdFeB
产量（T）
Ferrite
2010年永磁材料产 值对比
磁带的磁滞回线
磁性材料二大类
矫顽力随颗粒直径的变化
材料磁性分二类： 1.结构非灵敏性量,主要由组成所决定：Tc;Ms;K;λ 2.结构灵敏性量，与微结构关系密切：Hc;Br;μ;Pw
纯金属
铁磁序
γ-Fe
反铁磁序
Bethe-Slater 曲线（1930/1933）
Eex=-2JexSiSj; Jex 交换积分ra —原子间距；rd –d壳层半径
硅钢 MnZn , NiZn铁氧体 非晶态 NiFe,FeCo,CoCr薄膜 Co-Fe2O3粉体 CrO2粉体 AlNiCo SmCo,NbFeB (Sr,Ba)铁氧体
J.M.D.Coey, J.Alloys and Compounds 326(2001)2－6，
二。磁滞回线表征的磁性材 料：
永磁，软磁，磁记录，
film
美国
// film
0 .0 -0 .6
西班牙
中国
德国
-1 .2
-6
-4
-2
0
2
4
6
H (T ) 0
近10年中，每3年风电量增加1倍，2009年为
159213MW,2020年估计全球为1900GW
3MW的风力发电机需1.5T的稀土永磁
Oliver G., et al., Adv.Mater,2011,23,821
自旋系统中五种类型的交换作用
磁 性 材 料 发 展 进 程
年代 BC1400 1751 1773 1900 1905 1909 1921 1932 1935 1946 1948 1949 1951 1952 1956 1960 1967 1970 1972 1975 1976
1983 1988 1993 1994 1997
一。以磁滞回线为主要特性表征的磁性材料： 永磁，软磁，矩磁，磁记录，
二。以交叉效应为基础的磁性材料： 磁致收缩材料，磁光材料，旋磁材料，磁制冷材 料,多铁性材料,超构材料与器件，自旋电子学材 料与器件, 材料-结构与器件完美的结合成为新材料特色 磁性材料的内涵在不断的发展中。 新的磁性材料体系探索 有机磁性材料
第一代SmCo5 (60年代）；第二代Sm2Co17 (70年代）；第三代 Nd2Fe14B(80年代）； 第四代稀土永磁？
第一代 第二代 第三代 第四代
稀土永磁 晶体结构
Js(T)＝ oMs Tc (oC)
SmCo5
CaCu5型六 角晶系
1.14
Sm2Co17
六角或菱 方结构
1.25
Nd2Fe14B 四方晶系
元素
Fe
Co
Ni
Gd
居里温度(K) 1043 1404 631
289
Magnetic nitrides
Bethe-Slater-Neel curve J.M.D.Coey,P.A.I.Smith,J MMM 200,1999,405
磁性 合金
3d 3d-4f
Slater-Pauling 曲线；（巡游电子理 论）3d过渡族元素合金的磁矩随3d电子数的变化。 Heuslers: A2MnB: Co2MnSi; AMnB: NiMnSb
“磁性材料的现状与未来”
都有为
南京大学
报告提纲
一。磁性材料的基本概念 二。磁滞回线表征的磁性材料 三。交叉耦合效应的磁性材料
一。磁性材料的 基本概念
磁滞回线
Bm 基本磁学量：
Br
饱和磁化强度，Bm,Ms
剩磁
Br
矫顽力
Hc
Hc
磁导率
μ
损耗
Pw
磁能积
(BH)m
矩磁比
Br/Bm
K, λ，Tc
金属颗粒与铁氧体颗粒制备成 电性：金属与非金属
人工合成铁氧体
反铁磁理论 尖晶石铁氧体 软磁铁氧体生产 亚铁磁理论 旋磁性理论 微波铁氧体，钙钛矿磁性化合物
BaFe12O19 YIG(石榴石)，平面六角铁氧体
Fe3O4型磁性液体 CrO2,RFeO3,磁泡
铁磁
亚铁磁
3d-4f 低维 FM/AFM 耦合 交叉
磁性材料的分类与演变
从磁特性来分类，主要可分二大类：
1.6
?
低对称晶 系 1.8
727
920
320
>300
HA(T)
25-44 6.5
7
(BH)m(kJ/m3) 200(259)* 250(310) 462(512)
*(--)(BH)m理论值。
SmFeN; SmFeC； 1:12;
7 600
3:29;
纳米复合稀土永磁（BH)m(理论） >800（kJ/m3)，1988年－？？
Coey J.M.D. ,J. Alloys and compounds 326(2001)2
全球每年人平均磁性材料消耗量如下
永磁铁氧体 稀土永磁 软磁铁氧体 电工钢 非晶态磁性材料 硬盘 读出磁头 软盘 磁带
80克 1克 40克 0.25m2 几厘米 1/16th 1/8th 1/4 1m2
常用的磁性材料
氧化物磁性材料
1.铁氧体：亚铁磁序 尖晶石型：MnZn;NiZn;MgZn;…… 石榴石型: Y3Fe5O12;…. 六角晶型: M型：Sr(Ba) Fe12O9;… W;Y;Z;X型….
2.CrO2:铁磁性 3.钙钛矿型：双交换耦合型
ABO3(LaMnO3);A3B2O7;A2B’B”O6;…. 4.硫族化合物： FeCr2S4
工艺：速凝；氢爆；双合金
永磁材料在小轿车中的应用
效率（ 6-8%） 体积（ 70%） 重量（ 40%）
永磁电机与软磁芯感应电机性能对比
Oliver G., et al., Adv.Mater,2011,23,821
J (T)
近10年世界风力发电量与2009年各国所占份额
其他
1 .2 0 .6
4 7 0 oC d e p o s itio n + 5 9 0 oC a n n e a lin g