功能复合材料磁性复合材料(课堂PPT)
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磁性功能材料(ppt 72张)
χ ：10-2-10-4
反铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
反铁磁性：
磁化率和温度的关系在涅耳点(TN)有一转折。在TN点以下 为反铁磁性,χ 随温度升高而升高。在TN以上，χ随温度 升高而下降，表现如顺磁性行为。 反铁磁性物质中有A、B两个次晶格，其原子磁矩反平行 排列，且大小相等，自发磁化强度相互抵消，总磁矩为零。
抗磁性
物 质 磁 性 分 类 与外加磁 场的关系 顺磁性 反铁磁性 亚铁磁性 铁磁性
⑴ 抗磁性
χ： －（10-5 – 10-6 ）
抗磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
抗磁性： 磁化率小于零，在外磁场的作用下产生一个与 外磁场方向相反且很小的附加磁场，其值和温 度无关。 抗磁性物质：He，Ne，Ar，H2，N2，C，Si， Ge等
（二）基本磁性参量 磁场强度(H)： 电流强度为i的电流在一个每米有N匝线圈的无 限长螺旋管轴线中央产生的磁场强度 H 为：
HNi
距离永磁体r处的磁场强度 H 为：
2 H km r / r l 0
m1为磁极的磁极强度，；r0是r的矢量单位； 磁化强度(M，σ): 单位体积磁性材料内原子磁矩的矢量和
Cr、Mn以及含有Cr、Mn的一些合金是反铁磁性的。
(4)
铁磁性
χ ：102-106
铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
铁磁性：
在不大的磁化场下，该物质有较高的磁化强度，并达到饱和 状态； 磁化率随磁场非线性变化； 饱和磁化强度随温度升高而下降，并在一定温度Tc（居里温 度）下，铁磁性消失，变成顺磁性。 铁磁性物质： ①Fe、Co、Ni等纯金属。某些稀土元素如Gd（钆gá）等 ②含Fe、Co、Ni的合金及化合物； ③某些过渡元素组成的合金。
复合材料ppt
疲劳性能与寿命预测
疲劳性能
复合材料的疲劳性能是指它们在周期性载荷下的抗断裂能力 。通过优化材料组合和结构设计，可以显著提高复合材料的 疲劳性能。例如，使用高强度纤维和优化基体树脂可以显著 提高复合材料的疲劳性能。
寿命预测
通过实验测试和分析，可以预测复合材料的使用寿命。这些 测试包括疲劳测试、环境因素测试和物理测试等。通过这些 测试和分析，可以评估复合材料在不同条件下的使用寿命， 并提供设计建议以延长其使用寿命。
复合材料ppt
2023-10-30
目录
• 复合材料概述 • 复合材料的力学性能 • 复合材料的热学性能 • 复合材料的应用领域 • 复合材料的未来发展趋势 • 复合材料的相关研究与文献综述
01
复合材料概述
定义与分类
复合材料定义
由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法组合成的新型材料 。
复合材料分类
根据组合成分的性质和比例，复合材料可分为金属基复合材料、非金属基复 合材料和纳米复合材料等。
复合材料的性能特点
性能可设计性
可以根据使用要求设计复合材料的性能，如强度、刚度、耐腐 蚀性等。
性能优势
可以发挥不同材料的优点，实现单一材料无法达到的性能。
性能可调整性
可以通过调整各组分材料的比例和制备工艺来调整复合材料的 性能。
连接器
复合材料也被用于制造连接器，如USB连接器等。
电池外壳
复合材料还可以用于制造电池的外壳，如锂离子电池的外壳等。
05
复合材料的未来发展趋势
高性能复合材料的研发
01
研发具有更高强度、韧性和耐 高温性能的高性能复合材料， 以满足现代工程和工业制造的 需求。
02
磁性功能材料培训课件
（二）电工钢（Fe-Si合金）
Fe-Si合金主要指低C（C≤0.015%，最好是≤0.005%与低 Si（Si+Al≤1%） 和Si含量在0.5%-6.5%范围内的Fe-Si软 磁合金。
（C<0.02%，Si: 1.5%～4.5%的合金）
Fe-Si相图
Si在Fe的溶解度为15%，存在、、（FeSi）、 （Fe5Si3）相。只有是铁磁性的。 BCC结构，<001>方向易磁化方向，<111>难磁化 方向
第二章 磁性功能材料
第二节 软磁材料
2.1 概述 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2. （一）发展历史 （二）定义，基本要求 （三）分类 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
0.20
Al
0.55 0.20~0.5
5
磁性等级
普通 高级 特级 超级
牌号
DT3、DT4、DT5、DT6、DT8 DT3A、DT4A、DT5A、DT6A、DT8A
DT4E DT4C、DT6C
表2-4 国产电工纯铁的磁性（YB200-75）
Hc/ A·m-1 不大于
96 72 48 32
μm 不小于
再结晶退火
用途：直流电机和电磁铁铁芯，继电器铁芯，永久磁 路中的导磁体和磁屏蔽，电话中磁屏蔽，电机中用以 导引直流磁通的磁极等。
直流电机铁 芯
2.1 概述 2.2 电工纯铁和电工钢 （一）电工纯铁 （二）电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
功能材料ppt
功能材料ppt功能材料是指能够提供特定功能或满足某种需求的材料。
它可以是单一材料，也可以是复合材料。
下面是一个关于功能材料的700字ppt：功能材料一、什么是功能材料功能材料是指具备特定功能的材料，它能够通过调整其结构或组成，以实现特定的功能或满足特定的需求。
功能材料的种类繁多，涉及到生活、工业、医疗等各个领域。
二、功能材料的分类1. 磁性材料：具有磁性的材料，如铁、镍、钴等。
它们可以用于制造电磁器件、电力传输设备等。
2. 光学材料：具有特殊光学性质的材料，如玻璃、透明塑料等。
它们可以用于制造光学仪器、眼镜等。
3. 感光材料：可以对光进行感光作用的材料，如胶片、感光纸等。
它们可以用于摄影、印刷等领域。
4. 导热材料：具有良好导热性能的材料，如铝、铜等。
它们可以用于制造散热器、导热片等。
5. 消音材料：具有吸音降噪功能的材料，如吸音板、隔音墙等。
它们可以用于减少噪音污染。
6. 防腐材料：具有防腐蚀性能的材料，如防腐涂料、防腐塑料等。
它们可以用于延长材料的使用寿命。
7. 温敏材料：具有温度敏感性的材料，如形状记忆合金、热敏墨水等。
它们可以用于制造智能材料、智能传感器等。
三、功能材料的应用案例1. 纳米材料：具有特殊的物理、化学性能，可以用于制造高效能源、高性能储存材料等。
2. 高分子材料：具有良好的机械性能和化学稳定性，可以用于制造高强度纤维、耐腐蚀管道等。
3. 陶瓷材料：具有优异的耐高温性能和绝缘性能，可以用于制造高温炉具、电子器件等。
4. 光电材料：具有光电特性的材料，如太阳能电池、LED材料等。
5. 生物材料：具有与生物组织相容性的材料，可以用于制造人工器官、生物传感器等。
四、功能材料的发展趋势1. 多功能化：功能材料将越来越具备多种功能，能够满足不同需求。
2. 绿色环保：功能材料将更加注重环保和可持续性，减少对环境的影响。
3. 高性能化：功能材料的性能将不断提高，以满足更高要求。
4. 智能化：功能材料将具备更高的智能性，可以根据环境或需求自动调节。
新功能磁性材料及其应用PPT课件
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第11页/共37页
顺磁性、强磁性、其热磁曲线和磁滞回线
第12页/共37页
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不同的铁磁材料， 磁化曲线有很大的差异， 软磁材料的矫顽力Hc只 有1 A/m量级，而一般 的硬磁材料矫顽力Hc在 10 A/m以上，正是利用 这一点，做出了许多功 能各异的磁性材料
磁化曲线，磁滞回线
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第34页/共37页
热磁发电材料
第35页/共37页
谢 谢！
第36页/共37页
感谢您的观看！
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Magnetic refrigeration
Magnet
Magnet
T
T+ΔT
S
N
ΔQ
ΔQ
Absorb heat
T-ΔT
Adiabatic ΔTad Isothermal ΔSm
N
T
S
Superconducting(0-20 T) Electromagnet (0 - 4 T) Permanent magnet (0- 2 T)
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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。
质内的磁感应轻度 B 定义为 B 0 H M
磁化率 x=M/H 反映了物质磁化的难易程度，
根据磁化率的大小，物质可分为抗磁性、顺磁性、 反铁磁性、铁磁性、亚铁磁性五大类
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顺磁性、强磁性、其热磁曲线和磁滞回线
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不同的铁磁材料， 磁化曲线有很大的差异， 软磁材料的矫顽力Hc只 有1 A/m量级，而一般 的硬磁材料矫顽力Hc在 10 A/m以上，正是利用 这一点，做出了许多功 能各异的磁性材料
磁化曲线，磁滞回线
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热磁发电材料
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谢 谢！
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Magnetic refrigeration
Magnet
Magnet
T
T+ΔT
S
N
ΔQ
ΔQ
Absorb heat
T-ΔT
Adiabatic ΔTad Isothermal ΔSm
N
T
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Superconducting(0-20 T) Electromagnet (0 - 4 T) Permanent magnet (0- 2 T)
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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。
质内的磁感应轻度 B 定义为 B 0 H M
磁化率 x=M/H 反映了物质磁化的难易程度，
根据磁化率的大小，物质可分为抗磁性、顺磁性、 反铁磁性、铁磁性、亚铁磁性五大类
材料的磁性能与磁性功能材料幻灯片PPT
磁畴壁示意图
居里温度：对于所有的磁性材料来说，并不是在任何温
度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一个临界温度 Tc，在这个温度以上，由于高温下原子的剧烈热运动， 原子磁矩的排列是混乱无序的。在此温度以下，原子磁 矩排列整齐，产生自发磁化，物体变成铁磁性的。
应用举例：〔电饭煲的控制〕
磁学根本概念：
材料的磁性能与磁性功能 材料幻灯片PPT
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磁学初步认识：
• 磁学现象的两个根本命题：
3、铁磁体，χ为很大的正数，在较弱磁场作用下可 以产生很大的磁化强度，如铁、钴、镍。
4、亚铁磁体，χ处于铁磁体与顺磁体之间，即通常 所说的磁铁矿、铁氧体等。
5、反铁磁体， χ为小正数，高于某一温度时其行为 与顺磁体相似，低于某一温度磁化率与磁场的取向有 关。
铁磁性材料 M
亚铁磁性材料
顺铁性材料 反铁磁性材料 H
• 1 磁及磁现象的根源是电流，或者说是电 荷 的运动。
• 2 所有的物质都是磁性体
电流(或运动电荷)
磁场 电流(或运动电荷)
安培分子电流学说： 组成磁铁的每个分子都具有一个小的分 子电流，经过磁化的磁铁其小分子电流 都定向规那么排列。
现代科学认为物质的磁性来源于组成物质中 原子的磁性： 1 原子中外层电子的轨道磁矩 2 电子的自旋磁矩 3 原子核的核磁矩
抗铁磁性材料
五种磁体的磁化曲线示意图
磁饱和性
磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当 外磁场(或鼓励磁场的电流)增大到一定程度时，全部 磁畴都会转向与外场方向一致。这时的磁感应强度将 到达饱和值。
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
dB 0
4π
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
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另一方面，因为色调信号和声音信号是 低频，在磁性层深部才变弱。所以适当地搭 配上层与下层的厚度及矫顽力可得到比只使 用一种磁性材料的磁性层更高的输出功率。
这样，不同波长都提高了输出功率，可 获得更清晰的图像和声音。
然而这种双层结构给涂敷技术提出更高 的要求，不是常规涂敷方法能实现的。
其中，高聚物使用较为普遍，常用的 有环氧树脂、尼龙和橡胶等材料。
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永磁复合材料的制造方法常采用模压、 注塑、挤压等工艺技术。
对于软金属粘结工艺来说，由于它较为 复杂，因此除磁体要求在较高温度下(＞200 ℃)使用外，很少采用这种金属基复合磁体。
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很显然，与高密度的金属磁体或陶 瓷磁体(铁氧体)相比，复合磁体的优良加 工性能是以牺牲一部分磁性能为代价的。
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2.6.3 叠层结构对磁带性能的影响 在现有材料基础上，为了进一步提高记
录密度，就应考虑在叠层结构上的优化。
一般对于粉状磁性材料，先制造以适当 高分子为粘结剂的涂料，然后把该涂料用适 当的方法进行涂敷、干燥，制造出如下图所 示的一种层压薄片，这就是记录磁带。显然， 它属于叠层型的功能复合材料。
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通常较大尺寸的金属软磁材料，其相对 磁导率 r 随驱动频率的增大而急速下降， 如下图所示：
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Fe--Si---Al粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变化
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如果把软磁材料（例如Fe--Si--A1合金） 制成粉末，表面被极薄的A12O3层或高聚物 分隔绝缘，然后热压或模压固化成块状软 磁体，则
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Co-Ni合金薄膜磁带是基于将来需记录信 号的波长可能向短波长方向发展的角度出发而 设计和构思的。
短波长的磁场由于波及的深度浅，考虑到 厚度损失的问题，那么0.2um程度的超薄膜是 最理想的。要制造这样的超薄膜，真空蒸镀法 是适合的。
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此外，磁性材料具有较好的性能，本 身就可以提高记录密度。各种磁性粉末的特 性如下表所示
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从图A、B、D曲线看出，它的r值在相当宽 的驱动频率范围内不随交变场频率的升高而下降， 从而保持在一个较平稳的恒定值。
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这种复合软磁材料的相对磁导率r值可 由下式描述:
r(cd)/d (2c)
式中d、c和分别表示金属粒子尺寸、 块状金属相的磁导率和包覆层厚度。
BaO ·Fe2O3或SrO ·Fe2O3 第一代稀土复合永磁材料 第二代稀土复合永磁材料 第三代稀土复合永磁材料
磁粉颗粒大小是影响磁性复合材料性能的重 要因素。
铁氧体和SmCo5类粉体的矫顽力是由磁体内部的晶粒形 核机制所控制，因此，当磁粉颗粒尺寸大小接近或等于单畴 尺寸大小时，其矫顽力明显提高，抗外界干扰能力明显增大。
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磁性材料
-Fe2O3 Co- -Fe2O3
在考虑能够实现高密度、长期保存、高 输出时，大致有两方面的考虑，一是磁性材 料的种类，二是以磁性层为中心的叠层结构 的构成。
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2.6.2 磁性记录介质的性能
作为记录介质的强磁性材料，主要性能指标是 矫顽力Hc和剩余磁化强度Mr的大小。
这两个性能指标不仅受磁性材料种类的影响， 也受颗粒的大小和形状的影响。
磁性材料
-Fe2O3 Co- -Fe2O3
金属Fe Co-Ni 合金
Mr/T (1400~1800)*10-4 (1400~1800)*10-4 (2300~2900)*10-4 (11000~12000)*10-4
Hc/A.m-1 (15.92~31.83)*103 (47.75~71.62)*103 (111.41~127.33)*103 (55.71~59.69)*103
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2.4 永磁复合材料
典型的永磁材料包括永磁铁氧体、铝 镍钴以及稀土永磁材料。
一般情况下，永磁材料的密度较高， 脆而硬，不易加工成复杂的形状。
但是，制成高聚物基或软金属基复合 材料后，上述难加工的缺点可得到克服。
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永磁复合材料的功能组元是磁性粉末， 高聚物和软金属起到粘结剂的作用。
Hc/A.m-1 (15.92~31.83)*103 (47.75~71.62)*103 (111.41~127.33)*103 (55.71~59.69)*103
表中的排列是按发展的顺序排列的。
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磁性材料
-Fe2O3 Co- -Fe2O3 金属Fe Co-Ni 合金
Mr/T (1400~1800)*10-4 (1400~1800)*10-4 (2300~2900)*10-4 (11000~12000)*10-4
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2. 2 聚合物基磁性复合材料
聚合物基磁性复合材料主要由强磁粉 （功能体） 、聚合物基体（黏结剂） 和加 工助剂三大部分组成。
2.2.1 无机磁粉功能体
磁粉性能的优劣与其组成、颗粒大小、粒度 分布以及制造工艺有关。
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1. 铁氧体磁粉 2. SmCo5类磁粉 3. Sm2Co17类磁粉 4. NdFeB
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由于复合永磁材料的易成形和良好加 工性能，因此常用来制作薄壁的微型电机 使用的环状定子，例如计算机主轴电机， 钟表步进电机等。
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复合永磁材料的良好成型性，使其适用 于制作体积小、形状复杂的永磁体。如汽车 仪表用磁体，磁推轴承及各类蜂鸣器等。
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2.3.2 磁性复合材料的分类
由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此也有 相应的软磁和硬磁复合材料。
此外，强磁性(铁磁性和亚铁磁性)细微颗粒涂 覆在高聚物材料带上或金属盘上形成磁带或磁盘 用于磁记录，也是一类非常重要的磁性复合材料， 又如与液体混合形成磁流体等。
2.3.3 磁性复合材料的应用
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随着填充比例的增加，磁导率明显偏离线性。
μr(V) = 1 + B V 2 B，磁感应强度。
对于填充两种或两种以上不同尺寸磁粉及不 同尺寸分布和形状的混杂磁性复合材料，如果其 粒子形态相似而磁性能不同，则μr 与各磁性材料
体积分数V i 的关系可表示为：
μr(V1，V2) = 1 + B1V2 2+ B2V2 2
Sm2Co17和熔融-淬火法生产的微晶NdFeB磁粉的矫顽力 是由晶粒内部畴壁钉扎所决定，其矫顽力不受颗粒大小影响， 其颗粒大小主要由填充密度和制造工艺等因素决定。
磁粉粒度分布也对磁性复合材料性能有影响。
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2.2.2 聚合物基体
分为橡胶类、热固性树脂类和热塑性树脂类 三种。
Hc/A.m-1 (15.92~31.83)*103 (47.75~71.62)*103 (111.41~127.33)*103 (55.71~59.69)*103
从表中可看出，每一次材料的重大改进都使介质 材料的磁性产生一次质的飞跃，与此同时，也使磁 记录密度获得一次大的提高。
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非磁性基体及非磁性相的比例直接影 响到材料的饱和磁化强度及剩余磁化强度， 它可用下述关系式来表达：
Mr(Ms)[0(1)2]3f
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Mr(Ms)[0(1)2]3f
其中，Mr为复合磁体的剩余磁化强度；Ms为磁 性组的非磁性相的 体积分数；f为铁磁性相在外磁场方向的取向度。
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从图中可看 磁
出，粉末尺寸越 损 小，损耗越低。 耗
因此，可以 通过调整磁性粉 末颗粒的尺寸来 调节损耗ＰL值。
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PL/kW.m-3
磁粉粒度/ um 磁损耗与软磁粉粒度的关系
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2.6 磁性记录与读出 2.6.1 磁性记录材料的工作原理
记录声音和图像，然后将其读出(再生) 的过程，如下图所示：
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复合永磁材料的功能体可看作是各类 磁体粉末（如铁氧体、铝镍钴、Sm--Co、 Nd--Fe--B等）制成的粘结磁体。
也可以选用两种或两种以上的不同磁 粉与高分子材料复合，以便得到更宽范围 的实用性能。
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2.5 软磁复合材料
电器元件的小型化，导致磁路中追求更 高的驱动频率，为此应用的软磁材料，除在 静态磁场下经常要求的高饱和磁化强度和高 磁导率外，还要求它们具有低的交流损耗PL。
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磁层
磁粉 粘结剂 添加剂
下涂层
基膜
背涂层
记录磁带的结构
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到目前为止，为提高涂敷型磁带的性 能采取了下面一些措施： (1)提高磁性层中磁性材料的填充率； (2)尽可能缩小磁性材料的颗粒； (3)缩小磁头与磁带间的空隙，防止磁损失。
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音光
电气 信号
磁性 信号
磁头
作为磁 性保留
记录材料
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磁记录再生的原理示意图
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由麦克风及摄像机将声音及光变成电 信号，再由磁头变成磁信号，从而固定在 磁记录介质上。