第5章磁性材料讲稿.ppt

磁极 一根棒状永磁体有两个磁极．即N极和S极。两 个距离为r，磁极强度(简称极强)分别为m 1和m 2 的磁极间的相互作用力为 式中r0是r的矢量单位(由N极指向S极)： μ0为真空磁导率,μ0＝4π×10-7 H/m(亨利/米)，m：的单位为wb(韦伯)。 磁矩 可以从两个方面来定义：一个圆电流的磁距定义 mm＝iS A·m 式中i是电流强度(A)，S是圆电流回线包围的面积。其方向 可由右手定则来确定。 5. 1 磁学基础－物质的磁性 磁感应强度(B ):物质在外磁场作用下，其内部原子磁矩的有序排列还将产生一个附加磁场。在磁性材料内部外加磁场与附加磁场的和，单位为T（特斯拉）或Wb/m-2。 洪德(Hund)根据光谱实验结果，总结了计算基态原子或离子角量子数L的法则．称为洪德法则。 其主要内容为：对那些次电子层(s、p、d、f、…等)末填满电子的原子或离子，在基态下，其总角量子数L，总轨道量子数N和总自旋量子数S存在如下关系： 抗磁性是由于外磁场作用下，原子内的电子轨道绕场向运动，获得附加的角速度和微观环形电流，从而产生与外磁场方向相反的感生磁矩。原子磁矩叠加的结果使宏观物质产生与外场方向相反的磁矩。由于属于此类的物质有C，Au，Ag，Cu，Zn，Pb等。 恒导磁率的获得：冷轧后于1000℃下进行再结晶退火，可以得到(001)[100]织构。再将其以50%的轧制率进行冷轧，可以生成单轴轧制型磁各向异性。对合金进行横向磁场热处理(外加磁场方向垂直于使用中的磁化方向)，可使其磁化率在很大范围内保持恒定不变。 恒导磁率合金 5. 2 软磁材料－铁芯材料 成分范围：含Ni55～75%的铁镍合金，国产恒导磁率合金牌号为1J66(Fe-w(Ni)65%)， 主要用途：恒电感器，也可用于单极脉冲变压器。 5. 2 软磁材料－铁芯材料 Bs（约1T）、磁导率和矫顽力介于高磁饱和材料和高导磁材料之间，电阻率较高。适用于较高的频率，中、弱磁场范围。1J46和1J50合金主要用于制作小功率变压器、微电机、继电器、扼流圈和电磁离合器的铁心，以及磁屏蔽罩、话筒振动膜等。1J54合金具有更高的电阻率与低的矫顽力，主要用于脉冲变压器、音频和高频通讯仪器等。低镍的Fe-Ni36%合金的Bs和电阻率ρ介于1J50和1J54合金之间，合金价格便宜，主要用于要求高Bs，而对磁导率要求不高的条件下制备高频滤波器、脉冲变压器及灵敏断电器等。 中磁饱和中磁导率合金 成分：低镍和中镍的铁镍合金，1J46、1J50和1J54 5. 2 软磁材料－铁芯材料 （五）粉芯材料 减少高频下的损耗 涡流损耗还与材料厚度的平方成正比 高频下的损耗 磁致损耗与频率成正比 涡流损耗与频率的平方成正比 主要问题 解决办法 减小铁芯材料（Si钢片）的厚度 有一定限度100KHz。 将磁性材料制成粉末，在粉末颗粒之间加上绝缘物质，用压缩成型的办法制成磁芯，使用频率可以提高到几百MHz。 粉芯型材料 粉芯产品示例 5. 2 软磁材料－铁芯材料 铁粉芯材料包括羰基铁粉、MoNiFe合金粉、FeAlSi粉等。在高温高压下，使Fe和CO发生反应，可以制成羰基铁Fe2(CO)5，然后在350℃使其分解，可以得到尺寸均匀的球状纯铁颗粒；混以适当的绝缘剂并压制成型，可作相对初始磁导率为5～20的高频低磁导率的铁芯使用。在含Mo坡莫合金的基础上加入百分之几的硫，使之脆化，然后用机械粉碎法制成MoNiFe合金粉末，与绝缘剂混合后压制成铁芯。 氧化物粉芯材料主要有Mn-Zn、Ni-Zn系复合铁氧体。Mn-Zn系。 粉末尺寸：10 mm量级 5. 2 软磁材料－铁芯材料 5. 2 软磁材料－磁记录材料 （一）磁记录介质材料 要求:材料具有高的剩余磁化强度、陡的B-H曲线、大的B/H值、微细的粒子尺寸、粒子磁性的一致性及合适的矫顽力值。 用途：磁带，磁盘等 记录方式：水平记录；垂直记录 记录介质材料：磁性颗粒（如γ-Fe2O3）涂覆在高分子基片上发展到磁性薄膜记录介质 5. 2 软磁材料－磁记录材料 γ-Fe2O3粉末 制备方法：在400℃的氢气流中将α-FeOOH的针状结晶脱水还原成Fe3O4，然后在250～300℃的空气中慢慢氧化得到保持初始α-FeOOH针状结晶特征的颗粒； 形态特征：0.6～0.8微米，长短轴比为6的针状颗粒，颗粒小记录性能好 基本性能：矫顽力19000～28000 A/m，居里点675℃。 Co的加入提高了材料的矫顽力(78000A/m)，但居里温度有所下降(520℃)。 主要采用的磁记录介质 5.