三、磁性材料.docVIP

磁性材料 物质的磁性主要有顺磁性、反磁性和铁磁性。物质分子中含有未成对电子时表现为顺磁性，这种物质在外加磁场中能产生一个附加磁场，表现较强的磁性，如等。一些不含有未成对电子的物质，在外磁场作用下产生一个与外磁场反向的小磁矩，故称反磁性，如、等。像Fe、Co、Ni及其合金，在磁场作用下原子的磁矩趋于平行排列，产生一个大的磁矩，在物质内部形成一个很强的磁场，称为铁磁性物质。 1．铁氧体 铁和其他一种或多种有关金属元素的复合氧化物，叫铁氧体。从性质看它属于半导体，通常用作磁性材料。铁氧体的结晶构造主要有三种：尖晶石型铁氧体，如，其中为等；石榴石型铁氧体，如，Y为Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu等稀土离子；磁铅石型铁氧体，如，其中可用代替。 按磁学性质和应用情况，铁氧体可分为软磁、永磁、旋磁、矩磁和压磁五种。 （1）软磁 它的代表物有Mn－Zn系、Ni－Zn系、Cu－Zn系、Li－Zn系铁氧体。它主要用于收音机、电视机、录像机、计算机、微波器、磁泡存储器、海洋环境监测以及磁生物医学等方面。 （2）永磁 永磁分为钴铁氧体、钡铁氧体、锶铁氧体。在多类电表、发电机、电话机、扬声器、电视机和微波器中，用它作恒磁体。 （3）旋磁 它是六方磁铅石型铁氧体，用于微波器件。 （4）矩磁 它是以锰铁氧体为基的Mn－Cu、Mn－Cd铁氧体和以镍铁氧体为基的Ni－Zn、Ni－Mn铁氧体。它用于计算机启动控制系统、电视及无线电通信、微波技术和雷达等领域，最主要的是用作计算的存储器。 （5）压磁 它是Ni－Co系铁氧体，能产生可供利用的超声波。 2．钴和镍 在镍、铁、钴三种磁性金属中，钴有最高的居里点（金属不再具有磁性的温度点），三者分别为770℃、350℃和1130℃。如果要磁铁在极度变化的条件下（包括高温）工作，钴钢最合适了，著名的永久磁铁便是由15％钴、5％～9％铬、1％钨和碳组成的钴钢。美国生产的钴铂磁性合金抗腐蚀性能强，还能制作电表、助听器等零件。第二次世界大战中，德国投放磁性水雷使英国舰队遭受重大损失，只要钢铁船体位于水雷磁场范围内，水雷就会马上爆炸。 透磁钢（Ni和Fe）用于制造电传输和再生声音的器械中。铝镍钴合金（Al、Ni、Fe、Co）具有高的磁性，它能吸起4000倍于本身重量的铁，可用于制电磁起重机。 3．稀土永磁体 永磁材料是在某一指定空间可以产生恒定磁场的材料。永磁体应具备高饱和磁化强度、高居里温度和很大的各向异性，三者缺一不可。1︰5型永磁体是第一代稀土永磁体，其最大磁能积（单位体积所能储存的能量）是传统永磁材料铝镍钴和铁氧体的5～10倍，使其应用领域迅速扩大。第二代产品是2︰17型的钐钴磁体。1983年日本和美国发明了钕铁硼磁体（），成为第三代产品，它的最大磁能积高，且不含贵重金属，价格较低，因此，被称为“磁铁王”，近年来迅速发展。1996年10月日本日立公司生产的，最大磁能积约为。1997年我国包头稀土研究院合成了53毫米×33毫米×26毫米、最大磁能积为（49±2）×、内禀矫顽力大于72千安/米的，并将建成年产10～100吨的生产线，标志我国稀土永磁体的研究已处于世界领先水平。目前，实验室已制得最大磁能积约为的永磁体。人们正在开发研究第四代永磁体。由于稀土永磁体优良的性能，使其在电极、医疗器械、微波通信技术、电声元件、计算机VCM磁体、仪器仪表等方面，都得到了广泛的应用。 永磁体机电产品主要包括各种类型的电动机、发电机或电磁式仪表、传感器等。每年永磁电机（特别是线型电机）产量约12亿台，主要用于汽车、办公自动化设备和家用电器中。步进永磁电机应用极广，可通过控制电路来精确调整步进位置和速度，它最先应用于石英表中。用稀土制造的有刷和无刷电机具有高功率、高效率的特点，在电力工业中有广泛应用。航天用超低温冷冻机的可动磁体式线型电机、超高层建筑减震制动用线型电机、底下空间的垂直搬运电梯用电机等，都可采用稀土永磁体。稀土永磁体刷式电机体积小、重量轻、输出功率大（20～30千瓦），可用于电动汽车。 永磁体在医疗器械上的应用范围也很广，从大型的核磁共振成像仪（MRI）到小型的外科手术器械、磁按摩器、磁疗片等都用到它。稀土永磁体的出现，使MRI设备的磁体部分小型化、轻型化成为可能，所以永磁体在MRI上的应用将是稀土永磁体最重要的应用领域之一。 在雷达、卫星通信、遥控遥测、电子跟踪和电子对抗等中使用稀土永磁体，可使器件的性能更佳。应用稀土永磁体可使扬声器和耳机中的磁路（内磁式和外磁式）结构的尺寸和质量大大减小。家用空调机、冰箱、洗衣机、烘干机和吸尘器等应用稀土永磁体，使用效果更好。 计算机硬