磁性材料金属磁性材料部分分解.ppt

1 金属磁性材料 概述 磁学基础知识 金属磁性材料的理论基础 金属软磁材料 金属永磁材料 非晶磁性合金 第一章概述 材料主要分为金属材料、陶瓷材料和高分子材料。金属磁性材料为金属功能材的一种，由金属、合金以及金属间化合物所组成。历史悠久、种类多、应用广。特别是近年来，有重大突破，发展很快。例如：稀土永磁材料；双相纳米晶软磁材料；非晶软磁薄带；超细微粉（纳米级）。 什么是金属磁性材料？ 由金属、合金、及金属间化合物所组成的磁性材料。一般分为：金属软磁材料和金属永磁材料。 分类 原子内部结构 晶态合金 非晶态合金 磁性能特点 软磁合金 硬磁合金 矩磁合金 压磁合金（磁致伸缩材料） 金属软磁材料（HC＜800 A/M) 应用：电力工业、通讯技术、自动控制、微波技术、雷达技术及磁记录方面不可缺少的关键材料。 作用形式：①能量转换；②信息处理。 特点：在外磁场作用下才显示磁性，去掉外磁场后不对外显示磁性。 金属永磁材料 应用：精密的仪器仪表；电讯、电声器件；工业设备；控制器件； 其它器件。 作用原理 利用永磁合金在给定的空间产生一定的磁场强度； 利用永磁合金的磁滞特性产生转动矩，使电能转化为机械能。 特点 充磁后，去掉外磁场后仍可保留磁性。 第二章金属磁性材的理论基础 铁磁金属和合金的结构和磁性 相变、脱溶和失稳分解 金属软磁材料的理论基础 金属磁性材料的损耗 金属永磁材料的理论基础 金属磁性材料的织构化 §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 　　　⑵910 ℃ ＜温度＜1400℃ 面心立方, 顺磁性的γ－Fe ⑶温度＜1400℃ 体心立方 顺磁性的δ－Fe Ni: 在常压下，在熔点以温 范围内，均是面心立结 构（fcc）为铁磁性的 γ-Ni居里点为358℃ 易磁化方向为111 难磁化方向为100 Co： ⑴ 温度＜450 ℃ 简单六方结构 铁磁性的ε- Co 居里点为1117℃ 易磁化方向为0001 难磁化方向为2110和1010 ⑵ 温度＞450 ℃至熔点 面心立方γ - Co 3d过渡族元素的磁性来源 Fe、Ni、Co ： 3d电子的交换相互作用，铁磁性（2.2μB,0.6μB,1.7μB) Cr、Mn： 3d电子的直接交换相互作用，反铁磁性 Cr、Mn的合金或化合物： 3d电子的超交换相互作用，亚铁磁性或铁磁性 ㈡、稀土族元素的结构和磁性 ⑴ 结构 主要指原子序数为57（La）至71（Lu）的15个元素， 加 上性质类似的Y和Sc； 晶体结构大都为密排六方结构。 ⑵ 磁性 Gd从0K到居里温度239K只表现出纯粹的铁磁性，但磁 矩的取向随温度而变。 Gd以前的轻稀土Ce、Nd、Sm具有反铁磁性。 重稀土金属Tb、Dy、Ho、Er、Tm表现为铁磁性或亚铁 磁性。 Y、Sc、La、Yb、Lu为非磁性稀土元素，但Y、Sc、Yb 的离子具有磁矩。 二、合金的组成和磁性 ㈠、相图的作用 1、什么是相图？ 金属或合金所处的状态主要依赖于其成分和外界条件（温度、压力）的变化。相图就是用图解的形式来表示金属或合金的组织随成分、温度、压力等变化的关系。 注意：相图又称为相平衡图，反映的是合金在平衡条件下转变的规律。 2、相图的构成 单元系：成分不变，由压力-温度直角坐标平面图表示 二元系：温度、压力、成分的立体图。由于一般情况下，压力常为恒定，相图简化为温度、成分的直角坐标平面图。 三元系：（压力恒定）是一个立体图，底面呈正三角形（成分三角形），三条底边上-的含量百分数。垂直于底面的纵轴表示温度。（加图示）三角形内任何一点代表一定成分的三元合金。 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