功能材料(磁性材料)课件.ppt

Fe-Cr-Co合金不但可以通过磁场热处理来提高材料的磁性能，而且也可以通过塑性变形及适当的热处理获得与磁场热处理相同的效果。但这种合金的生产工艺，特别是处理工艺复杂而严格，因而在价格上并不比AlNiCo合金低。 金属永磁材料除上述介绍的几大类外，随单畴理论的发展研制成的单畴微粉80年代已成为商品，主要有铁粉，Fe-Co粉，Mn-Bi粉。在磁记录材料中将介绍这部分内容。另外，粘结永磁材料近年来的发展速度也很快。它是由永磁材料的粉末及作为粘结剂的塑性物质制成的永磁材料，由于材料内部含有一定比例的粘结剂，所以其磁性能较相应的非粘结永磁材料显著降低。 但粘结永磁材料也有优越于其它非粘结永磁材料的方面：(1)尺寸精度高，成型后不需要再进行外形加工；(2)机械性能好：(3)磁体各部分性能均匀性好，各磁体间的性能一致性好；(4)成型性好，能制成形状复杂的，薄的和细的磁体，且容易与其它部件一体成型；(5)易于进行磁体的径向取向和多极充磁。粘结稀土永磁材料在各种粘结永磁材料中具有最高的磁性能。可用于音响器件、仪表、磁疗器械、门锁等许多方面。 近年来，微晶永磁体和纳米晶稀土永磁体的研制受到较大重视。 ① 微晶永磁体。其基本原理是在冷却过程中出现部分晶粒来不及成长就被凝固在金属液体中，或者把制成的非晶态通过控制晶化或使之出现新平衡相实现磁硬化。这样获得的永磁薄带，不仅机械性能好，而且热处理后可得到良好的磁性能； ② 纳米晶稀土永磁体。即晶粒呈纳米量级，常泛指1～100nm范围，纳米级粉料的矫顽力比通常粉末冶金粉料高6～8倍，而且又有较好的热稳定性和耐腐蚀性。 5.2.4 其他永磁材料 5.3 磁记录材料 随着科学技术的发展，信息的记录、处理、存贮传递越来越受到人们的重视。磁记录发展至今，已有百年的历史，它广泛应用于录音、录像接术；计算机中的数据存贮、处理、科学研究的各个领域，军事及日常生活中。新的磁记录技术，磁记录材料正在转化为商品。 5.3.1 磁记录原理简介 目前磁记录的模式可分为水平(纵向)磁记录，垂直磁记录及杂化磁记录三种。不管哪种模式，磁记录系统包括以下几个基本单元：换能器、存贮介质、传送介质装置以及相匹配的电子线路。 磁头是电磁转换器件，即上面所说的换能器。其基本功能是与磁记录介质构成磁性回路，对信息进行加工，包括记录、重放和消磁。信号的磁记录是以铁磁物质的磁滞现象为基础，电信号使磁头的缝隙产生磁场，磁记录介质(如磁带)以恒定的速度相对磁头运动，磁头的缝隙对着介质，见图5-7。 图5-7 纵向记录示意图 记录信号时，磁头线圈中通入信号电流，就会在缝隙产生磁场溢出，如果磁带与磁头的相对速度保持不变，则剩磁沿着介质长度方向上的变化规律完全反应信号的变化规律。换句话说，磁头缝隙的磁场使磁记录介质不同的位置产生不同方向和大小的剩余磁化强度，记录了被记录的电信号。如果已记录信号的磁带重新接近一重放磁头，通过拾波线圈感生出磁通，则磁通大小与带中磁化强度成比例。 据报导，日本每年由于电器设备中的铁芯发热损失电量80亿度，若用非晶态合金代替硅钢片，可节电3/4。此外，非晶态合金的生产工艺简单，生产过程中的能耗比生产等量的硅钢片少80％左右。由于非晶态合金电阻率较晶态材料高、所以适合在高频下使用。研究表明，比较适作变压器的非晶态合金是铁基合金，如Fe-B系及在此基础上形成的Fe-B-Si系和Fe-B-Si-C系。美国和日本在这方面做了许多研究工作。 表5-6为美国试制的15kV变压器性能与硅钢片变压器比较。用非晶态合金制做电机可使铁芯损耗降低90％左右。利用某些非晶态材料磁致伸缩系数大的特性，可以制造一些电子器件，如用Fe78Si10B12作为超声振子材料，用Fe-B系或Co-Si-B系非晶态合金制成传感器元件、开关晶体管组合成的应力传感器、漏电保护装置等。 表5-6 15kV配电变压器的性能 钴基非晶态合金不仅初始导磁率高，电阻率高，而且磁致伸缩极小，接近于零，是理想的磁头材料，目前在日本、美国已商品化。这部分内容将在磁记录材料中详述。此外，这类合金还适合作磁屏蔽材料，与通常作为磁屏蔽材料的坡莫合金相比，非晶态合金价格便宜；可织成布，容易弯曲、裁制、冲孔等，且不需要退火；从效果上看也比坡莫合金好。目前作磁屏蔽材料的非晶态合金主要是Co66Fe4(Mo, Si, B)30。 在单相钴基非晶软磁金属丝和薄带中，发现了交流磁阻抗随外加场增加而极其灵敏变化的现象，非晶丝灵敏度达12％~120％/Oe (奥斯特) ，溅射非晶薄膜的灵敏度达10