磁记录材料
磁性材料有哪些分类
磁性材料有哪些分类磁性材料具有磁有序的强磁性物质,广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。
磁性是物质的一种基本属性。
物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。
铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。
磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、银基合金和稀土合金等,后者主要是铁氧体材料。
按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。
功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。
永磁材料,经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。
对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高，矫顽力BHC(即抗退磁能力)强，磁能积(BH)即给空间提供的磁场能量)大。
相对于软磁材料而言，它亦称为硬磁材料。
永磁材料有合金、铁氧析口金属间化合物三类。
①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。
铸造合金的主要品种有:A1Ni(Co)、FeCr(Co)x FeCrMo x FeAIC x FeCo(V)(W);烧结合金有：Re-Co(Re代表稀土元素)、Re-Fe以及AINi(Co),FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo s PtCo s MnAIC.CuNiFe和AIMnAg等，后两种中BHC较低者亦称半永磁材料。
②铁氧体类：主要成分为MO6Fe2O3,M代表Ba、SnPb或SrCa、1aCa等复合组分。
③金属间化合物类：主要以MnBi为代表。
永磁材料有多种用途。
①基于电磁力作用原理的应用主要有：扬声器、话筒、电表、按键、电机、继电器、传感器、开关等。
②基于磁电作用原理的应用主要有：磁控管和行波管等微波电子管、显像管、钛泵、微波铁氧体器件、磁阻器件、霍尔器件等。
③基于磁力作用原理的应用主要有：磁轴承、选矿机、磁力分离器、磁性吸盘、磁密封、磁黑板、玩具、标牌、密码锁、复印机、控温计等。
磁记录材料和光记录材料的工作原理
磁记录材料和光记录材料的工作原理磁记录材料和光记录材料是两种常见的数据存储技术，它们通过不同的工作原理实现了信息的录入和读取。
本文将分别介绍磁记录材料和光记录材料的工作原理及其在数据存储中的应用。
一、磁记录材料的工作原理磁记录材料是指能够在外加磁场的作用下实现信息的存储和读取的材料。
其工作原理是基于磁性物质的特性，即在外加磁场的作用下，磁性物质的磁化方向会发生变化。
磁记录材料通常由磁性薄膜或颗粒组成。
在磁记录中，信息的存储是通过改变磁性物质的磁化方向来实现的。
具体而言，磁记录材料中的磁性颗粒有两种磁化方向，分别表示二进制的0和1。
通过在磁记录介质上施加磁场，可以使磁性颗粒的磁化方向发生变化，从而实现信息的存储。
当需要读取信息时，通过磁头感应磁记录材料上的磁场变化，从而获得存储的信息。
磁记录材料具有容量大、读写速度快、擦写多次等优点，因此被广泛应用于硬盘、磁带等数据存储设备中。
二、光记录材料的工作原理光记录材料是指能够使用激光光束进行信息的存储和读取的材料。
其工作原理是基于光学材料的特性，即在激光光束的照射下，光学材料的物理性质会发生变化。
光记录材料通常由感光层和反射层组成。
在光记录中，信息的存储是通过在光记录介质上形成微小的光学结构来实现的。
具体而言，感光层中的感光分子会在激光光束的照射下发生化学反应或物理变化，从而形成微小的坑或凸起，表示二进制的0和1。
当需要读取信息时，激光光束照射到光记录材料上，通过检测反射光的强弱来获取存储的信息。
光记录材料具有非接触式读写、存储容量大等优点，因此被广泛应用于光盘、蓝光光盘等数据存储设备中。
三、磁记录材料和光记录材料在数据存储中的应用磁记录材料和光记录材料在数据存储中都扮演着重要的角色。
磁记录材料主要应用于硬盘、磁带等存储设备中，它们能够提供大容量的存储空间和较快的读写速度，适用于大数据存储和高速数据传输。
光记录材料主要应用于光盘、蓝光光盘等存储设备中，它们能够提供非接触式的读写方式和较高的存储密度，适用于音视频、软件等多媒体数据的存储和传播。
《磁记录材料》课件
磁记录材料是一种广泛应用于信息存储和传输领域的材料。本课件将介绍磁 记录材料的基本概念、物理原理、性能参数、制备方法以及发展趋势。
概述
什么是磁记录材料？
磁记录材料是一种具有磁 性能的材料，用于存储和 读取数字或模拟信息。
磁记录材料的分类
磁记录材料可分为硬磁材 料和软磁材料，具有不同 的磁性能和应用特点。
磁记录材料的性能参数
矫顽 磁郁力 珀克尔效应 磁滞回线
磁记录材料须具备较高的矫顽力，以保证信 息存储的稳定性。
磁记录材料的磁场强度，决定了信息的存取 速度和容量。
磁记录材料具备的热释电效应，可改善信息 存储的可靠性。
描述磁记录材料磁场随着磁化变化的曲线， 反映了磁性能的延迟特点。
磁记录材料的制备法
磁记录材料的应用领 域
磁记录材料广泛应用于硬 盘驱动器、磁带、磁卡等 信息存储设备中。
磁记录材料的物理原理
1
磁性材料特性
磁性材料具有自发磁化和磁导率等特性，可以通过外加磁场实现信息存储。
2
磁矩和磁场
磁矩是描述磁材料磁性力量和方向的物理量，磁场是由磁材料产生的磁性力场。
3
磁性材料的磁化过程
磁性材料在外加磁场的作用下，磁矩会发生定向排列，实现磁化过程。
研发具有较高磁性能和稳定性 的新型磁记录材料，以满足不 断增长的信息存储需求。
垂直磁记录技术
采用垂直磁化方向，实现更高 的磁记录密度和稳定性。
结论
磁记录材料的发展前景
随着信息存储需求的增加，磁记录材料将继 续得到广泛应用和发展。
该领域的未来研究方向
未来的研究重点将放在磁记录材料的磁性能 提升、存储密度增加和能量效率提高等方面。
功能材料-磁性材料课件
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
3、高斯织构硅钢片
结构特点：
➢ 易磁化方向[100]与轧制方向平行 ➢ 难磁化方向[111]与轧制方向成55角
轧 [100] 制 方 向
55
[111] [110]
➢ 中等磁化方向[110]与轧制方向成90角
横向
高斯织构硅钢片具有磁各向异性，沿[100](轧制方向)磁性能最佳。
3、主要用途
直流磁场下工作的磁性元件，如电磁铁和继电器的铁芯。
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
电工用硅钢片
在纯铁中加入1.04.0%Si的铁碳硅合金。 Si的加入，提高了电阻率，从而减少涡流损耗。
1、电工用硅钢片的种类
硅钢片按生产方法、结晶织构和磁性能的分类：
电工用硅钢片
热轧非织构（无取向）硅钢片 冷轧非织构（无取向）硅钢片 冷轧高斯织构（单取向）硅钢片 冷轧立方织构（双取向）硅钢片
150·cm，为1J79铁镍合金的2～3倍。 ➢ 硬度、强度和耐磨性较高。
例如1J16的硬度和耐磨性比1J79合金高，适用于磁头等磁性器件。 ➢ 密度较低。
可以减轻磁性元件的铁芯质量。 ➢ 对应力敏感性小。
适于在冲击、振动等环境下工作。 ➢ 合金的时效性良好。
随着环境温度的变化和使用时间的延长，其磁性变化不大。
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
2、铁铝合金的主要应用
铁和铝资源丰富、价格低廉，铁铝合金的磁性能与铁镍合金类似， 同时还具有一些独特的优点，因此是铁镍合金的一种替代材料，适用于 电子变压器、磁头和磁致伸缩换能器等方面。
铁铝合金的牌号、主要成分、特点和用途
牌号 铝含量 /%
特点
主要用途
1J6
材料化学chapter3磁性材料
针状
γFe2O
3
氧 化
Fe3O
4
20
3.4 磁性记录材料
（1）几种重要的氧化物磁性材料-掺钴的氧化铁
Co离子掺杂的γ -Fe2O3中 加入，其矫顽力较高。
离子掺杂的方法对颗粒的大小和形状产生一 定的影响。如在进行Co掺杂时，具体可采取 两种方式：
一是在沉淀出FeO(OH)之前就吧钴盐加入
溶液中；
二是用氢氧化钴包围针状FeO(OH)，再做
在常态下，没有磁性的相互 作用，不显出磁性。外加磁 场时，原子磁距部分整齐的 排列起来，表现出净磁场， 磁化率为正。温度对物质的 磁性产生一定的影响。温度 升高，磁距不容易整齐排列， 显出的磁性越弱，这种规律 为“居里定律”
顺磁性物质内部， 有些原子有净磁距， 即磁距不为0.净磁 距的存在是因为原 子轨道上存在未成 对电子。
条件下，分子束中原子或分子落在清洁的 基地上，层层成膜，且可用原位装置直接 对膜进行检查。分子束外延技术可制备几 层到几十层分子厚的超薄膜。
液相外延使材料熔融为液态，在温度略 降至物种达到过饱和条件下，将清洁基片 浸入使材料外延生长于基片上，可制备铁 氧体薄膜。
33
3.6 特殊磁性材料和他们的应用
特点： ① Br高，接近饱和磁感应强度，磁 能积高，这样可以获得强的信号和弱的噪 音；② 矫顽力低，可以降低存储的功率； ③ 对环境和温度稳定；有铁氧体和合金两 类：过渡金属铁氧体(Mg, Mn)Fe2O4以及 (Li, Mg, Fe) Fe2O4;合金有Fe-Ni磁性薄膜和 Fe-Ni-Co-Mn等。
Air Aviram和Mark Ratner首先提出关于
单分子可能有电子器件的类似行为。
1998年，合成第一个具有电子器件开关
磁性材料在磁记录中的应用
磁性材料在磁记录中的应用近年来，电子产品的普及和信息化进程的不断加速，让数据存储和传输成为一项越来越重要的技术。
而磁记录技术作为目前应用最广泛、储存最大的存储技术，一直发挥着不可替代的作用。
事实上，磁记录技术主要由磁介质和磁读写头组成，磁介质的性能对磁记录过程起着决定性的影响。
因此生产高质量磁记录介质材料是磁记录技术发展的关键。
磁性材料是指当其处于磁场中时，可以表现出一定的吸引或排斥现象的材料。
目前所使用的大部分磁性材料都是氧化物磁性材料，如氧化铁、氧化镍等。
与传统的磁性材料相比，这些氧化物磁性材料具有较高的磁性能和较低的磁可逆性。
这样的优秀性质使得它们成为了磁记录技术中不可或缺的重要材料之一。
磁性材料在磁记录中主要扮演着两个角色：一是作为磁记录介质，二是作为磁读写头的材料。
今天，我们来详细介绍一下磁性材料在磁记录中的应用。
磁性材料在磁记录介质中的应用在磁记录介质中，磁性材料需要满足以下几个基本要求：一是高饱和磁通密度。
随着数字信息传输速率的提高，磁读写头的面积和磁场也需要相应地提高。
对于高密度磁记录来说，高饱和磁通密度是必不可少的。
二是低矫顽力。
由于磁记录介质的磁化过程是通过施加外部磁场来实现的，因此矫顽力越小，所需的磁场强度就越小，也就意味着读写头所施加的磁场也相对较小，降低了对磁读写头的损伤。
三是高磁导率。
高磁导率的磁性材料可以显著提高磁场的传输效率，从而提高数据存储和读取的速度以及精度。
四是化学稳定性。
为了保证磁介质的长期稳定性，磁性材料需要具有足够的化学稳定性，能够抵抗时间和环境带来的外部影响，最大限度地延长磁介质寿命。
针对这些要求，目前市场上出现的磁性材料主要是铁磁性材料、硬磁性材料和软磁性材料。
首先，铁磁性材料指的是铁、镍、钴等具有明显磁性的金属材料。
铁磁性材料在磁记录介质中的应用受到一定的限制，因为在铁磁性材料被磁化时，除了产生所需的磁化强度外，还会产生一定的铁磁晶格畸变，导致矫顽力变大，磁信号失真。
磁记录材料的特点与性能
磁记录材料的特点与性能来源：世界化工网（）1.磁记录的材料的特点（1）产品特点①记录简便，快速准确磁纪律材料的应用不需要很多的设备和严格的磁记录加工条件，投资少，，成本低，经济和社会效益高，而且对所记录的材料，能够全面而真实地记录上并立刻显示出来。
②反复使用，便于复制磁记录材料具有反磁化进行退磁的特性，可以通过消磁来消除原有的讯号和记录新的讯号。
这样的过程可以反复进行多次，林外，通过高速和热磁及其他复制凡是，使已经获得的音像，图像，数据等各种信息，可以再短短的几分钟内进行成倍的翻版复制。
③信息贮量大，记录密度高不仅单声迹可以记录很高的密度，而且通过改变记录方式和介质运行速度，就可以在同样长度和宽度上，同时记录多条磁迹，其记录密度和容量就可大为提高。
④结构小巧，重量轻随着磁记录材料制造技术的日趋成熟。
其结构越来越趋向集成化，盒式化，微型化，体积越发变小，用料省，比长大，使用时间和记录密度成几倍的提高，可以用于任何肤质和要求极为特殊的场合和环境。
⑤记录频率范围宽所记录的讯号频率包括全声频（0.2~20kHz）在内并扩展到15MHz以上，而仍能保持很高的清晰度和分辨率以及很小的畸变。
⑥记录动态范围大可以高达40dB以上，而且失真很小。
可以从满负载到0.3%的整个范围内的讯号，都能给出精确，呈线性的记录。
⑦易进行时标（频率）变换可以允许用一种速度记录信息，而用另一种速度进行重放或还原。
这也是其他记录介质不容易实现的。
⑧工作环境要求严格磁记录接着对机械振动，温度，湿度，电磁场和尘埃都较敏感，当超出所允许的范围以后，将对磁记录介质的使用和保存造成影响。
引起噪声增加，讯号输出幅度降低甚至消失。
（2）工业特点①技术密度高当代磁记录材料产品之所以能满足各种应用领域的需要，是采用机械化、自动化程度较高的技术和装备的结果。
在目前先进的磁记录材料工业生产中，从配方设计、生产制造到成型加工的中间参数和质量控制的各个环节，都采用了微机监控技术。
磁记录材料
第二节磁记录材料一、磁记录材料概述利用磁特性和磁效应输入（写入）、记录、存储和输出（读出）声音、图像、数字等信息的磁性材料。
分为磁记录介质材料和磁头材料。
前者主要完成信息的记录和存储功能，后者主要完成信息的写入和读出功能。
磁记录材料的记录原理是：在记录信息过程中，输入信息先转变为相应的电信号输送到磁头线圈中，使记录磁头中产生与输入电信号相应的变化磁场；此时紧靠近气隙并以恒定速度移动的磁带上的磁记录介质受到变化磁场的作用，从原来的退磁状态转变为磁化状态，即将随时间变化的磁场转变为按空间变化的磁化强度分布；磁带通过磁头后转变到相应的剩磁状态，从而记录下与气隙磁场、磁头电流和输入信号相应的信息。
当需要输出信息时，正好与上述记录过程相反。
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。
磁性材料主要是指由过度元素铁,钴,镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质.磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。
从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。
软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一问题、得到广泛应用。
磁性材料从形态上讲。
包括粉体材料、液体材料、块体材料、薄膜材料等。
磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。
可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。
磁带的物理原理
磁带的物理原理磁带是一种记录和存储数据的廉价、便携和可靠的介质，广泛应用于音频、视频、图像和计算机领域。
磁带的物理原理涉及磁性材料、磁头、录音和再放技术以及存储密度等多个方面。
磁带的基本原理是利用磁记录材料的磁性来存储信息。
磁性材料通常是铁氧体（Fe2O3）或金属颗粒混合物。
这些材料在受到磁场作用后可以保留磁场方向，并且能够在适当的条件下改变磁场方向。
磁记录材料被涂覆或包裹在磁带的塑料基片上。
录音和再放过程中，磁带通过一个磁头来读取和写入磁场。
磁头是由一个磁铁芯和线圈组成的磁场发射器和接收器。
当磁带通过磁头时，适当的电流通过线圈产生磁场。
这个磁场会激励磁记录材料，从而改变磁场方向。
在读取时，磁头通过感应线圈感应磁记录材料产生的磁场，将其转换成电信号，进而恢复出原始的声音或图像信息。
磁带的记录密度指的是磁带上每单位长度上可以记录的位数。
磁带的记录密度主要取决于磁头的性能和磁记录材料的性能。
磁头的性能包括磁感应强度、磁场分辨率和频率响应等。
磁记录材料的性能包括磁滞回线的宽度、矫顽力和饱和磁通密度等。
为了提高记录密度，磁带技术不断进步。
首先是提高磁头的性能，包括增加磁铁芯的磁感应强度和改进磁头设计。
其次是改进磁记录材料的性能，如缩小磁滞回线的宽度、增加饱和磁通密度和改善纳米颗粒的均匀性。
此外，磁带技术还采用了更高的线性磁化密度、更小的磁头间隙和更高的旋转速度等手段来增加记录密度。
与磁带的物理原理密切相关的一个概念是磁畴。
磁带上的每一个位都对应着一个磁畴，磁畴是磁性材料中一组被单一磁场方向所指示的微小区域。
磁畴可以通过物理或热磁方式来改变其磁化方向，从而实现数据的写入和擦除。
总的来说，磁带的物理原理是利用磁记录材料和磁头的组合，通过改变磁场方向来记录和读取数据。
磁带的记录密度取决于磁头和磁记录材料的性能，并且在技术的不断进步中不断提高。
磁带作为一种广泛应用的存储介质，在数据备份、归档和长期存储方面具有重要作用。
磁记录材料的品种及构造
磁记录材料的品种及构造
来源：世界化工网（）
1.品种
磁记录材料主要分磁带、磁盘两大类以及磁鼓、磁泡、磁光盘等。
磁带又分为录音磁带、录像磁带、计算机磁带和仪器磁带，磁盘又分为硬磁盘和软磁盘。
其中，录音磁带按使用的磁性材料又可分为：氧化铁磁带、铬带、铁铬带、铁钴带以及金届带等。
它们各有自己的优缺点，要根据具体情况来选用。
2.构造
磁记录材料的构造出了磁泡和磁光盘比较特殊之外，其余各种磁带、软磁盘、硬磁盘、滋鼓、磁卡片等，其本质结构都是一样的，均属磁表面记录介质的同构异形体。
基本上都是由信息的直接承受者、磁性记录层—磁层及其支持体——通常称为带基或盘的材料两大部分组成。
为了改变性能，有的还加有底层、保护层、润滑层、防静电层等而形成多层结构。
基本上有两大类型：一类是非连续薄膜介质(产品)、也叫颗粒型介质，统称涂布型磁记录介质，它是通过粘合剂将颗粒介质(磁粉)涂在薄膜材料(带基)上制成的另一类是连续薄膜介质(产品)，即通过一定的工艺技术(如电化学沉积、化学沉积、真空蒸发等)将铁磁性体或磁性金属、合金等附着在薄膜材料上制成的，如金属薄膜介质、氧化物薄膜介质等。
特点是纯度高，磁层内只含有单一的铁磁性材料及氧化物，而不像徐布型介质那样会有众多的诸如粘合剂、助剂等高分子化工材料和其他有机物质。
在日常生活中所使用的磁记录系统，大都使用颗粒磁记录介质，而金属薄膜介质只用于一些特殊的情况。
磁记录原理
磁记录介质硬磁材料和软磁材料：磁场强度H，使磁性材料产生一定的磁化强度M。
外加磁场强度变回0时，对应的磁化强度值Mr称为剩余磁化，磁化强度为0时，对应的磁场强度Hc称为矫顽力。
硬磁材料：矫顽力大的磁性材料。
也就是，即使去掉磁场，仍有很大剩磁的材料。
如磁铁，磁记录材料（磁盘）。
软磁材料：矫顽力很小的磁性材料。
去掉磁场几乎没有多少剩磁。
如磁头，变压器铁芯。
磁盘：磁盘高速旋转，磁头可作径向移动，磁头停在某一个位置，就可对磁盘的某一磁道进行读写。
磁盘有软磁片和硬磁片之分，有单磁片和多磁片之分，每个磁片有单面和双面之分。
磁记录信息的记录与再现：记录：记录电流足够大，产生的磁场强度能克服磁介质的矫顽力，就能在其表面产生一个磁化区域，它的方向由N极（+极）指向S极（-极）。
再现：要想把磁化状态转化为电信号，根据法拉第电磁感应定律，感应的电动势：e = - (dφ/dt)。
磁头的线圈为N匝时，可认为磁通量φ通过线圈N次，这时的电动势为：挲在磁记录中，读取的不是介质上的磁化结果，而是读取磁化的变化。
可以说记录过程是安培定律的实际应用，再生过程是法拉第定律的实际应用。
01信号的记录与再现实例：数字（0，1）磁记录的记录方式和编码方式1．记录密度：磁道上单位长度（通常指1英寸）上能记录的二进制数据位的数量。
位密度越高，磁盘存储容量越高，存取速度越快，位价格降低。
2．自同步能力：由于磁盘机械装置的离散性，特别是磁盘转速的误差，使读出信号峰值位置产生漂移，在无自同步提取数据位时极易发生误码。
对于串行存储的数据位，只要丢掉一位就会造成整个存储失败。
存储数据的磁盘要求有尽可能高的存储密度和一定的自同步能力。
就要采用相应的记录方式和编码方式。
记录方式：一．归零制（RZ）：用正脉冲电流波表示“1”，用负脉冲电流波表示“0”，每次磁化后总要回复到非磁状态。
其特点是：1．位密度低：每一个数据位都要翻转两次，有非磁化区。
2．具有自同步能力：记录每位数据时都要翻转，所以在读出时每一位信息本身都包含了可作为时钟的同步脉冲。
磁记录的原理
磁记录的原理磁记录是一种存储和读取数据的技术，广泛应用于各种设备和媒介中，如硬盘驱动器、磁带、磁性卡片等。
它的原理基于磁性物质的性质和现象，包括磁化和磁感应。
磁记录的基本原理是利用电流通过导线产生磁场的特性。
当电流通过导线时，会在导线周围产生一个磁场。
这个磁场是由许多微小的磁性领域组成的，这些领域的方向是随机的。
但是，当电流通过导线时，这些磁性领域的方向可以被导线的电流方向所影响。
在磁记录中使用的磁性材料通常是由铁、钴、镍等金属组成的合金。
这些合金具有较强的磁性，能够在外加磁场的作用下产生明显的磁化。
在具体的磁记录过程中，我们用到了一个重要的物理现象，即哈氏现象。
哈氏现象是指当磁性物质遭受外加磁场时，它的磁矩会发生变化。
这种变化可以是磁矩的方向改变，也可以是磁矩的大小改变。
当外加磁场移除时，磁性物质的磁矩会回到原来的状态。
磁记录就是通过利用这种性质来存储和读取信息。
磁记录中的一个重要概念是磁畴。
磁畴是一组磁性领域，其中的磁矩都有相同的方向。
磁性材料通常由许多磁畴组成，这些磁畴在没有外加磁场时是随机分布的。
但是，当外加磁场足够大时，磁畴可以被排列成一个连续的链条，形成一个类似于输运带的结构。
这种连续的链条就是我们所说的磁记录。
在磁记录中，我们使用磁头进行磁化和读取。
磁头是由磁场产生和感应元件组成的电子设备，能够产生一个强磁场，并能够检测和测量磁场的变化。
在写入数据时，磁头通过发送一个电流脉冲，产生一个磁场，将磁性材料中的磁矩进行磁化。
磁化的方式通常是通过改变磁矩的方向来表示不同的数据。
例如，将磁矩指向一个方向表示“0”，将磁矩指向另一个方向表示“1”。
在读取数据时，磁头会通过感应磁场的变化来检测磁性材料中的数据。
磁头通过检测磁性材料上磁场的变化来感知磁化的情况。
当磁矩的方向发生改变时，磁性材料周围的磁场也会发生变化，磁头就可以通过感应这种变化来读取数据。
为了确保数据的可靠性和稳定性，磁记录中还使用了一些技术和算法。
磁记录的原理及材料研究
磁记录的原理及材料研究磁记录是一种存储信息的方式，它通过在磁性材料上记录和读取磁信号来实现。
随着信息技术的迅速发展和应用需求的不断增加，磁记录技术成为目前主流的存储方式之一。
本文旨在探讨磁记录的原理及材料研究。
一、磁记录的原理磁记录的原理基于电磁学和磁学的知识，它利用磁性材料的特性，在其表面上产生磁域的极性和方向变化，以达到信息的存储和读取。
主要包括磁化、磁场和信号检测等方面。
1. 磁化磁化是指磁性材料在外加磁场的作用下，其微观磁矩的方向与外加磁场方向相同或相反的过程。
磁记录过程中，内置的读写头通过磁场的作用，对磁性材料在垂直方向上的磁化状态进行控制，从而记录数据。
2. 磁场磁记录时，磁记录介质表面存在一个磁场分布，其大小和方向受到内置的读写头控制和测量。
同时，磁场也是解析读出来的磁信号的基础，磁随机访问存储技术完全是依照地固有磁场相应进行操作。
3. 信号检测信号检测是指在读取存储数据时，内置的读写头采集材料表面磁场变化所导致的震动信号，从而解析出数据。
信号检测技术的发展决定了磁记录和存储的速度和容量。
二、磁记录材料的研究在磁记录中，磁性材料的性能对数据存储密度、速度、稳定性和噪声等方面非常关键。
在过去的数十年里，磁性材料的研究得到了大力发展。
1. 磁性材料的种类目前常见的磁性材料主要包括氧化铁（FeO），铁氧化物（Fe2O3），铝基合金、铁基合金和钴基合金等。
每种材料都有其独特的物理性质和应用领域。
2. 磁性材料的物理特性磁性材料的物理特性通常包括磁滞回线、矫顽力、剩余磁感和饱和磁感等参数。
这些参数通常用于描述磁性材料的性能和应用价值。
3. 磁性材料的应用磁性材料在磁记录中的应用分为两大类：硬盘驱动器和磁带驱动器。
硬盘驱动器是一种用于计算机中磁记录的设备，其磁性材料通常是硬盘轻原子镍铁合金（NiFe）和铁钴合金（FeCo）。
磁带驱动器是流行于媒体行业的磁性记录产品，其磁性材料包括铁氧体、铁铬等。
什么是磁带
什么是磁带磁带是一种用来记录声音、图像、数字或其他信号的载有磁层的带状材料，是产量最大和用途最广的一种磁记录材料。
磁带一般是在塑料薄膜带基（支持体）上涂覆一层颗粒状磁性材料(如针状γ‐Fe2O3磁粉或金属磁粉)或蒸发沉积上一层磁性氧化物或合金薄膜而成。
磁带按用途可大致分成录音带、录像带、计算机带和仪表磁带四种。
录音带出现于20世纪30年代，是用量最大的一种磁带。
1963年，荷兰菲利浦公司研制成盒式录音带，由于具有轻便、耐用、互换性强等优点而得到迅速发展。
1973年，日本研制成功Avilyn包钴磁粉带。
1978年，美国生产出金属磁粉带。
日本日立玛克赛尔公司创造了MCMT技术（即特殊定向技术、超微粒子及其分散技术），并由此制成了微型及数码盒式录音带，这使得录音带又达到一个新的水平，使音频记录进入了数字化时代。
我国在60年代初开始生产录音带，1975年试制成功盒式录音带。
自从1956年美国安佩克斯公司制成录像机以来，录像带已从电视广播逐步扩展到科学技术、文化教育、电影和家庭娱乐等领域。
除了用二氧化铬包钴磁粉以及金属磁粉制成录像带外，近年来日本还制成微型镀膜录像带，并开发了钡铁氧体型垂直磁化录像带。
计算机带作为数字信息的存贮工具，具有容量大、价格低的优点，主要大量用于计算机的外存贮器。
仪表磁带也叫仪器磁带或精密磁带。
近代科学技术的发展，常需要把人们无法接近的测量数据自动而连续地记录下来，即所谓遥控遥测技术。
如原子弹爆炸和卫星空间探测都要求准确无误地同时记录上百、上千个数据。
仪表磁带就是在这种背景下发展起来的，它是自动化和磁记录技术相结合的产物。
对这种磁带的性能和制造都有着相当严格的要求。
磁存储介质材料
• 价格低廉易于高效率生产
对磁记录介质材料的要求
磁记录介质材料的种类
1 2
颗粒涂布型材料
连续薄膜型材料
颗粒涂布型材料
形态是一些针状的磁粉
• 金属氧化物：如γ-Fe2O3、Fe3O4和CrO2等 • 金属微粒：Fe、Co、Ni等
连续薄膜型材料
• 连续型材料 主要是Co合金，包括：Co-Ni-P、Fe-Ni-Co、Co-P等，以及这些 材料的不同比例的组合 • 制造方法
磁存储介质材料
磁存储材料
• 磁存储材料是指利用矩形磁滞回线或磁矩变化来存储信息的 一类材料 • 磁性材料(特指铁磁性材料)的特点是对外加磁场特别敏感、 磁化强度大 • 这些材料主要是以粒子形式弥散在有机介质中，或者是沉积 成膜状态使用的，而不是主要以块材形式应用的 • 制备粒子的方法主要是化学方法而非高温冶金方法，化学反 应是主要过程 • 磁性能只是复杂的磁存储系统要求的许多物理、化学和机械 性能之一
对磁记录介质材料的要求
• 具有硬磁特性，要求具有较高的剩磁Br值，适当的矫顽力Hc值， 磁滞回线接近矩形； • 磁层表面组织致密，厚薄均匀，平整光滑，无针孔麻点，能经 受磁头碰撞和摩擦而不划伤表面； • 记录密度高；磁层越薄，记录密度越高；
• 对周围环境的温度、湿度变化不敏感，无明显的加热退磁现象， 能长期保持磁化状态；
• 薄膜介质的制造方法有电镀法、化学沉积法、真空沉积法、溅射法等； • 用以在基体表面形成连续的磁性薄膜
连续薄膜型材料
• 低成本和高密度磁存储系统的发展要求加速了 连续薄膜磁存储介质的研制进程。理论研究表 明，介质材料的最终存储密度取决于比特过渡 区长度和信噪比，后者与每比特含有的磁粒子 数成正比。为减小过渡区长度，必须增加矫顽 力，减小磁介质层的厚度，为此，可以减小膜 的厚度，降低重放电压。为了保证在减薄磁层 的同时仍得到足够高的输出电压，必须采用连 续薄膜型介质。由于这种薄膜不需要采用黏合 剂等非磁性物质，所以其剩磁感应强度比涂布 型高得多。
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磁记录材料
磁记录材料
磁记录材料
*20世纪80年代出现的其它存储设备：光盘、固态存储器 （如U盘等） *光记录的特点：非接触式记录，存储密度高、容量大，性 价比高 缺点：信息的读写需要精密跟踪伺服的光学头，光盘驱动 器价格较贵，数据传输速度慢
*固态存储器的特点：没有运动部件，可靠性高，可以高速 随机存储，不需电池供电，数据为不挥发性 缺点：存储量较小，价格高
*常用材料：Fe-M(V，Nb，Ta，Hf等)-X(N，C，B)
6.2 磁头及磁头材料
五、多层膜磁头材料 *特点：与微晶薄膜相比，多层薄膜进一步抑制了晶粒 的生长，实现了低磁致伸缩 BS高，HC低 缺点：耐热性差
6.2 磁头及磁头材料
2 磁头材料 一、合金磁头材料 *常用材料：含钼坡莫合金、仙台斯特合金 *合金磁头材料的优点：高磁导率、高饱和磁化强度、 矫顽力低等。 缺点：涡流损耗大
二、铁氧体磁头材料 *常用材料：Ni-Zn、Mn-Zn *优点：损耗低，材质硬，抗腐蚀性比金属好。 *缺点：饱和磁化强度低 在提高记录密度上存在困难
*调频：以调制信号去控制载波的频率，使载波的频率按调 制信号的规律变化。特点：其频率随调制信号振幅的变化而 变化，而它的幅度却始终保持不变。
6.1 磁记录材料概述
6.1 磁记录材料概述
3 数字式磁记录
*根据磁化强度与记录介质的取向，数字式磁记录可分为水 平磁化模式和垂直磁化模式两类。
6.1 磁记录材料概述
磁记录材料
磁记录材料
定义：被外加磁场磁化以后，除去外磁场，仍能保留 较强磁性的一类材料。 *基本要求： （1）Br要高；（2）Hc要高；（3）(BH)max要高； （4）材料稳定性要高。 *种类：
（1）金属永磁材料：Al-Ni-Co系和Fe-Cr-Co系永磁合金； （2）铁氧体永磁材料：以Fe2O3为主要组元的复合氧化物强磁 材料；特点：电阻率高，适合高频和微波领域应用； （3）稀土永磁材料：以稀土族元素和铁族元素为主要成分的合 金间化合物，包括SmCo5系、Sm2Co17系以及Nd-Fe-B系。 特点：磁能积高，应用领域广泛。
*特点： 存在交流消磁，不 导致背底噪声；很 好的线性特性；信 号失真度小，信噪 比高。
6.1 磁记录材料概述
二、调制记录
*调制：用低频信号去控制高频振荡，使其具有低频信号特 征的过程称为调制。 *调制的原因：输入信号随时间的变化范围很宽，有些是超 低频信号，有些是瞬态式的信号，动态范围很宽。
*调幅：以调制信号去控制载波的振幅，使载波的振幅按调 制信号的规律变化。包络线反映了调制波的特点。
二、垂直磁记录
*随着记录面密度的提高，微小磁化单元产生的退磁场越来越 小。因此相比水平磁记录，垂直磁记录大幅度地提高了记录 密度。 *要实现垂直磁记录，记录介质应具有很强的垂直磁各向异性
6.1 磁记录材料概述
6.2 磁头及磁头材料
*定义：实现电信号和磁信号之间相互转换的电磁能量 转换器件。
1 磁头的种类 *体型磁头 →→ 薄膜磁头 →→ 磁电阻磁头 *体型磁头的磁芯材料：Fe-Ni合金为基础的软磁合金； Mn-Zn铁氧体和Ni-Zn铁氧体；MIG磁头(metal in gap) *薄膜磁头的优点：工作缝隙小、磁场分布陡和磁迹宽 度窄，故可提高记录速度和读出分辨率。
调制记录：调幅记录、调频记录 *载波信号反映在磁介质的记录信号上
6.1 磁记录材料概述
6.1 磁记录材料概述
一、偏磁记录 1、直流偏磁记录
*优点： 较好的线性关系和 较高的记录灵敏度
*缺点： 当没有信号时，存 在直流背底噪声； 信号的动态变化范 围只能在线性部分
6.1 磁记录材料概述
2、交流偏磁记录
一、水平磁记录
*通常采用环 形磁头与具 有纵向磁各 向异性的记 录介质相组 合的形式， 记录介质中 的剩磁方向 平行于介质 平面。
6.1 磁记录材料概述
*水平磁记录的位密度越来越大地受到退磁场引起过渡区展
宽限制的影响。展宽决定于
M
r
/
HC
*限制：过小的晶粒尺寸难以长久地保持磁记录的信号，而 过高的矫顽力势必使磁头难以写入。
1 磁记录的基本过程
*由介质上的记录磁迹所构成的磁化强度的空间变化代表记 录信号的时间变化规律
6.1 磁记录材料概述
6.1 定义：将声音振动的大小、图像的明暗等原样地转变为磁 化的强弱，记录在记录介质表面上的方式 分类：无调制记录（直接记录）、调制记录
无调制记录：无偏磁记录、直流偏磁记录、交流偏磁记录 *偏磁信号本身并不反映在磁介质的记录信号上 直接记录
6.2 磁头及磁头材料
*体型磁头和薄膜磁头都是利用电磁感应原理进行记录 和再生。都有如下要求： 1、高磁导率；2、高饱和磁化强度；3、低矫顽力及低 各向异性；4、高电阻率；5、小型、轻量，耐磨性强； 6、加工性好。
*磁电阻磁头：利用各向异性磁电阻效应，为读操作磁头
6.2 磁头及磁头材料
6.2 磁头及磁头材料
6.2 磁头及磁头材料
三、非晶态磁头材料 *特点：饱和磁化强度高，矫顽力低，高频特性较好， 耐磨性耐腐蚀性好。
*常用材料：Co-(Zr, Hf, Nb, Ta, Ti)二元系合金薄膜， Co-Fe-B类金属非晶态薄膜。
四、微晶薄膜磁头材料 *特点：有更大的饱和磁化强度，比非晶材料更适合高 矫顽力磁性介质的高密度特性。
磁记录材料
*21世纪是 “信息世纪”，大容量存储技术在信息处理、传 递和保存中占据相当重要的地位。
*磁记录技术在信息存储领域具有独特的地位，它的发展已 经有100多年历史。 *磁记录设备：磁带、软盘、硬盘
特点：价格低廉，性能优良，记录密度逐年提高， 信息写入和输出速度快，容量大，可擦除重写 实例：磁带录音机、录像机、银行卡、图书卡、门卡、计 算机
6.1 磁记录材料概述
*磁记录的功能是将一切能转变为电信号的信息(如声音、 图像、数据和文字等)，通过电磁转换记录和存储在磁记录 介质上，并且该信息可以随时重放。
*根据记录信息的形态，磁记录可分为：模拟式磁记录、数 字式磁记录
*根据磁化强度与记录介质的取向，数字式磁记录可分为： 水平磁化模式、垂直磁化模式