金属磁性材料概述.ppt
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第三章金属磁性材料(软磁)
• 涡流损耗-软磁材料在交流下磁化时,由于电阻率很低而
产生的强大涡电流,最后以焦耳热的形式散失的能量损耗.
• 降低涡流损耗的途径
– 将软磁合金扎制成薄片,薄片之间保持良好的绝缘,,做成 叠层铁心.
– 趋肤效应-铁片的厚度不能超过趋肤深度.
• 反常损耗-磁导率的变化,磁畴结构的变化导致局 部磁通的变化, 而形成微观涡流损耗.铁硅合金相图 Nhomakorabea相图可以看出
• 随着合金含硅量的增加,α→γ的转变温度上升,γ→δ的 转变温度下降,两者在大约2.5% Si处相交,形成一封闭 的“γ回线”。
• 3.2%Si-Fe合金来说,当温度从室温上升到熔点的过程中, 不会发生任何结构转变,并始终保持单一的体心立方结构, 这对在较高温度下进行再结晶退火十分有利,同时,当温 度从高温缓慢冷却到室温时,又不会象纯铁那样受到 δ→γ和γ →α转变的干扰,因此这种合金很容易制成单晶。
• γ回线的大小对合金的含C量十分敏感。对铁硅合金,应 使含C下降到0.01%以下。
Fe的晶体结构
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
第三章 金属磁性材料(软磁)
上节内容回顾 本节主要内容
知识点 作业
上节内容回顾
• 1.1 原子的磁性 • 1.2 大块材料的磁性 • 1.3 交换作用与强磁性 • 1.4 强磁性形成条件及磁性的分类 • 1.5 磁性材料中的磁畴结构 • 1.6 多畴结构的成因 • 1.7 影响磁畴结构的因素 • 1.8 磁化过程 • 1.9 磁化过程的阻滞
产生的强大涡电流,最后以焦耳热的形式散失的能量损耗.
• 降低涡流损耗的途径
– 将软磁合金扎制成薄片,薄片之间保持良好的绝缘,,做成 叠层铁心.
– 趋肤效应-铁片的厚度不能超过趋肤深度.
• 反常损耗-磁导率的变化,磁畴结构的变化导致局 部磁通的变化, 而形成微观涡流损耗.铁硅合金相图 Nhomakorabea相图可以看出
• 随着合金含硅量的增加,α→γ的转变温度上升,γ→δ的 转变温度下降,两者在大约2.5% Si处相交,形成一封闭 的“γ回线”。
• 3.2%Si-Fe合金来说,当温度从室温上升到熔点的过程中, 不会发生任何结构转变,并始终保持单一的体心立方结构, 这对在较高温度下进行再结晶退火十分有利,同时,当温 度从高温缓慢冷却到室温时,又不会象纯铁那样受到 δ→γ和γ →α转变的干扰,因此这种合金很容易制成单晶。
• γ回线的大小对合金的含C量十分敏感。对铁硅合金,应 使含C下降到0.01%以下。
Fe的晶体结构
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
第三章 金属磁性材料(软磁)
上节内容回顾 本节主要内容
知识点 作业
上节内容回顾
• 1.1 原子的磁性 • 1.2 大块材料的磁性 • 1.3 交换作用与强磁性 • 1.4 强磁性形成条件及磁性的分类 • 1.5 磁性材料中的磁畴结构 • 1.6 多畴结构的成因 • 1.7 影响磁畴结构的因素 • 1.8 磁化过程 • 1.9 磁化过程的阻滞
磁性功能材料(ppt 72张)
χ :10-2-10-4
反铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
反铁磁性:
磁化率和温度的关系在涅耳点(TN)有一转折。在TN点以下 为反铁磁性,χ 随温度升高而升高。在TN以上,χ随温度 升高而下降,表现如顺磁性行为。 反铁磁性物质中有A、B两个次晶格,其原子磁矩反平行 排列,且大小相等,自发磁化强度相互抵消,总磁矩为零。
抗磁性
物 质 磁 性 分 类 与外加磁 场的关系 顺磁性 反铁磁性 亚铁磁性 铁磁性
⑴ 抗磁性
χ: -(10-5 – 10-6 )
抗磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
抗磁性: 磁化率小于零,在外磁场的作用下产生一个与 外磁场方向相反且很小的附加磁场,其值和温 度无关。 抗磁性物质:He,Ne,Ar,H2,N2,C,Si, Ge等
(二)基本磁性参量 磁场强度(H): 电流强度为i的电流在一个每米有N匝线圈的无 限长螺旋管轴线中央产生的磁场强度 H 为:
HNi
距离永磁体r处的磁场强度 H 为:
2 H km r / r l 0
m1为磁极的磁极强度,;r0是r的矢量单位; 磁化强度(M,σ): 单位体积磁性材料内原子磁矩的矢量和
Cr、Mn以及含有Cr、Mn的一些合金是反铁磁性的。
(4)
铁磁性
χ :102-106
铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
铁磁性:
在不大的磁化场下,该物质有较高的磁化强度,并达到饱和 状态; 磁化率随磁场非线性变化; 饱和磁化强度随温度升高而下降,并在一定温度Tc(居里温 度)下,铁磁性消失,变成顺磁性。 铁磁性物质: ①Fe、Co、Ni等纯金属。某些稀土元素如Gd(钆gá)等 ②含Fe、Co、Ni的合金及化合物; ③某些过渡元素组成的合金。
第三章金属磁性材料(软磁)
本节主要内容
• 3.1 金属软磁材料
– 3.1.1 软磁材料的重要指标 – 3.1.2 纯铁和低碳钢 – 3.1.3 铁硅合金 – 3.1.4 镍铁合金 – 3.1.5 非晶态软磁合金 – 3.1.6 软磁合金应用举例
概述
• 软磁材-soft magnetic material 具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软
2、阿姆柯铁
含C ≤ 0.025%、 Mn ≤0.035%、 P≤0.015%、S≤0.05%、 Cu≤0.08%。磁性能:μi=2000~5000、μm=6000~15000、 Hc=0.5 ~1.5(×79.6A/m)
3、羰基铁
由Fe(Co)5分解而成,纯度高。磁性能:μi=2000~3000、 μm=20000~21500、Br=0.5 ~1.0(T)、Hc=0.08(×79.6A/m)、 ρ=9.6(×10-8 Ω.m)
金属磁性材料
• 金属和合金组成的金属磁性材料 • 金属氧化物组成的铁氧体磁性材料 • 金属磁性的内部原子结构包括:晶态和非晶
态 • 金属磁性材料分为:软磁合金,硬磁合金,矩磁
合金和压磁合金. • 把矫顽力小于0.8kA/m的材料称为软磁合金,
而把矫顽力大于0.8kA/m的材料称为硬磁合 金。
3.1.1 软磁材料的重要指标
铁镍合金相图
铁镍合金相图
由相图可以看出
• 含镍量从30%到100%的镍铁合金在室温下是由单一的面 心立方结构的γ相组成。
• 在合金含量小于30%时,γ相在较低温度下可通过马氏体 相变转变为体心立方的α相,这种结构转变有明显的热滞 现象,即升温时的α→γ转变温度和降温时γ→α的转变温 度不重合。两相区难以确定。
心立方中铁原子间的间隙位置,导致晶格畸变, 产生内应力,使纯铁的磁导率下降、矫顽力上升。 析出物使磁性能不断变坏。
磁性材料金属磁性材料
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:
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。
如结晶时,p=3,则f=2-3+1=0 (恒温)
(2)、杠杆定理 合金在结晶过程中,各相的成分及其相对 含量将发生变化。对于相图中的两相区, 可以应用所谓杠杆定律求出这两相的成分 及相对含量。 在A-B二元系中,任选一合金p,它的成分 是Xp(组元B的浓度),组元A的浓度为 (1-Xp),在温度T时处于二相平衡,和 两相中组元B的浓度分别为Xa和Xb,而组 元A的浓度为()和(),设合金的重量 为1,和的相对量分别为C的C。这样P点 处两相中同一组元含量之和必等于合金P 中相应组元的含,可得两个方程式: CαXa+CβXb=Xp Cα(1-Xa)+Cβ(1-Xb)=1-Xp
第八讲 金属材料和磁性材料
1935年 荷兰Snoek发明软磁铁氧体 1935年 Landau和Lifshitz考虑退磁场, 理论上预言了 磁畴结构 1946年 Bioembergen发现NMR效应 1948年 Neel建立亜铁磁理论 1954-1957年 RKKY相互作用的建立 1958年 Mö ssbauer效应的发现 1960年 非晶态物质的理论预言 1964年 Kondo effect 近藤效应 1965年 Mader和Nowick制备了CoP铁磁非晶态合金 1970年 SmCo5稀土永磁材料的发现 1984年 NdFeB稀土永磁材料的发现 Sagawa(佐川) 1986年 高温超导体,Bednortz-muller 1988年 巨磁电阻GMR的发现, M.N.Baibich 1994年 CMR庞磁电阻的发现,Jin等LaCaMnO3 1995年 隧道磁电阻TMR的发现,T.Miyazaki
第八讲 金属材料和磁性材料
特例--分子的磁性与磁矩:
第八讲 金属材料和磁性材料
• 铁磁性
物质具有铁磁性的基本条件:(1)物
质中的原子有磁矩;(2)原子磁矩之
间有相互作用。实验事实:铁磁性物 质在居里温度以上是顺磁性;居里温
度以下原子磁矩间的相互作用能大于
热振动能,显现铁磁性。
• 反铁磁性
在反铁磁性中,近邻自旋反平行排列,它们的磁矩因 而相互抵消。因此反铁磁体不产生自发磁化磁矩,显 现微弱的磁性。反铁磁的相对磁化率的数值为10-5到 10-2。与顺磁体不同的是 自旋结构的有序化。 当施加外磁场时,由于自旋间反平行耦合的作用, 正负自旋转向磁场方向的转矩很小,因而磁化率比顺 磁磁化率小。随着温度升高,有序的自旋结构逐渐被 破坏,磁化率增加,这与正常顺磁体的情况相反。然 而在某个临界温度以上,自旋有序结构完全消失,反 铁磁体变成通常的顺磁体。因而磁化率在临界温度(称 奈耳温度Neel point)显示出一个尖锐的极大值。
铁磁性课件.ppt
31
反铁磁性
• 物质原子间静电交换作用使原子磁矩有序排列,当 交换积分A<0时,原子磁矩反平行排列的状态称为 反铁磁态,处于反铁磁态的物体称为反铁磁体。
某些反铁磁体的磁性常数
物质
TN(K)
χ(θ)/χ(TN)
MnO
122
2/3
MnS
165
0.82
MnSe
150
MnTe
323
0.68
MnF2
72
FeO
5
• 铁磁性研究的核心问题就是为什么铁磁体 的原子磁矩比顺磁体容易整列?
物质内部原子磁矩的排列 a:顺磁性 b:铁磁性 c:反铁磁性 d:亚铁磁性
6
铁磁性的物理本质
7
Weiss假设
• Weiss提出第一个假设:磁体中存在与外场无关的自 发磁化强度,在数值上等于技术饱和磁化强度Ms, 而且这种自发磁化强度的大小与物体所处环境的温 度有关。对于每一种铁磁体都有一个完全确定的温 度,在该温度以上,物质就完全失去了其铁磁性。
• 人们把注意力转向静电力。但是,建立在Newton力 学和Maxwell电磁力学上的经典电子论也不能揭示 铁磁体自发磁化的本质。
• Heisenberg和Frank按照量子理论证明,物质内相邻 原子的电子间有一种来源于静电的相互作用力。由 于这种交换作用对系统能量的影响,迫使各原子的 磁矩平行或反平行排列。
• 磁相互作用力的能量与热运动的能量相比太小了, 根据计算,在磁相互作用力下,物体只需加热到 1K就可以破坏原子磁矩的自发平行取向,因而物 体的居里温度应在1K左右。
13
• 实际铁磁体的居里温度在数百K甚至上千K。
• 引起铁磁体内原子磁矩排列整齐,并使有序状态 保持到如此高的温度的力量显然比磁相互作用力 要大千百倍。
反铁磁性
• 物质原子间静电交换作用使原子磁矩有序排列,当 交换积分A<0时,原子磁矩反平行排列的状态称为 反铁磁态,处于反铁磁态的物体称为反铁磁体。
某些反铁磁体的磁性常数
物质
TN(K)
χ(θ)/χ(TN)
MnO
122
2/3
MnS
165
0.82
MnSe
150
MnTe
323
0.68
MnF2
72
FeO
5
• 铁磁性研究的核心问题就是为什么铁磁体 的原子磁矩比顺磁体容易整列?
物质内部原子磁矩的排列 a:顺磁性 b:铁磁性 c:反铁磁性 d:亚铁磁性
6
铁磁性的物理本质
7
Weiss假设
• Weiss提出第一个假设:磁体中存在与外场无关的自 发磁化强度,在数值上等于技术饱和磁化强度Ms, 而且这种自发磁化强度的大小与物体所处环境的温 度有关。对于每一种铁磁体都有一个完全确定的温 度,在该温度以上,物质就完全失去了其铁磁性。
• 人们把注意力转向静电力。但是,建立在Newton力 学和Maxwell电磁力学上的经典电子论也不能揭示 铁磁体自发磁化的本质。
• Heisenberg和Frank按照量子理论证明,物质内相邻 原子的电子间有一种来源于静电的相互作用力。由 于这种交换作用对系统能量的影响,迫使各原子的 磁矩平行或反平行排列。
• 磁相互作用力的能量与热运动的能量相比太小了, 根据计算,在磁相互作用力下,物体只需加热到 1K就可以破坏原子磁矩的自发平行取向,因而物 体的居里温度应在1K左右。
13
• 实际铁磁体的居里温度在数百K甚至上千K。
• 引起铁磁体内原子磁矩排列整齐,并使有序状态 保持到如此高的温度的力量显然比磁相互作用力 要大千百倍。
磁性材料基础知识-ppt课件
求其轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小.
Idl
r
dB
B
o
R
p B
x
*
x
I
dB 0
4π
Idl r2
解: 根据对称性分析
毕奥—萨伐尔定律的应用2
Idl
sin R
R
o
r
x
dB
*p x
r2 R
B0I
4π
r 2 x2
sindl
l r2
dB x
dB 0
4π
Idl r2
dB xdsBin4 π 0Isri2 n dl
0I dl
2πR l
I B
dl
oR
l
l 设 l 与 I 成右螺旋
关系
3.3 安培环路定理-应用
求载流螺绕环内的磁场 (已知 n N I)
1) 对称性分析;环内 B 线为同心圆,环外 B 为零.
2 )选 回路(顺时针圆周) .
lB d Bl 2 0π NR I B 0 NI
2π R
d
令L2πRB0NIL
内部交流报告
磁性材料基础知识
提纲
1 磁性材料的发展简史
2 磁学基本常识
磁性来源 磁学基本概念 磁性材料分类
3 电磁学主要定律-恒稳/交变磁场
4 磁性材料性能分析
5 磁性材料应用实例
精品资料
• 你怎么称呼老师? • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点,你
是否会认为老师的教学方法需要改进? • 你所经历的课堂,是讲座式还是讨论式? • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒,也不怕那风雨狂,只怕先生骂我
一、磁性材料发展简史(续)
• 1946年 Bioembergen发现NMR效应 • 1948年 Neel建立亜铁磁理论
磁性材料的认识与应用(PPT)教学资料
磁铁氧体6 万吨、永磁铁氧体8 万吨、钕铁硼磁体2000 吨。
总之, 从市场发展看, 中国长期在全球磁 性材料市场发展前景是乐观的。
六
1.磁材行业经过“七·五”、“八·五”技术改造, 不少厂家引进了 美、日、德、意等国先进生产线或生产线关键设备, 大都取得了
、
较好的经济效益和社会效益, 但个别单位受骗上当, 交了学费, 尤 其是二手设备的引进, 容易失误。
(1) 铁硅合金: 最常用的软磁材料, 常用作低频变压器、 发电机的铁芯;
铁硅合金
低频变压器
(2)铁镍合金:典型代表材料为坡莫合金,具有高 的磁导率(磁导率μ为铁硅合金的10~20倍)、低的损 耗;并且在弱磁场中具有高的磁导率和低的矫顽力, 但力学性能不太好,通常应用于电子材料;
坡莫合金
电压互感器
最大磁能积:最大磁能积是退磁曲线上磁感应强度(B)和磁场强度 乘积(H)的最大值。这个值越大,说明单位体积内存储的磁能越大, 材料的性能越好。
四、磁性材料的应用
1.永磁材料
永磁材料经磁化后,去除外磁场仍保留磁性,其 性能特点是具有高的剩磁、高的矫顽力。永磁材料包 括铁氧体和金属永磁材料两类。
铁氧体的用量大、应用广泛、价格低,但磁性能 一般,用于一般要求的永磁体。金属永磁材料中钕铁 硼(Nb-Fe-B)稀土永磁,钕铁硼磁体不仅性能优, 而且不含稀缺元素钴,作为稀土永磁材料发展的最新 结果,由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。
磁化电流,以至于零,那么该材料得磁化过程就是一连串逐渐缩小而最 终趋于原点的环状曲线,如图2所示。当H减小到零时,B亦同时降为零, 达到完全退磁。
3.磁材料常用的性能参数
饱和磁感应强度Bm:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材 料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值。 矩形比:Br∕Bm。 矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、 应力等)。 磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密 切相关。 居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时, 自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。它确定了磁性器 件工作的上限温度。 磁滞损耗 :铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗 ,降低磁 滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc 。
磁性材料 课件
题后反思理解磁化和退磁的实质是处理此类问题的关
键。
探究二 磁性材料与磁记录
磁性材料为什么能记录信息?录音、录像磁带上的磁性材料应该用硬 磁性材料还是软磁性材料?
提示:磁性材料在外界磁场作用下,能够被磁化,这就使我们可以利用磁 性材料记录外界磁场的信息。磁记录时,通过把声音、图像或其他信息转变 为变化的磁场,使磁带、磁卡磁条上的磁粉层磁化,这样就能在磁带或磁卡 上记录下与声音、图像或其他信息相应的磁信号;录音、录像磁带上的磁性 材料是用来作磁记录的,需要磁化后长久保持磁性,所以用硬磁性材料。
2.磁记录 (1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁 盘都含有磁记录用的磁性材料。依靠磁记录,我们可以保存大量的信息,并 在需要的时候读出这些信息。 (2)地磁场留下的记录:地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,据推测, 地磁场的强度和方向随时间的推移在不断改变,大约每过 100 万年,地磁场 南北极会完全颠倒一次。
3.磁化与退磁的实质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化 的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作磁畴。磁化前,各个磁畴磁化方向 不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用宏观上互相抵消,物体对外不显 磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴磁化方向有规律地排列起来,使 得磁场大大加强。高温下磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁 畴的排列也会被打乱,这些情况下材料就会产生退磁现象,如图所示为材料 磁化前和磁化后的情形。
1.磁化和退磁的概念 (1)磁化 缝衣针、螺丝刀等钢铁物体与磁铁接触后显示磁性的现象叫作磁化。 如图所示。
螺丝刀与磁铁接触后磁化
(2)退磁 原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的 作用,就会失去磁性,这种现象叫作退磁。
键。
探究二 磁性材料与磁记录
磁性材料为什么能记录信息?录音、录像磁带上的磁性材料应该用硬 磁性材料还是软磁性材料?
提示:磁性材料在外界磁场作用下,能够被磁化,这就使我们可以利用磁 性材料记录外界磁场的信息。磁记录时,通过把声音、图像或其他信息转变 为变化的磁场,使磁带、磁卡磁条上的磁粉层磁化,这样就能在磁带或磁卡 上记录下与声音、图像或其他信息相应的磁信号;录音、录像磁带上的磁性 材料是用来作磁记录的,需要磁化后长久保持磁性,所以用硬磁性材料。
2.磁记录 (1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁 盘都含有磁记录用的磁性材料。依靠磁记录,我们可以保存大量的信息,并 在需要的时候读出这些信息。 (2)地磁场留下的记录:地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,据推测, 地磁场的强度和方向随时间的推移在不断改变,大约每过 100 万年,地磁场 南北极会完全颠倒一次。
3.磁化与退磁的实质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化 的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作磁畴。磁化前,各个磁畴磁化方向 不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用宏观上互相抵消,物体对外不显 磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴磁化方向有规律地排列起来,使 得磁场大大加强。高温下磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁 畴的排列也会被打乱,这些情况下材料就会产生退磁现象,如图所示为材料 磁化前和磁化后的情形。
1.磁化和退磁的概念 (1)磁化 缝衣针、螺丝刀等钢铁物体与磁铁接触后显示磁性的现象叫作磁化。 如图所示。
螺丝刀与磁铁接触后磁化
(2)退磁 原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的 作用,就会失去磁性,这种现象叫作退磁。
第二章 金属磁性材料ppt课件
.
铜 改善合金的冷加工性能 铜使合金的μa及μm值提高,且降低了磁导率对成分的 敏感性,即当合金成分偏离最佳成分时,对μa及μm 值影响不大。 铜可抑制合金中有序相FeNi3的形成,因而可以降低热 处理的冷却速度。 降低合金的Ms和居里温度。
.
其它元素 锰可提高电阻率、降低矫顽力值,可以脱硫、 脱氧、改善热加工性能。 铬使铁镍合金的居里温度降低,抑制有序相的 形成,提高合金的电阻率值 钒、铌、钛等可提高合金的硬度,改善耐磨性。 碳可以脱氧,但C含量大于0.05%时使磁性急剧 下降。 硅加入0.05%左右对合金磁性有利,因其和锰 可复合脱氧,使脱氧颗粒呈大颗粒。 磷大于0.06%时,使合金的μ值急剧下降。
.
热处理对铁镍合金磁性的影响
获得高磁导率的材料,要使软磁材料呈单 相的固溶体、低的K1和 λs值、高的Bs。为 了避免有序化,同时减少内应力。一般采 用双重热处理的方法:将坡莫合金退火后, 从600 ℃ 将样品放在铜板上,在空气中急 冷,或在随炉冷却后,再加热到600 ℃ , 然后快速冷却,即进行双重热处理。
.
含镍量从30%到100%的镍铁合金在室温下是由 单一的面心立方结构的γ相组成。 在合金含量小于30%时,γ相在较低温度下可通 过马氏体相变转变为体心立方的α相,这种结 构转变有明显的热滞现象,即升温时的α→γ转 变a温度和降温时γ→α的转变温度不重合。两 相区难以确定。
在相当于FeNi3、FeNi、Fe3Ni成分处会发生有 序和无序相转变。有序化转变温度在506℃。
将坡莫合金在其居里温度附近加磁场冷却, 或进行磁场热处理,在平行所加磁场的方 向上测量的磁化曲线均呈出矩形磁滞回线, 而在垂直方向上为平直的磁化曲线。
.
多元系坡莫合金 在Ni-Fe合金中加入钼、铬、铜等元素的多元 系坡莫合金,可不进行急冷处理,只要冷却速 度适当,其初始磁导率可比二元系坡莫合金高 几倍。而且电阻率也比Ni含量为78.5%坡莫合 金要高3倍,为0.60×10-3Ω.m,但饱和磁感应 强度从1.3T 降到0.6~0.8T。
铜 改善合金的冷加工性能 铜使合金的μa及μm值提高,且降低了磁导率对成分的 敏感性,即当合金成分偏离最佳成分时,对μa及μm 值影响不大。 铜可抑制合金中有序相FeNi3的形成,因而可以降低热 处理的冷却速度。 降低合金的Ms和居里温度。
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其它元素 锰可提高电阻率、降低矫顽力值,可以脱硫、 脱氧、改善热加工性能。 铬使铁镍合金的居里温度降低,抑制有序相的 形成,提高合金的电阻率值 钒、铌、钛等可提高合金的硬度,改善耐磨性。 碳可以脱氧,但C含量大于0.05%时使磁性急剧 下降。 硅加入0.05%左右对合金磁性有利,因其和锰 可复合脱氧,使脱氧颗粒呈大颗粒。 磷大于0.06%时,使合金的μ值急剧下降。
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热处理对铁镍合金磁性的影响
获得高磁导率的材料,要使软磁材料呈单 相的固溶体、低的K1和 λs值、高的Bs。为 了避免有序化,同时减少内应力。一般采 用双重热处理的方法:将坡莫合金退火后, 从600 ℃ 将样品放在铜板上,在空气中急 冷,或在随炉冷却后,再加热到600 ℃ , 然后快速冷却,即进行双重热处理。
.
含镍量从30%到100%的镍铁合金在室温下是由 单一的面心立方结构的γ相组成。 在合金含量小于30%时,γ相在较低温度下可通 过马氏体相变转变为体心立方的α相,这种结 构转变有明显的热滞现象,即升温时的α→γ转 变a温度和降温时γ→α的转变温度不重合。两 相区难以确定。
在相当于FeNi3、FeNi、Fe3Ni成分处会发生有 序和无序相转变。有序化转变温度在506℃。
将坡莫合金在其居里温度附近加磁场冷却, 或进行磁场热处理,在平行所加磁场的方 向上测量的磁化曲线均呈出矩形磁滞回线, 而在垂直方向上为平直的磁化曲线。
.
多元系坡莫合金 在Ni-Fe合金中加入钼、铬、铜等元素的多元 系坡莫合金,可不进行急冷处理,只要冷却速 度适当,其初始磁导率可比二元系坡莫合金高 几倍。而且电阻率也比Ni含量为78.5%坡莫合 金要高3倍,为0.60×10-3Ω.m,但饱和磁感应 强度从1.3T 降到0.6~0.8T。
磁性材料介绍 ppt课件
TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
NO. 1, YOU 4TH ROAD, YOUTH INDUSTRIAL DISTRICT, YANG-MEI, TAO-YUAN HSIEN, TAIWAN, R.O.C.
Ni-Zn系(镍锌)
I、 μ> 1000 :使用于1至300MHz之宽带带
TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
NO. 1, YOU 4TH ROAD, YOUTH INDUSTRIAL DISTRICT, YANG-MEI, TAO-YUAN HSIEN, TAIWAN, R.O.C.
软磁材料
软磁材料区分: 1.金属系列材料 ----- 电阻系数小, 低频使用。 2.压粉系列材料 ----- 电阻系数小, 中低频使用。 3.氧化物系列材料--- 电阻系数大, 中高频使用。
TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
NO. 1, YOU 4TH ROAD, YOUTH INDUSTRIAL DISTRICT, YANG-MEI, TAO-YUAN HSIEN, TAIWAN, R.O.C.
磁记录材料
磁记录材料区分: 1.磁性粉末---水平记录、垂直记录 2.磁性薄膜---水平磁化膜、垂直磁化膜
TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
NO. 1, YOU 4TH ROAD, YOUTH INDUSTRIAL DISTRICT, YANG-MEI, TAO-YUAN HSIEN, 1.金属磁石-----铝镍钴、 铁铬钴 2.稀土类磁石—钐钴、钕铁硼 3.铁氧磁石-----钡系、锶系 4.复合磁石-----铁氧、钐钴
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Ni-Zn系(镍锌)
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软磁材料
软磁材料区分: 1.金属系列材料 ----- 电阻系数小, 低频使用。 2.压粉系列材料 ----- 电阻系数小, 中低频使用。 3.氧化物系列材料--- 电阻系数大, 中高频使用。
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磁记录材料
磁记录材料区分: 1.磁性粉末---水平记录、垂直记录 2.磁性薄膜---水平磁化膜、垂直磁化膜
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磁性材料的介绍 ppt课件
磁性材料
复合材料研究所
2016.12.19
复合材料研究所
复合材料研究所
磁性材料拥有数千年应用历史,如今更与信 息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济 的方方面面紧密相关。
磁性材料是高科技发展的重要分支之一。
一个国家的磁性材料能反映其技术 发展水平,对这种材料的需求量能反 映一个国家的经济状况和平均生活水 平。
磁矩m:表征磁性物体磁性大小的物理量,磁矩愈大,磁性愈强,即 物体在磁场中所受的力也大。 磁矩只与物体本身有关,与外磁场无关。
磁 学 磁化强度M:衡量物质有无磁性或磁性大小的物理量,定义为物质单 基 位体积中的磁矩大小,矢量,由S极指向N极。 本 参 磁场强度H:指外界磁场的大小,也是一个矢量,由S极指向N极,磁 量 场强度H一般是由导体中的电流或者永磁体产生。
复合材料研究所
一、材料的磁性
磁学是一门既古老又年轻的学科,磁学基础研究与应用的需求互相促
进,在国防和国民经济中起着重要作用。 早期观点
• 安培分子电流:在磁介质中分子、
磁
原子存在着一种环形电流(分子
性
电流),分子电流使每个物质微
的
粒都成为微小的磁体;在磁场中, 分子电流沿磁场方向排列,显磁
来
性。
源
复合材料研究所
电磁炮
复合材料研究所
原理
传统的火炮都是利用弹药爆 炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮 弹迅速加速,推出炮膛。而电磁 炮则是把炮弹放在螺线管中,给 螺线管通电,那么螺线管产生的 磁场对炮弹将产生巨大的推动力, 将炮弹射出。
磁性材料市场的代表企业
……
复合材料研究所
国内磁粉生产商
• 麦格昆磁 • 四川银河 • 上海纪元 • 天津津滨 • 浙江朝日科 • 浙江韵升 • 上海爱普生
复合材料研究所
2016.12.19
复合材料研究所
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磁性材料拥有数千年应用历史,如今更与信 息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济 的方方面面紧密相关。
磁性材料是高科技发展的重要分支之一。
一个国家的磁性材料能反映其技术 发展水平,对这种材料的需求量能反 映一个国家的经济状况和平均生活水 平。
磁矩m:表征磁性物体磁性大小的物理量,磁矩愈大,磁性愈强,即 物体在磁场中所受的力也大。 磁矩只与物体本身有关,与外磁场无关。
磁 学 磁化强度M:衡量物质有无磁性或磁性大小的物理量,定义为物质单 基 位体积中的磁矩大小,矢量,由S极指向N极。 本 参 磁场强度H:指外界磁场的大小,也是一个矢量,由S极指向N极,磁 量 场强度H一般是由导体中的电流或者永磁体产生。
复合材料研究所
一、材料的磁性
磁学是一门既古老又年轻的学科,磁学基础研究与应用的需求互相促
进,在国防和国民经济中起着重要作用。 早期观点
• 安培分子电流:在磁介质中分子、
磁
原子存在着一种环形电流(分子
性
电流),分子电流使每个物质微
的
粒都成为微小的磁体;在磁场中, 分子电流沿磁场方向排列,显磁
来
性。
源
复合材料研究所
电磁炮
复合材料研究所
原理
传统的火炮都是利用弹药爆 炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮 弹迅速加速,推出炮膛。而电磁 炮则是把炮弹放在螺线管中,给 螺线管通电,那么螺线管产生的 磁场对炮弹将产生巨大的推动力, 将炮弹射出。
磁性材料市场的代表企业
……
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国内磁粉生产商
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稀土元素和过渡元素可以形成许多金属间化合物,其 中许多是强磁性化合物,著名的高性能永磁合金
§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>
xb xp pb
T
β
T1 α a
pb
α+β
A Xa Xp Xb B
3 二元合金常见相图的类型和特征
相图 类型
匀 晶 型
共 晶 型
转变 名称 匀晶 转变
同素 异晶 转变 共晶 转变
共析 转变
包晶
相图型式
转变式 说明
L L+α α
L γ L+γ α α+γ
L→α γ→α
一个液相 L 在一定温度范 围内转变为同一成分的固 相α 一个固相在一温度范围内 转变为成分相同的另一固 相α
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
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
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)。
⑵910 ℃ <温度<1400℃ 面心立方,
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>
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>
[0001] [1120] [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:
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
L α
恒温下由一个液相 L 同时 β L →α+β 转 变 成 两 个 成 分 不 同 的 固
相α和β
γ α
γ → α+β β
恒温下由一个固相γ同时 转变成两个成分不同的固 相α和β
恒温下由一个液相 L 和一
(二)、合金的组成
1、基本概念
合金:由一种金属元素与其它金属元素或非金属元素组成的具有 金属特性的物质。
分类
据溶剂类型
一次固溶体 二次固溶体
按固溶度
有限固溶体 无限固溶体
按溶质原子的占位
置换固溶体 间隙固溶体
⑵金属间化合物
合金中各组元 的化学性质和原子半径彼此相差很大, 或者固溶体中溶质的浓度超过了溶解度极限,就不可 能形成固溶体,这时,金属与金属、或金属与非金属 之间常按一定比例和一定顺序,共同组成一个新的、 不同于其任一组元的典型结构的化合物。这些化合物 统称为金属间化合物。
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
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。
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 分析结晶是在恒温还是在一定温度范围内进行
(2)、杠杆定理 合金在结晶过程中,各相的成分及其相对 含量将发生变化。对于相图中的两相区, 可以应用所谓杠杆定律求出这两相的成分 及相对含量。 在A-B二元系中,任选一合金p,它的成分 是Xp(组元B的浓度),组元A的浓度为 (1-Xp),在温度T时处于二相平衡,和 两相中组元B的浓度分别为Xa和Xb,而组 元A的浓度为()和(),设合金的重量 为1,和的相对量分别为C的C。这样P点 处两相中同一组元含量之和必等于合金P 中相应组元的含,可得两个方程式: CαXa+CβXb=Xp Cα(1-Xa)+Cβ(1-Xb)=1-Xp
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;
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
组元:组成合金最基本的、独立的单元。可以是金属元素,也可 以是化合物。
相:合金中具有相同的化学成分和结构并有界面隔开的独立均匀 部分。
组织:材料内部的微观形貌图象。
2、合金的基本相
⑴固溶体
定义:固溶体是溶质组元溶于溶剂点阵中而组成的单一均匀 固体。溶质只能以原子状态溶解,在结构上必须保持溶剂组 元的点阵类型。
§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>
xb xp pb
T
β
T1 α a
pb
α+β
A Xa Xp Xb B
3 二元合金常见相图的类型和特征
相图 类型
匀 晶 型
共 晶 型
转变 名称 匀晶 转变
同素 异晶 转变 共晶 转变
共析 转变
包晶
相图型式
转变式 说明
L L+α α
L γ L+γ α α+γ
L→α γ→α
一个液相 L 在一定温度范 围内转变为同一成分的固 相α 一个固相在一温度范围内 转变为成分相同的另一固 相α
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
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
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)。
⑵910 ℃ <温度<1400℃ 面心立方,
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>
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>
[0001] [1120] [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:
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
L α
恒温下由一个液相 L 同时 β L →α+β 转 变 成 两 个 成 分 不 同 的 固
相α和β
γ α
γ → α+β β
恒温下由一个固相γ同时 转变成两个成分不同的固 相α和β
恒温下由一个液相 L 和一
(二)、合金的组成
1、基本概念
合金:由一种金属元素与其它金属元素或非金属元素组成的具有 金属特性的物质。
分类
据溶剂类型
一次固溶体 二次固溶体
按固溶度
有限固溶体 无限固溶体
按溶质原子的占位
置换固溶体 间隙固溶体
⑵金属间化合物
合金中各组元 的化学性质和原子半径彼此相差很大, 或者固溶体中溶质的浓度超过了溶解度极限,就不可 能形成固溶体,这时,金属与金属、或金属与非金属 之间常按一定比例和一定顺序,共同组成一个新的、 不同于其任一组元的典型结构的化合物。这些化合物 统称为金属间化合物。
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
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。
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 分析结晶是在恒温还是在一定温度范围内进行
(2)、杠杆定理 合金在结晶过程中,各相的成分及其相对 含量将发生变化。对于相图中的两相区, 可以应用所谓杠杆定律求出这两相的成分 及相对含量。 在A-B二元系中,任选一合金p,它的成分 是Xp(组元B的浓度),组元A的浓度为 (1-Xp),在温度T时处于二相平衡,和 两相中组元B的浓度分别为Xa和Xb,而组 元A的浓度为()和(),设合金的重量 为1,和的相对量分别为C的C。这样P点 处两相中同一组元含量之和必等于合金P 中相应组元的含,可得两个方程式: CαXa+CβXb=Xp Cα(1-Xa)+Cβ(1-Xb)=1-Xp
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;
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
组元:组成合金最基本的、独立的单元。可以是金属元素,也可 以是化合物。
相:合金中具有相同的化学成分和结构并有界面隔开的独立均匀 部分。
组织:材料内部的微观形貌图象。
2、合金的基本相
⑴固溶体
定义:固溶体是溶质组元溶于溶剂点阵中而组成的单一均匀 固体。溶质只能以原子状态溶解,在结构上必须保持溶剂组 元的点阵类型。