磁性材料

❖ 用途：电机、发电机、变压器、扼流圈、电磁机构、 继电器、测量仪表
❖ 机械性能、磁性能的影响因素：硅含量、晶粒大小、 结晶结构、有害杂质(硝，氧，氢)含量分布状况以 及钢板厚度有关
❖ 高斯织构、立方织构硅钢片性能
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软磁材料的磁滞回线
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常见软磁材料的Bs和μm
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几种电工用纯铁的磁性能
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电工用纯铁
❖ 含碳量极低、纯度99.95%以上 ❖ 用途：铁芯、磁极、磁路等 ❖ 性能：机械、磁性能 ❖ 影响性能的因素：结晶轴对磁化方向的取向、杂质、
晶粒大小、金属的塑性变形、内应力 ❖ 改善性能措施 ❖ 工作环境及减少涡流损耗方法
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电工用硅钢片
❖ 分类：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、
❖成型方法：有铸造法和粉末烧结法两种。
❖成分：以Fe，Ni，A1为主要成分，通过加入 Cu，Co，Ti等元素进一步提高合金性能 32
铝镍钴系硬磁合金
❖ 按成分分类：铝镍型，铝镍钴型，铝镍钴钛型三种
❖ 铝镍钴型合金具有高的剩余磁感应强度
❖ 铝镍钴钛型则以高矫顽力为主要特征
❖ 铸造铝镍钴系合金从织构角度可划分为各向同性合 金，磁场取向合金和定向结晶合金三种
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磁记录材料
❖磁记录材料
磁头材料
❖磁头的基本结构 ❖基本功能：写入、读出 ❖磁头材料得到基本性能要求：高的磁导率、高的饱和
磁感应强度、高的电阻率和耐磨性 ❖常用的磁头铁芯材料：合金、铁氧体、非晶态合金、
薄膜磁头材料
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磁记录材料
磁记录介质材料
❖对材料的要求 ❖类型：
颗粒（磁粉）涂布型：将磁粉与非磁性粘合剂等含少量添加 剂形成的磁浆涂布于聚脂薄膜(涤纶)基体上制成。
铁镍合金
❖成分：主要成分是铁Biblioteka Baidu镍、铬、铜、铜等元 素
❖特性：在弱磁场及中等磁场下具有高的磁导 率，低的饱和磁感应强度，很低的矫顽力， 低的损耗，……
❖铁镍合金相图与不同成分合金的性能 ❖铁镍合金的分类及其特性：1J50、1J51、
1J65、1J79、1J85 18
铁铝合金
❖ 铁铝合金成本低，应用范围很广。含铝量在16％以 下时，便可以热轧成扳材或带材；含铝量在5％～6 ％以上时，合金冷轧较困难。
❖ 铁铝合金特点：
1. 电阻率高 2. 高的硬度和耐磨性
3. 比重小，可减轻铁芯自重
4. 对应力不敏感
5. 时效：材料在使用时，随时间及环境温度的变化，磁性 能发生变化
6. 温度稳定性
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非晶态合金
❖ 铁基非晶态软磁合金：
特点：饱和磁感应强度高 、损耗低 缺点：磁致伸缩系数大
❖ 钴基非晶态软磁合金：饱和磁感应强度较低，磁导 率高，矫顽力低，损耗小，磁致伸缩系数趋近于零
磁性材料 Magnetic Materials
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磁性材料的分类
❖软磁材料 ❖硬磁材料 ❖磁记录材料 ❖其他磁性材料
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磁记录材料
❖ 磁记录原理
3种记录模式：水平(纵向)、垂直、杂化 磁记录系统基本单元：换能器、存贮介质、传
送介质装置以及相匹配的电子线路 磁记录原理 3种信号类型：音频信号、数字信号、调频信号 两种记录方式：模拟、数字 磁记录介质：磁带、磁盘、磁鼓、磁卡片
超磁致伸缩材料与压电陶瓷的性能比较
❖ 巨磁电阻材料
磁电阻效应：由磁场引起材料电阻发生变化
❖ 巨磁化强度材料
巨磁化强度材料也称为高磁化强度材料，饱和磁化强度 高于传统的Fe和Fe-Co软磁合金的材料
❖ 磁光效应材料：磁光记录
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水平(纵向)、垂直记录
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磁记录原理
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3种基本信号类型
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磁头的基本结构
❖ 退磁曲线：永磁材料饱和磁滞回线第二象限部分
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硬磁材料
❖永磁材料种类
铝镍钴系硬磁合金 硬磁铁氧体材料 稀土永磁材料
❖可加工的永磁合金 ❖永磁材料用途：硬磁材料主要用来储藏和供给
磁能，作为磁场源。硬磁材料在电子工业中广 泛用于各种电声器件、在微波技术的磁控管中
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亦有应用
永磁材料的退磁曲线和磁能曲线
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软磁材料
❖定义：特指那些矫顽力小、容易磁化和退磁 的磁性材料
❖特点：
磁滞回线细而长
高磁导率
低矫顽力
容易磁化，也容易去磁
❖常见软磁材料的饱和磁感应强度Bs和最大磁
导率μm
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软磁材料
❖分类：金属软磁材料、软磁铁氧体 ❖常用的金属软磁材料
电工用纯铁 电工用硅钢片 铁镍合金与铁铝合金 非晶态合金：铁基、钴基、铁镍基
连续薄膜型：连续磁性薄膜无须采用粘合剂等非磁性物质， 制备方法有两种
❖湿法，如电镀和化学镀 ❖干法，如溅射法、真空蒸镀法及离子喷镀法
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其他磁性材料
❖ 超磁致伸缩材料
磁致伸缩现象：铁磁性材料在磁场中被磁化时，沿外磁 场方向其尺寸会发生微小变化
一般材料的磁致伸缩系数：30～60×10-6
超磁致伸缩效应：（1～2）×10-3
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可加工的永磁合金
❖ 在淬火态具有可塑性，可以进行各种机械加 工。合金的矫顽力是通过塑性变形和时效 (回火)硬化后得到的
❖ 四个主要系列
1. α-铁基合金 2. Fe-Mn-Ti及Fe-Co-V合金 3. 铜基合金 4. Fe-Cr-Co永磁合金
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铝镍钴系硬磁合金
❖特点：铝镍钴系永磁合金具有高的磁能积及 高的剩余磁感府强度，适中的矫顽力。 (BH)max =40～70kJ／m3，Br=0.7～1.35T， Hc＝40～60kA／m。这类合金属沉淀硬化型 磁体，高温下呈单相状态(α相)，冷却时从α 相中析出磁性相使矫顽力增加。AlNiCo系合 金硬而脆，难于加工。
❖ 铁镍基非晶态软磁合金：性能基本上介于两者之间 ❖ 非晶态合金与晶态软磁材料的比较：磁导率高，电
阻大，损耗
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非晶态合金与晶态合金的磁滞回线
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铁镍合金相图与不同成分合金的性能
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热处理工艺对铁镍合金导率的影响
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Fe-Si3.8%合金单晶体磁化方向
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高斯织构、立方织构硅钢片性能比较
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几种电工用纯铁的磁性能
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软磁材料
❖ 软磁材料的用途：主要用于导磁，可用 作变压器、线圈、继电器等电子元件的 导磁体。
变压器
磁性传感器
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硬磁材料(永磁材料)
❖ 定义：指材料被外磁场磁化以后，去掉外磁场仍然 保持着较强剩磁的材料
❖ 评价永磁材料性能好的指标
剩余磁感应强度Br 矫顽力Hc 最大磁能积(BH)MAX 凸起系数η：η＝(BH)m／BrHc