磁性材料常用的表征手段

目录

摘要 (2)

一、磁性材料的认识 (2)

二、磁性材料的分类 (2)

三、纳米性材料的制备 (3)

（一）纳米磁性材料的制备方法一般分为两类 (3)

（二）另一类分类法 (3)

（三）由上而下 (3)

（四）由下到上，即从原子，分子开始生长 (3)

四、磁性材料的制备 (5)

1 磁性纳米粒子制备磁性液体的方法 (5)

2 磁流体的制备方法 (5)

3、磁性微粒的制备方法 (6)

4纳米磁性微晶的制备方法 (7)

5 纳米磁性结构复合材料的制备方法 (7)

参考文献 (8)

磁性材料的制备和测量手段

摘要本文主要阐述对磁性材料的认识，发展史以及磁性材料的的一些简单分类。其次对磁性材料的制备方法做了一些详细的说明，介绍了几种常见磁性材料的制备；比如纳米性磁性材料，晶体材料，非晶体材料等。

In this paper Understanding of magnetic material, the purpose of this article is the history and some of the simple classification of magnetic materials. Secondly the preparation methods of magnetic materials made some detailed instructions. The preparation of several common magnetic materials is introduced, such as nanometer magnetic material, crystal materials, amorphous materials.

关键词磁性材料纳米磁性材料制备方法

一磁性材料的认识

中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。早在战国时期就有关于天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。11世纪就发明了制造人工永磁材料的方法。1086年《梦溪笔谈》记载了指南针的制作和使用。1099～1102年有指南针用于航海的记述，同时还发现了地磁偏角的现象。

近代，电力工业的发展促进了金属磁性材料——硅钢片（Si-Fe合金）的研制。永磁金属从19世纪的碳钢发展到后来的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。20世纪40年代，荷兰J.L.斯诺伊克发明电阻率高、高频特性好的铁氧体软磁材料，接着又出现了价格低廉的永磁铁氧体[1]。50年代初，随着电子计算机的发展，美籍华人王安首先使用矩磁合金元件作为计算机的内存储器，不久被矩磁铁氧体记忆磁芯取代。50年代初人们发现铁氧体具有独特的微波特性，制成一系列微波铁氧体器件。后来又出现了强压磁性的稀土合金，非晶态（无定形）磁性材料等。

现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，例如将永磁材料用作马达，应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。而通常认为，磁性材料是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。

二磁性材料的分类

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、镍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。

三纳米磁性材料的制备

（一）纳米磁性材料的制备方法一般分为两类:

1由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图形等。

2由下到上，即由小到大，将原子，分子按需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳米膜或纳米粒子复合物等。

（二）另一类分类法

1气相法 : 例如气相凝胶法;化学气相沉淀法等等。

2液相法：例如共沉淀法；水热法等等。

3固相法：例如高能球磨法；非晶晶化法等等

具体的方法说明：

（三）由上而下

物理法

<1>机械破碎法

用高能球磨，超声波或气流粉碎等机械方法，可以将微粉制备成纳米粒子。对难熔金属或不能进行化学反应的材料，机械法较实用。缺点是粒度分级难，表面污染重。用高能球橦击金属材料表面，可使表面纳米化，提高抗磨损，抗腐蚀能力。此法机理主要是产生大量缺陷，位错，发展成交错的位错墙，将大晶粒切割成纳米晶。

<2>刻蚀法。

将大面积的薄膜用化学，电子束，离子束刻蚀，甚至在扫描隧道显微镜等设备下用原子搬运的方法制备纳米点，纳米线或其他纳米图形。

（四）由下到上，即从原子，分子开始生长

如在制备过程中不产生化学反应，就称物理法。常用的有雾化法，溅射法，蒸发法，非晶晶化法等。

如在制备过程中产生化学反应的就称为化学法，常用的有金属有机化学气相沉积法(MOCVD)，溶胶-凝胶法(sol-gel)，水热法，共沉淀法等。

物理法制备磁性材料

1气相凝聚法

在充有惰性气体的真空室，将金属加热蒸发成原子雾与惰性气体碰撞失去动能，在液氮冷却的棒上沉淀，将此粉末刮下收集。

2蒸发法

蒸发法指在低压的惰性气体中加热金属，形成金属蒸汽。再将金属蒸汽凝固在冷冻的底板上形成纳米粒子，或在其他单晶，多晶底板上形成纳米薄膜。按加热金属的方法可分为：电子束加热（如分子束外延MBE），激光束加热PLD，电阻丝或电阻片加热等。

3雾化法

雾化法指真空中金属熔体流束在四周环形超声气流等的冲击下分散成雾化的，微小的液滴，再在冷却的底板或收集器上凝固成纳米粒子。这是规模生产金属纳米粒子的有效方法。超声喷嘴的设计是重要的。

4 溅射法

溅射法是目前制备纳米薄膜使用最普遍的方法之一。是在充氩的真空室中，以所需金属靶材为阴极，薄膜底板为阳极，，两极间辉光放电形成的氩离子在电场作用下冲击阴极靶材，将其溅射到底板上形成薄膜。

5非晶晶化法

前提是先有非晶态薄带或薄膜，再控制退火条件，使其晶化成纳米尺度的纳米晶。如对非晶态软磁合金FeSiB中加入Nb,Cu,控制了晶化过程中的成核和晶粒长大，是易于大量生产纳米软磁的重要方法。

非晶态制备，是将熔态金属以每秒一百万度的速度快速降温，阻止其晶化而获得。

化学法