【正文】
應強度B與磁化場強度H之間的關系曲線軟磁材料(soft magnetic material)具有低矯頑力和高磁導率的磁性材料。軟磁材料易于磁化,也易于退磁,廣泛用于電工設備和電子設備中。應用最多的軟磁材料是鐵硅合金(硅鋼片)以及各種軟磁鐵氧體等。軟磁材料按成分分類①純鐵和低碳鋼如制造電磁鐵芯、極靴、繼電器和揚聲器等的鐵芯。器磁導體、磁屏蔽罩等。:②鐵硅系合金,制造電機、變壓器、繼電器、互感淺談鐵磁材料應用:鐵磁材料在現(xiàn)代科學技術中得到廣泛的應用,隨著材料科學的發(fā)展,它已成為一種重要的智能材料。本文主要介紹鐵磁材料的原理,分類,及其應用;并對三類主要鐵磁材料詳細介紹,包括軟磁材料,硬磁材料,矩磁材料。?鐵磁性物質只要在很小的磁場作用下就能被磁化到飽和,不但磁化率>0,而且數(shù)值大到10-106數(shù)量級,其磁化強度M與磁場強度H之間的關系是非線性的復雜函數(shù)關系。這種類型的磁性稱為鐵磁性鐵磁性物質只有在居里溫度以下才具有鐵磁性;在居里溫度以上,由于受到晶體熱運動的干擾,原子磁矩的定向排列被破壞,使得鐵磁性消失,這時物質轉變?yōu)轫槾判澡F磁物質是一種性能特異,用途廣泛的材料。鐵、鈷、鎳及其眾多合金以及含鐵的氧化物(鐵氧體)均屬鐵磁物質。其特征是在外磁場作用下能被強烈磁化,故磁導率很高。另一特征是磁滯,即磁化場作用停止后,鐵磁質仍保留磁化狀態(tài),圖21為鐵磁物質的磁感應強度B與磁化場強度H之間的關系曲線軟磁材料(soft magnetic material)具有低矯頑力和高磁導率的磁性材料。軟磁材料易于磁化,也易于退磁,廣泛用于電工設備和電子設備中。應用最多的軟磁材料是鐵硅合金(硅鋼片)以及各種軟磁鐵氧體等。軟磁材料按成分分類①純鐵和低碳鋼如制造電磁鐵芯、極靴、繼電器和揚聲器等的鐵芯。器磁導體、磁屏蔽罩等。:②鐵硅系合金,制造電機、變壓器、繼電器、互感③鐵鋁系合金,主要用于制造小型變壓器、磁放大器、繼電器等的鐵芯和磁頭、超聲換能器等。④鐵硅鋁系合金,主要用于音頻和視頻磁頭⑤鎳鐵系合金,可用作脈沖變壓器材料、電感鐵芯和功能磁性材料。⑥鐵鈷系合金適于制造極靴、電機轉子和定子、小型變壓器鐵芯等。⑦軟磁鐵氧體,廣泛用作電感元件和變壓器元件(見鐵氧體)。⑧非晶態(tài)軟磁合金,是一種正在開發(fā)利用的新型軟磁材料。⑨超微晶軟磁合金,現(xiàn)主要研究的是鐵基超微晶合金硬磁材料是指磁化后不易退磁而能長期保留磁性的一種鐵氧體材料,也稱為永磁材料或恒磁材料。硬磁鐵氧體的晶體結構大致是六角晶系磁鉛石型,其典型代表是鋇鐵氧體BaFe12O19。這種材料性能較好,成本較低,不僅可用作電訊器件如錄音器、電話機及各種儀表的磁鐵,而且已在醫(yī)學、生物和印刷顯示等方面也得到了應用。硬磁材料常用來制作各種永久磁鐵、揚聲器的磁鋼和電子電路中的記憶元件等。在電學中硬磁材料的主要作用是產(chǎn)生磁力線,然后讓運動的導線切割磁力線,從而產(chǎn)生電流。硬磁性材料被磁化以后,還留有剩磁,剩磁的強弱和方向隨磁化時磁性的強弱和方向而定。錄音磁帶是由帶基、粘合劑和磁粉層組成。帶基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁強的r-Fe2O3或CrO2細粉。錄音時,是把與聲音變化相對應的電流,經(jīng)過放大后,送到錄音磁頭的線圈內,使磁頭鐵芯的縫隙中產(chǎn)生集中的磁場。隨著線圈電流的變化,磁場的方向和強度也作相應的變化。當磁帶勻速地通過磁頭縫隙時,磁場就穿過磁帶并使它磁化。由于磁帶離開磁頭后留有相應的剩磁,其極性和強度與原來的聲音相對應。磁帶不斷移動,聲音也就不斷地被記錄在磁帶上。放音時,將已錄音的磁帶以錄音時同樣的速度緊貼著放音磁頭縫隙進。磁頭鐵芯是用高導磁率鐵氧體軟磁材料制成的,它對磁通阻力很小。因此,磁帶上所錄的音頻剩磁通,容易通過磁頭鐵芯而形成回路。磁帶上的剩磁通在放音磁頭線圈上感應出一個與剩磁通變化規(guī)律相同的感應電動勢。再經(jīng)過放音放大器放大后,送去推動揚聲器,磁帶上所錄下的音頻信號便還原成原來的聲音。具有矩形磁滯回線的鐵氧體材料稱為矩磁材料。它的特點是,當有較小的外磁場作用時,就能使之磁化,并達到飽和,去掉外磁場后,磁性仍然保持與飽和時一樣。如鎂錳鐵氧體,鋰錳鐵氧體等就是這樣。這種鐵氧體材料主要用于各種電子計算機的存儲器磁芯等方面。鐵磁材料在航空航天、電力電子、信息、生物和醫(yī)學等現(xiàn)代技術和工程領域存在十分廣泛的應用,比如已應用于機電設備、核反應堆結構,磁懸浮裝置和強磁電器設備中。由于鐵磁材料在磁場、應力場及力磁耦合場作用下具有復雜的響應,引起許多電磁固體力學問題,因此研究這類材料在耦合場作用下的力學行為具有重要的意義。這不僅可以加深人們對鐵磁材料在力磁耦合場作用下的物理機制,對實際結構和產(chǎn)品的優(yōu)化設計更是起到指導作用。尤其是現(xiàn)在出現(xiàn)了許多新型的鐵磁功能材料,如稀土超磁致伸縮功能材料,磁致伸縮復合材料,鐵磁相變材料等。這些鐵磁功能材料具有許多優(yōu)越的性能,它們同時具有感知和驅動的功能,即材料自身能感知環(huán)境變化,并作出相應的響應,在在工程技術領域有廣闊的應用前景,越來越受到人們的關注③鐵鋁系合金,主要用于制造小型變壓器、磁放大器、繼電器等的鐵芯和磁頭、超聲換能器等。④鐵硅鋁系合金,主要用于音頻和視頻磁頭⑤鎳鐵系合金,可用作脈沖變壓器材料、電感鐵芯和功能磁性材料。⑥鐵鈷系合金適于制造極靴、電機轉子和定子、小型變壓器鐵芯等。⑦軟磁鐵氧體,廣泛用作電感元件和變壓器元件(見鐵氧體)。⑧非晶態(tài)軟磁合金,是一種正在開發(fā)利用的新型軟磁材料。⑨超微晶軟磁合金,現(xiàn)主要研究的是鐵基超微晶合金硬磁材料是指磁化后不易退磁而能長期保留磁性的一種鐵氧體材料,也稱為永磁材料或恒磁材料。硬磁鐵氧體的晶體結構大致是六角晶系磁鉛石型,其典型代表是鋇鐵氧體BaFe12O19。這種材料性能較好,成本較低,不僅可用作電訊器件如錄音器、電話機及各種儀表的磁鐵,而且已在醫(yī)學、生物和印刷顯示等方面也得到了應用。硬磁材料常用來制作各種永久磁鐵、揚聲器的磁鋼和電子電路中的記憶元件等。在電學中硬磁材料的主要作用是產(chǎn)生磁力線,然后讓運動的導線切割磁力線,從而產(chǎn)生電流。硬磁性材料被磁化以后,還留有剩磁,剩磁的強弱和方向隨磁化時磁性的強弱和方向而定。錄音磁帶是由帶基、粘合劑和磁粉層組成。帶基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁強的r-Fe2O3或CrO2細粉。錄音時,是把與聲音變化相對應的電流,經(jīng)過放大后,送到錄音磁頭的線圈內,使磁頭鐵芯的縫隙中產(chǎn)生集中的磁場。隨著線圈電流的變化,磁場的方向和強度也作相應的變化。當磁帶勻速地通過磁頭縫隙時,磁場就穿過磁帶并使它磁化。由于磁帶離開磁頭后留有相應的剩磁,其極性和強度與原來的聲音相對應。磁帶不斷移動,聲音也就不斷地被記錄在磁帶上。放音時,將已錄音的磁帶以錄音時同樣的速度緊貼著放音磁頭縫隙進。磁頭鐵芯是用高導磁率鐵氧體軟磁材料制成的,它對磁通阻力很小。因此,磁帶上所錄的音頻剩磁通,容易通過磁頭鐵芯而形成回路。磁帶上的剩磁通在放音磁頭線圈上感應出一個與剩磁通變化規(guī)律相同的感應電動勢。再經(jīng)過放音放大器放大后,送去推動揚聲器,磁帶上所錄下的音頻信號便還原成原來的聲音。具有矩形磁滯回線的鐵氧體材料稱為矩磁材料。它的特點是,當有較小的外磁場作用時,就能使之磁化,并達到飽和,去掉外磁場后,磁性仍然保持與飽和時一樣。如鎂錳鐵氧體,鋰錳鐵氧體等就是這樣。這種鐵氧體材料主要用于各種電子計算機的存儲器磁芯等方面。鐵磁材料在航空航天、電力電子、信息、生物和醫(yī)學等現(xiàn)代技術和工程領域存在十分廣泛的應用,比如已應用于機電設備、核反應堆結構,磁懸浮裝置和強磁電器設備中。由于鐵磁材料在磁場、應力場及力磁耦合場作用下具有復雜的響應,引起許多電磁固體力學問題,因此研究這類材料在耦合場作用下的力學行為具有重要的意義。這不僅可以加深人們對鐵磁材料在力磁耦合場作用下的物理機制,對實際結構和產(chǎn)品的優(yōu)化設計更是起到指導作用。尤其是現(xiàn)在出現(xiàn)了許多新型的鐵磁功能材料,如稀土超磁致伸縮功能材料,磁致伸縮復合材料,鐵磁相變材料等。這些鐵磁功能材料具有許多優(yōu)越的性能,它們同時具有感知和驅動的功能,即材料自身能感知環(huán)境變化,并作出相應的響應,在在工程技術領域有廣闊的應用前景,越來越受到人們的關注