【正文】
應(yīng)強(qiáng)度B與磁化場強(qiáng)度H之間的關(guān)系曲線軟磁材料(soft magnetic material)具有低矯頑力和高磁導(dǎo)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(shè)備和電子設(shè)備中。應(yīng)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(yáng)聲器等的鐵芯。器磁導(dǎo)體、磁屏蔽罩等。:②鐵硅系合金,制造電機(jī)、變壓器、繼電器、互感淺談鐵磁材料應(yīng)用:鐵磁材料在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用,隨著材料科學(xué)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(yīng)用;并對(duì)三類主要鐵磁材料詳細(xì)介紹,包括軟磁材料,硬磁材料,矩磁材料。?鐵磁性物質(zhì)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(jí),其磁化強(qiáng)度M與磁場強(qiáng)度H之間的關(guān)系是非線性的復(fù)雜函數(shù)關(guān)系。這種類型的磁性稱為鐵磁性鐵磁性物質(zhì)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(yùn)動(dòng)的干擾,原子磁矩的定向排列被破壞,使得鐵磁性消失,這時(shí)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判澡F磁物質(zhì)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(zhì)。其特征是在外磁場作用下能被強(qiáng)烈磁化,故磁導(dǎo)率很高。另一特征是磁滯,即磁化場作用停止后,鐵磁質(zhì)仍保留磁化狀態(tài),圖21為鐵磁物質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁化場強(qiáng)度H之間的關(guān)系曲線軟磁材料(soft magnetic material)具有低矯頑力和高磁導(dǎo)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(shè)備和電子設(shè)備中。應(yīng)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(yáng)聲器等的鐵芯。器磁導(dǎo)體、磁屏蔽罩等。:②鐵硅系合金,制造電機(jī)、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(jī)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jī)及各種儀表的磁鐵,而且已在醫(yī)學(xué)、生物和印刷顯示等方面也得到了應(yīng)用。硬磁材料常用來制作各種永久磁鐵、揚(yáng)聲器的磁鋼和電子電路中的記憶元件等。在電學(xué)中硬磁材料的主要作用是產(chǎn)生磁力線,然后讓運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)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(qiáng)弱和方向隨磁化時(shí)磁性的強(qiáng)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(qiáng)的r-Fe2O3或CrO2細(xì)粉。錄音時(shí),是把與聲音變化相對(duì)應(yīng)的電流,經(jīng)過放大后,送到錄音磁頭的線圈內(nèi),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(qiáng)度也作相應(yīng)的變化。當(dāng)磁帶勻速地通過磁頭縫隙時(shí),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(yīng)的剩磁,其極性和強(qiáng)度與原來的聲音相對(duì)應(yīng)。磁帶不斷移動(dòng),聲音也就不斷地被記錄在磁帶上。放音時(shí),將已錄音的磁帶以錄音時(shí)同樣的速度緊貼著放音磁頭縫隙進(jìn)。磁頭鐵芯是用高導(dǎo)磁率鐵氧體軟磁材料制成的,它對(duì)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(yīng)出一個(gè)與剩磁通變化規(guī)律相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。再經(jīng)過放音放大器放大后,送去推動(dòng)揚(yáng)聲器,磁帶上所錄下的音頻信號(hào)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(diǎn)是,當(dāng)有較小的外磁場作用時(shí),就能使之磁化,并達(dá)到飽和,去掉外磁場后,磁性仍然保持與飽和時(shí)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(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)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(xué)等現(xiàn)代技術(shù)和工程領(lǐng)域存在十分廣泛的應(yīng)用,比如已應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備、核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu),磁懸浮裝置和強(qiáng)磁電器設(shè)備中。由于鐵磁材料在磁場、應(yīng)力場及力磁耦合場作用下具有復(fù)雜的響應(yīng),引起許多電磁固體力學(xué)問題,因此研究這類材料在耦合場作用下的力學(xué)行為具有重要的意義。這不僅可以加深人們對(duì)鐵磁材料在力磁耦合場作用下的物理機(jī)制,對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)更是起到指導(dǎo)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(fù)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(shí)具有感知和驅(qū)動(dòng)的功能,即材料自身能感知環(huán)境變化,并作出相應(yīng)的響應(yīng),在在工程技術(shù)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,越來越受到人們的關(guān)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(jī)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jī)及各種儀表的磁鐵,而且已在醫(yī)學(xué)、生物和印刷顯示等方面也得到了應(yīng)用。硬磁材料常用來制作各種永久磁鐵、揚(yáng)聲器的磁鋼和電子電路中的記憶元件等。在電學(xué)中硬磁材料的主要作用是產(chǎn)生磁力線,然后讓運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)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(qiáng)弱和方向隨磁化時(shí)磁性的強(qiáng)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(qiáng)的r-Fe2O3或CrO2細(xì)粉。錄音時(shí),是把與聲音變化相對(duì)應(yīng)的電流,經(jīng)過放大后,送到錄音磁頭的線圈內(nèi),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(qiáng)度也作相應(yīng)的變化。當(dāng)磁帶勻速地通過磁頭縫隙時(shí),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(yīng)的剩磁,其極性和強(qiáng)度與原來的聲音相對(duì)應(yīng)。磁帶不斷移動(dòng),聲音也就不斷地被記錄在磁帶上。放音時(shí),將已錄音的磁帶以錄音時(shí)同樣的速度緊貼著放音磁頭縫隙進(jìn)。磁頭鐵芯是用高導(dǎo)磁率鐵氧體軟磁材料制成的,它對(duì)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(yīng)出一個(gè)與剩磁通變化規(guī)律相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。再經(jīng)過放音放大器放大后,送去推動(dòng)揚(yáng)聲器,磁帶上所錄下的音頻信號(hào)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(diǎn)是,當(dāng)有較小的外磁場作用時(shí),就能使之磁化,并達(dá)到飽和,去掉外磁場后,磁性仍然保持與飽和時(shí)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(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)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(xué)等現(xiàn)代技術(shù)和工程領(lǐng)域存在十分廣泛的應(yīng)用,比如已應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備、核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu),磁懸浮裝置和強(qiáng)磁電器設(shè)備中。由于鐵磁材料在磁場、應(yīng)力場及力磁耦合場作用下具有復(fù)雜的響應(yīng),引起許多電磁固體力學(xué)問題,因此研究這類材料在耦合場作用下的力學(xué)行為具有重要的意義。這不僅可以加深人們對(duì)鐵磁材料在力磁耦合場作用下的物理機(jī)制,對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)更是起到指導(dǎo)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(fù)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(shí)具有感知和驅(qū)動(dòng)的功能,即材料自身能感知環(huán)境變化,并作出相應(yīng)的響應(yīng),在在工程技術(shù)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,越來越受到人們的關(guān)注