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永磁功能材料和软磁功能材料的区别  

2007-03-27 20:02:59|  分类: 电子电路 |  标签: |举报 |字号 订阅

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         永磁功能材料常称永磁材料,又称硬磁材料,而软磁功能材料常称软磁材料。这里的硬和软并不是指力学性能上的硬和软,而是指磁学性能上的硬和软。磁性硬是指磁性材料经过外加磁场磁化以后能长期保留其强磁性(简称磁性),其特征是矫顽力(矫顽磁场)高。矫顽力是磁性材料经过磁化以后再经过退磁使具剩余磁性(剩余磁通密度或剩余磁化强度)降低到零的磁场强度。而软磁材料则是加磁场既容易磁化,又容易退磁,即矫顽力很低的磁性材料。退磁是指在加磁场(称为磁化场)使磁性材料磁化以后,再加同磁化场方向相反的磁场使其磁性降低的磁场。
 永磁材料是发现和使用都最早的一类磁性材料。我国最早发明的指南器(称为司南)便是利用天然永磁材料磁铁矿制成的。现在的永磁材料不但种类很多,而且用途也十分广泛。
   常用的永磁材料主要具有4种磁特性:
   (1)高的最大磁能积。最大磁能积[符号为(bh)m]是永磁材料单位体积存储和可利用的最大磁能量密度的量度;
   (2)高的矫顽(磁)力。矫顽力[符号为(h)c]是永磁材料抵抗磁的和非磁的干扰而保持其永磁性的量度;
    (3)高的剩余磁通密度(符号为br)和高的剩余磁化强度(符号为mr)。它们是具有空气隙的永磁材料的气隙中磁场强度的量度;
   (4)高的稳定性,即对外加干扰磁场和温度、震动等环境因素变化的高稳定性。
   当前常用的重要永磁材料主要有:
   (1)稀土永磁材料,这是当前最大磁能积最高的一大类永磁材料,为稀土族元素和铁族元素为主要成分的金属互化物(又称金属间化合物)。我国研制和生产的钕铁硼稀土合金就是永磁材料。
   (2)金属永磁材料,这是一大类发展和应用都较早的以铁和铁族元素(如镍、钴等)为重要组元的合金型永磁材料,主要有铝镍钴(alnico)系和铁铬钴(fecrco)系两大类永磁合金。铝镍钴系合金永磁性能和成本属于中等,发展较早,性能随化学成分和制造工艺而变化的范围较宽,故应用范围也较广。铁铬钴系永磁合金的特点是永磁性能中等,但其力学性能可进行各种机械加工及冷或热的塑性变形,可以制成管状、片状或线状永磁材料而供多种特殊应用。
   (3)铁氧体永磁材料,这是以fe2o3为主要组元的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高,特别有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体(bafe12o19)和锶铁氧体(srfe12o19)等都有很多应用。
   除上述3类永磁材料外,还有一些制造、磁性和应用各有特点的永磁材料。例如微粉永磁材料、纳米永磁材料、胶塑永磁材料(可应用于电冰箱门的封闭)、可加工永磁材料等。
   软磁材料种类多和用途广,具有5种主要的磁特性:
   (1)高的磁导率。磁导率(符号为μ)是对磁场灵敏度的量度;
   (2)低的矫顽力hc显示磁性材料既容易受外加磁场磁化,又容易受外加磁场或其他因素退磁,而且磁损耗也低;
   (3)高的饱和磁通密度bs和高的饱和磁化强度ms。这样较容易得到高的磁导率μ和低的矫顽力hc,也可以提高磁能密度;
   (4)低的磁损耗和电损耗。这就要求低的矫顽力hc和高的电阻率;
   (5)高的稳定性,这就要求上述的软磁特性对于温度和震动等环境因素有高的稳定性。
   当前常用的重要的软磁材料主要有:
   (1)铁-硅(fe-si)系软磁材料,常称硅钢片,是电机工业广泛使用磁性材料。这一磁性材料系统的非取向fe-si合金(i)、单取向fe-si合金(ⅱ)、双取向fe-si合金(ⅲ)、特殊处理fe-si合金(ⅳ)和非晶fe-si-b材料(v)的磁和电损耗p降低随年代的进展。
(2)铁-镍(fe-ni)系软磁合金是磁导率μ和矫顽力hc低的性能良好的软磁材料,有着广泛的应用。
(3)铁氧体软磁材料,其突出优点是电阻率极高,可以在高频率和超高频率使用,在通信和多种电子学器件中有着重要的应用。
   (4)非晶软磁材料和纳米晶软磁材料,是在20世纪后期发展起来的新软磁材料。非晶软磁材料的特点是制造工艺较简单,化学成分变化范围较宽、磁性均匀和良好的各向同性(因无晶粒结构)。将适当成分的非晶软磁材料通过适当的热处理后,可以使非晶状态转变为晶粒直径为纳米量级的结晶态软磁材料,也可以得到良好的软磁材料。
   (5)其他软磁材料。选择适当的化学成分和适当的制造工艺,可以得到具有特定软磁等性能的软磁材料。例如,具有高能和磁化强度的铁-钴(fe-co)系软磁合金,具有较高电阻率的铁-铝(fe-al)系软磁合金,具有磁晶各向异性和磁致伸缩都趋近于零的铁-硅-铝(fe-si-al)等。

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