登陆注册
3504600000010

第10章 磁性材料

磁性材料是现代电力、电子、信息工业的重要基础材料,同时在农业、国防、医学和科学研究方面得到了日益广泛的应用。高性能磁性材料的出现对于社会生产力的发展和人类生活水平的提高有着巨大的促进作用。

一般把磁性材料分成金属磁性材料和铁氧体磁性材料两大类。前者以纯金属和各种合金为原材料,通过熔炼、浇铸、加工和热处理或者由合金粉末通过成型、烧结和热处理等工艺制成;后者则以氧化铁和其他各种金属氧化物为原材料,经球磨、成型和烧结等工艺制成。

这两类磁性材料又都可划分为永磁材料、软磁材料以及磁信息材料。此外,一部分铁氧体材料由于在微波频率下工作时具有低损耗和强旋磁特性而成为旋磁材料。

永磁材料又称硬磁材料。它们一旦在磁场中被充磁后,如撤去外磁场,材料可以保留很强的磁性,而且不易被退磁。高碳钢、铝镍钴合金、铁铬钴合金、钐钴合金、钕铁硼合金、钡铁氧体、锶铁氧体等都是永磁材料。

它们可以用来制成永磁体,在一定的空间提供恒定的工作磁场。利用磁场本身或通过磁场和载流导体、带电粒子以及涡流等相互作用,可以使一种能量方便地转换成另一种能量,因而被广泛地应用于各种精密仪表、电声器件、永磁电机、磁选机、自动控制、微波器件、核磁共振成像仪、粒子加速器、磁耦合传动装置和各种磁疗装置中。

软磁材料和永磁材料不同,它们在较低的磁场中即可被饱和磁化,从而呈现很强的磁性,但在磁场撤除以后,磁性也就基本消失。这种材料被大量用做电力、配电箱、通信变压器以及继电器、电磁铁、电感器的铁芯材料、发电机和电动机的转子和定子材料以及磁路中的磁轭材料等。典型的软磁材料有纯铁、铁硅合金(硅钢)、镍铁合金、铁钴合金、锰锌铁氧体、镍锌铁氧体和镁锌铁氧体等。

磁信息材料是指应用于计算机、磁记录和其他信息处理技术中存取信息的一大类磁性材料。计算机和磁记录技术中各种磁带、磁盘、磁鼓、磁卡等以及各种磁存储器诸如磁膜存储器、磁泡存储器、磁光存储器中所使用的磁性材料都属于这一类。随着计算机、录音机、录像机的发展和普及,这类磁信息材料的产值在磁性材料中一直是最高的。

旋磁材料在微波频率下呈现出显著的旋磁现象,例如可使通过它的电磁波的偏振面发生旋转(法拉第效应)、或使入射电磁波分解成传播速度不同且又互相垂直的线偏振波(双折射效应)或造成电磁波被材料强烈吸收(铁磁共振)。利用这些旋磁现象可制成各种微波铁氧体器件,如隔离器、环行器、移相器、混频器、参量放大器等,被广泛地应用于雷达技术中。典型材料有镁锰和锂铁氧体等为代表的尖晶石铁氧体、以钇铁石榴石(YIG)为代表的石榴石铁氧体和以钡铁氧体为代表的磁铅石铁氧体等。

据统计,1982年以来全世界磁性材料的总产值已超过半导体材料的总产值,并有不断增大的趋势。由此也可估量出磁性材料在新科技革命中的重要作用。目前,磁性材料领域和其他材料领域一样,也在经历一场重要的变革。这种变革反映在两个方面,一方面一些传统的磁性材料通过引进新工艺、新技术,性能上有了很大的改进,从而加强了自身的技术应用地位以及和新材料抗衡的能力。例如,用做电力和配电变压器铁芯的硅钢,1983年,日本首先在生产线上采用激光沿钢板横向照射表面从而使内部的磁畴结构细化的新技术以及改进轧制工艺,将钢板厚度从0.30毫米减薄到0.23毫米,使材料的铁芯损耗下降了20%。如用这种改进的材料替代原先的材料来制造变压器,全日本每年便可节电9亿度。又如,软磁铁氧体材料随着应用领域的不断扩大,对材料提出了越来越高的要求,以至出现了“现代铁氧体”的提法。软磁铁氧体材料要求具有高饱和磁感应强度和高磁导率或低的高频功率损耗。1990年世界电子元器件市场中,需求额增长最快的电子器件是广泛应用于微机和彩色电视机中的开关稳压电源,年增长率高达13.5%,其核心部件是用锰锌铁氧体制造的主变压器。

为了实现整机的小型化和轻量化,新一代高速开关电源的工作频率要求从原来的20千赫提高到100~500千赫,甚至提高到1~2兆赫,同时材料应有低的功率损耗。

为此必须通过改进工艺,包括成分的优选和烧结工艺的优化来做到这一点。还有如用于数字网络的宽带变压器铁芯的高磁导率铁氧体材料,日本TDK 公司目前已能生产出初始磁导率高达18000的材料(几乎等于我国目前能稳定生产的相应材料指标的1倍)。要做到这一点,新工艺的采用和工艺条件的严格控制是必不可少的。

另一方面,磁性材料领域内的材料革命表现在一批新型磁性材料,如稀土永磁材料、非晶态磁性合金和微晶磁性合金以及薄膜磁性材料等的出现,它们的投入生产有可能会极大地影响原有材料的应用格局。它们已经或正在形成新的产业,使磁性材料进入了新的蓬勃发展时期。

同类推荐
  • 绿色西藏

    绿色西藏

    这是一部关于西藏生态环境的纪实性作品。绿色是当代社会中流行甚广的文化名词,有“安全”“纯净”“和谐”等主要含义;绿色西藏概括了目前西藏环境的基本特征,反映了当代西藏的发展方式和发展状态。作者在简述当代人生存环境质量状况和我国近年来消费形势基础上,梳理了西藏实施中的生态保护和环境建设的重点工程,指出了西藏环境的安全现状,讲述了环保中涌现出的凡人故事。经济发展同自然资源、客观环境、科技成果的关系一再被讨论,穿插着现代生态学的相关原理、清洁生产、垃圾处理技术等知识。
  • 探索世界:神秘的星空

    探索世界:神秘的星空

    每一个晴朗的夜晚,天空中总是挂满点点繁星,让抬头仰望的人无限神往。无论是中国还是外国,_无论是古代还是现代,人们都会对自己头顶的这片星空浮想联翩。牛郎织女的传说家喻户晓,十二星座的故事风靡全球……还有许多神秘精彩的故事,尽在本书中!
  • 神奇的新材料

    神奇的新材料

    随着科学技术发展,人们在传统材料的基础上,根据现代科技的研究成果,开发出新材料。然而对于新材料,大多数人都觉得他们离我们很远,更甚者认为其很神秘,其实他们就在我们生活的每个角落里。《神奇的新材料》带你走进新材料的世界,给你一场别让的旅行,让你在感受新材料给我们生活带来不可思议的特效外,同时也可带你进入另一个世界,感受一份新的体悟。
  • 生态资源大搜索(趣味科学馆丛书)

    生态资源大搜索(趣味科学馆丛书)

    生态环境问题不是人与自然的矛盾与冲突问题;而是今天生活在自然中的人与未来生活在自然中的人的关系问题,只要树立现代的科学发展观,人类就一定能够达到诗意般地安居。《生态资源大搜索》是趣味科学馆丛书之一。本书内容包括认识生态系统、地球上的自然资源、地球的生态系统、认识生态因子的作用、生态的作用。《生态资源大搜索》由刘芳编著。
  • 人类:解密隐藏的奥秘

    人类:解密隐藏的奥秘

    当人类产生意识的时候,也就开始了对自身由来以及自己祖先的探究。但是,在科学不发达的远古时代,人们只能把人类的产生归结于神的创造。19世纪以后,人类为弄清自身的由来,做了许多艰苦努力。1809年,法国学者拉马克在《动物哲学》一书中首先向“上帝创造人类”的说法提出了挑战,他大胆断定人类起源于类人猿。1871年,达尔文在《人类起源与性的选择》中更进一步论述了人类的起源问题,明确指出人类和现在的类人猿有着共同的祖先,人类是从已经灭绝的古猿进化而来的。
热门推荐
  • 茅山老道

    茅山老道

    五百年前,天地不知为何,九幽震碎,人类以及其他的生灵死后的灵魂没有去处,于是会聚到了昆仑山,经过吸食天地灵气,化而为鬼。在吸食了昆仑山脉龙气所产生的灵气之后,竟然都得到了修炼....
  • 美人计:棋子王妃

    美人计:棋子王妃

    被植入了阴谋的爱情,注定会遍体鳞伤。因为爱你,我为你拼尽全力。可是最终,还是被你逼上了绝路。我用尽生命去保护的,你偏要摧毁,那么,当我爱上别人的时候,你又何苦再来纠缠?——莫霜******一朝穿越,她是皇帝的棋子。一张面具,她成为他的王妃。两颗心却难以靠近!******她机关算尽,只为替爱人找到他通敌叛国的证据;他将计就计,不过是端着瓮兴味地等着她的进入;尘埃落定,他一袭明黄,万里河山,傲倨睨视她薄颤着,清眸中弥满水雾,艰难地开口,一字一顿,“别逼我恨你!”“恨?”他冷笑,“恨最好!正好朕也恨你!”******再次相见,边国国君婚礼,她是妻,有人是夫,他却只是宾,他大力扯下她头顶的红盖,满目苍凉:“真的是你?”她嫣然一笑,绝世无双:“请问,我们可曾认识?”
  • 姜椿芳文集(第七卷)

    姜椿芳文集(第七卷)

    本书收录了《争先恐后》、《三个镜头》、《难》、《人生问题》、《爱好文学》、《一九三八》、《新生》、《国际一周》等文章。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 新时代中国特色社会主义的理论成果(居安思危·世界社会主义小丛书)

    新时代中国特色社会主义的理论成果(居安思危·世界社会主义小丛书)

    党的十九大最重要的贡献,就是提出习近平新时代中国特色社会主义思想,并将此确立为党与时俱进的指导思想。习近平新时代中国特色社会主义思想是马克思主义中国化的最新理论成果,为全党全国人民在新时代坚持和发展中国特色社会主义、实现中华民族伟大复兴中国梦而奋斗提供了行动指南。要在学懂、弄通、做实习近平新时代中国特色社会主义思想上下功夫,用这一思想武装头脑、指导实践。
  • 蓝先生,余生许你可好

    蓝先生,余生许你可好

    过往年华不虚度,往后余生皆是你。——筱潇我不要一时的欢愉,我要的是一世的相守。——蓝羽煊喧闹的大街上一对情侣面对面站着。女人穿着职业白领的一步裙,扎了一个丸子头,有些不搭的元素在她稚嫩的小脸的衬托下竟毫无违和感。男的一身西装他挺拔的身躯,英俊的面容让他无论站在哪都是焦点。更别提他那192的身高。两人对视彼此都红了眼睛,对视良久之后男的说:“我回来了。对不起,当年出国没有……
  • 星星灼灼待归

    星星灼灼待归

    一个别样的开场,,一种不知名的力量,,我竟然穿越了,开始了另一段旅程
  • 老十三

    老十三

    一世双霸王,盛名振四方。三府十二郡,六门显英豪。四海五湖水,八洞七道坊。御龙双子锁,绝世浴血刀。启示盗皇经,断流甲子长男儿行四方,勿问谁家郎。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。