磁性材料有哪些?
磁性是物质的基本性质之一,小到原子、分子,大到地球、太阳、宇宙,到处都有磁现象存在。磁性材料常指具有强磁性的材料,这类材料在宏观上表现为在外加磁场下具有明显的磁化强度。微观上,物质的磁性本质上来源于组成它的原子、分子的磁矩。分子电流与原子磁矩 1820年奥斯特发现电流磁效应后,安培指出,磁现象的本质是电流,物质的磁性来源于其中的分子电流。近代物理学研究表明,物质由原子构成,原子由带负电的电子和带正电的原子核构成,电子绕核运动。电子和原子核都有自旋,这些都相当于某种电流,它们的总和构成原子或分子电流,这就是对安培分子电流假设的现代解释。 磁矩本是描绘闭合电流回路磁效应的强弱和方向的物理量,为了描绘原子或分子的磁性,引入电子轨道磁矩和电子自旋磁矩两个物理量,它们之和就是原子磁矩或分子磁矩,这就是原子或分子磁性的主要来源。此外,原子核也有磁矩,但是很微弱,可忽略。原子按其固有磁矩是否为零,分为磁性原子和非磁性原子两类。原子磁矩是外加磁场能与物质发生电磁相互作用的原因,也是物质磁性的来源。 在同一种仪器中,由于不同部分对磁性的要求不一样,往往需要选用不同的磁性材料。以磁带录音机为例,记录声音的磁带是用磁粉制成的,由于希望将声音保存较长时间,故磁粉需用硬磁材料,以使它具有较大的矫顽力。对于将声音转化为磁场强度变化的磁头来说,要求它的磁性变化与声音的变化同步,所以磁头的铁芯要选用软磁性材料。以使它具有很小的剩磁,且要求其磁导率较大。
实验表明,任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同。根据物质在外磁场中表现出的特性,物质可地分为五类:顺磁性物质,抗磁性物质,铁磁物质,亚磁性物质,反磁物质。我们把顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质,把铁磁性物质称为强磁性物质。通常所说的磁性材料是指强磁性物质。磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料,不容易去碰的物质叫硬磁性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小,硬磁性材料剩磁较大。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,反应磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类:包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要品种有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W);烧结合金有:Re-Co(Re代表稀土元素)、Re-Fe以及AlNi(Co)、FeCrCo等;可加工合金有:FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等,后两种中BHC较低者亦称半永磁材料。②铁氧体类:主要成分为MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等复合组分。③金属间化合物类:主要以MnBi为代表。软磁材料大体上可分为四类。①合金薄带或薄片:FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等。②非晶态合金薄带:Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以适当的Si、B、P和其他掺杂元素,又称磁性玻璃。③磁介质(铁粉芯):FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基铁和铁氧体等粉料,经电绝缘介质包覆和粘合后按要求压制成形。④铁氧体:包括尖晶石型——M++ O·Fe2O3 (M++ 代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等),磁铅石型——Ba3Me2Fe24O41(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其复合组分)。