《特种功能磁性材料》PPT课件

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1、特种功能磁性材料一、磁记录材料二、磁液体材料三、磁制冷材料四、磁致伸缩五、巨磁阻材料六、磁光材料七、磁性半导体一、磁记录材料磁记录原理磁信号的记录方式磁头及材料磁记录介质及材料磁泡定义：所谓磁记录是在磁记录介质上，对应要记录下的信息，记录下不同的残留磁化强度。基本原理：单磁畴微粒子的磁化方向分布的变化，转化为一个个微小永磁体相应的磁极的方向及强度，此永磁体位即最小记录单元。由单磁畴微粒子形成微小永磁体的过程借助微小永磁体进行数字信号记录的原理磁记录原理磁记录的构成要素及记录再生原理硬盘的写入:磁头线圈通电，产生磁场，然后将磁场作用于盘片上的一个记录位。盘片上涂有磁性物质，这些磁性

2、物质是由无数的“磁畴”组成的，在外部的磁场作用下，原来杂乱的磁介质内部磁畴开始取向，对外显示磁性。当外部的磁场消失时，由于铁磁性物质的特性，磁畴的方向不会回到从前的状态，因而该记录位具有了“剩磁”，这就是磁记录的方式。当要改变磁记录位的信息时，只要对它施加反向磁场，如果该磁场足够强，就可以重新改变内部的磁畴排列方向，同时该记录位对外的磁性也会改变。举例：硬磁盘记录原理IBM硬盘的发展提高记录密度的途径：盘面和磁头磁阻（MR）磁头巨磁阻（GMR）磁头隧道磁阻（TMR）磁头热搅动导致宏观极性消失犬牙交错的磁性颗粒产生磁转变噪音超顺磁效应的表现磁体粒子的尺寸为纳米级水平记录垂直记录将数

3、据数据由水平方式的平躺变成直立于硬盘表面，使磁头在转速不变的情况下，扫描过的数据量更大，从而提高了硬盘的存储密度。数字磁记录方式---水平/垂直记录问题：介质的热不稳定性、磁头不完全写入、介质噪声等！！用途：是实现电信号和磁信号之间相互转换的电磁能量转换器件。磁记录中实现信息记录和再生功能的关键部件。磁记录之磁头概述磁头材料应具备的条件汇总如下：（1）磁导率及饱和磁化强度要高（对输入信号灵敏度高，输出信号大）；（2）矫顽力低（高效率）；（3）电阻率高（降低高频范围的涡流损耗）；（4）耐磨性强（长寿命）；（5）小型、轻量（使用方便、长寿命、降低磁阻）；（6）加工性好。块体型磁头（M

4、n-Zn铁氧体）MIG(metalingap)型磁头（由仙台斯特、坡莫合金等合金膜复合而成）积层型磁头（由仙台斯特、坡莫合金等合金膜积层），用于高频磁头电磁感应型非电磁感应型环形磁头薄膜磁头（坡莫合金薄膜），用于高频垂直磁化用薄膜磁头，用于高密度记录磁电阻效应磁头，用于高灵敏度再生光方式交流电流方式磁记录之磁头种类一、合金磁头材料含钼坡莫合金(4wt%Mo-17%Fe-Ni)磁芯材料：饱和磁化强度比铁氧体磁心材料高出很多，因而具有很好的写入特性。但耐磨性差，不能用于VTR等录像带运动速度很高的场合。电阻率较低，即使在中频下，由涡流造成的磁导率下降也十分显著，因此通常采用薄膜层叠结

5、构。坡莫合金系磁心用薄膜现在主要用电镀、溅射镀膜等方法制作。仙台斯特合金(Fe-9.6%Si-5.4%Al系)磁芯材料：导磁率与高镍的Fe-Ni合金相当，Hv达500，饱和磁感应强度约1T，电阻率110×10-8·m。该合金制备的磁头具有高的耐磨性和优良的高频特性。是四磁头录像技术中普遍应用的磁头材料。缺点是对合金成分的变化非常敏感，又硬又脆，难加工，使磁头价格昂贵。二、铁氧体磁头材料以Mn-Zn和Ni-Zn铁氧体为主，电阻率比大部分金属磁性材料至少要高3个数量级，因此损耗较低，可用在高频领域。硬度Hv达600～700，耐磨性高，主要用于制作录像机、数字磁带机、磁盘机和磁鼓的磁头

6、铁心。饱和磁感应强度低，因此在提高记录密度方面有困难。目前应用最多最普遍的是多晶热压铁氧体，其最大缺点是磁头缝隙附近容易产生剥落，从而导致磁记录质量的下降。采用单晶和取向铁氧体抗剥落性得到显著改善，但增加了磁头制造工艺的难度。磁记录之主要磁头材料三、非晶态磁头材料晶体磁各向异性为零，由于不存在晶界及晶格缺陷引起的内应力，因此矫顽力很低。薄膜化可使涡流损耗变得很小，明显改善高频特性。已开发出耐磨性、耐腐蚀性均优良的实用型非晶态磁头材料，如Co-Nb-Zr（金属-金属系）、Co-Fe-Si（金属-非金属系）。四、微晶薄膜磁头材料典型的体系为[Fe-M(Nb,Ta,Zr,Hf,Ti,V

7、等)-X(N,C,B)]，由溅射沉积法形成非晶态膜，而后加热形成微晶，通过晶粒微细化，达到磁致伸缩。通过添加X，来抑制晶粒生长，与上述M元素一起实现热稳定性，从而获得更大的饱和磁化强度，用其制作的磁头要比非晶材料更适合高矫顽力磁性介质的高密度特性。五、多层膜磁头材料将超薄膜周期性积层获得。以Fe-C/Ni-Fe多层膜为例，由于多层膜效应抑制了柱状晶生长（抑制了磁各向异性），微晶化实现了低磁致伸缩。Bs高达2T，Hc也很低，但耐热性差，在500℃热处理后晶粒长大，软磁性能变坏。六、