《金属磁性材料》PPT课件

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1、第二章金属磁性材料主要介绍金属、合金及金属间化合物磁性材料的结构和磁性能。金属磁性材料的发展是从由简到繁，性能不断提高，功能逐步完善的过程。最早应用的金属软磁磁性材料是纯铁，金属永磁磁性材料是碳钢，时间约是1880年。由于材料性能上存在明显缺点，如纯铁的磁性质对杂质很敏感，碳钢的磁能积太低，通过不断尝试逐步发展出合金磁性材料，材料的构成与结构不断复杂化，材料的软磁与永磁性能也不断提高，形成了全面的金属磁性材料系列。常见铁磁金属的结构与磁性具有磁性的单质元素主要有铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)，而且常见的磁性材料绝大部分是以它们为主要组成部分的合金或化合物。因此了解铁(Fe)、钴

2、(Co)、镍(Ni)的结构与性质对后面的讨论会有所帮助，在此首先介绍铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)的结构与它们磁性质。Fe：⑴常压下，温度＜910℃为体心立方（bcc），铁磁性的α－Fe，居里温度为770℃，易磁化方向为<100>,难磁化方向为<111>⑵910℃＜温度＜1400℃为面心立方（fcc）,顺磁性的γ－Fe⑶温度＜1400℃为体心立方（bcc），顺磁性的δ－FeNi:常压下，在熔点以上温度范围内，均是面心立结构（fcc），为铁磁性的γ-Ni，居里点为358℃易磁化方向为<111>难磁化方向为<100>Co：⑴温度＜450℃，为简单六方结构，铁磁性的ε-Co相。居里点

3、为1117℃，易磁化方向为<0001>，难磁化方向为<2110>和1010>⑵温度＞450℃至熔点为面心立方γ–Co相。[1120][1010][0001]Fe、Co、Ni的磁性都来自于它们的3d电子间的交换相互作用而形成的铁磁性，由于金属中相邻原子间距较小，电子云重叠比较明显，因此电子间的交换相互作用比较强，居里温度相对较高。它们每个原子具有的磁矩分别为2.2μB、0.6μB和1.7μB。另外，过渡金属中很多原子具有磁矩，但单质材料中一般是具有反铁磁性的，如Mn、Cr等。金属软磁材料一、性能的基本要求贮能高：高的饱和磁感应强度。灵敏度高：初始磁导率、最大磁导率、脉冲磁导率大。效率

4、高：Hc低，电阻率高，损耗小。回线矩形比高稳定性好：磁滞回线较窄矫顽力小磁导率高。影响磁导率的因素机理：根据技术磁化的分析，影响材料磁导率的主要过程是可逆磁畴转动和可逆畴壁位移。动力：饱和磁化强度，材料的饱和磁化强度越大，可逆磁畴转动和可逆畴壁位移更容易发生。阻力：内应力、掺杂、空泡、晶界。可逆磁畴转动和可逆畴壁位移要受到上述材料中缺陷的阻碍。提高磁导率的措施1、提高饱和磁化强度Ms2、有效方法，使K1→0，λs→03、高温退火4、真空热处理5、氢气热处理6、使材料杂质相对集中7、真空熔炼、精炼8、进行织构化常见金属软磁材料工业纯铁铁硅合金铁镍合金铁铝合金铝硅铁合金非晶及纳米晶软磁

5、合金磁介质工业纯铁纯度在99.8%以上的铁，不含任何故意添加的合金元素。室温性能：Bs=2.15(T)，居里温度770℃，最大磁导率μm=20000，ρ=0.1×10-6(Ω.m)。工业纯铁的碳含量低，矫顽力低，磁导率高，导热性和加工性好，有一定的耐腐蚀性和价格便宜。电阻率低，不能在交流磁场中应用。在直流磁场中，作为恒定磁场中的磁导体，如作磁极和磁屏蔽。1、电解铁含有0.05~0.02%C、Mn≤0.01%、P≤0.005%、S≤0.004%、Al≤0.01%、Cu≤0.015%。电磁性能：μi=500、μm=1500、Br=1.05(T)、Hc=0.35(×79.6A/m)、ρ=

6、9.6×10-8Ω.m2、阿姆柯铁含C≤0.025%、Mn≤0.035%、P≤0.015%、S≤0.05%、Cu≤0.08%。磁性能：μi=2000~5000、μm=6000~15000、Hc=0.5~1.5(×79.6A/m)3、羰基铁由Fe（Co）5分解而成，纯度高。磁性能：μi=20003000、μm=20000~21500、Br=0.5~1.0T、Hc=0.08×79.6A/m、ρ=9.6×10-8Ω.m由此可见，微量杂质对纯铁的磁性影响明显。铁硅合金铁硅合金，通常又称为硅钢片、电工钢。在变压器、电动机、发电机等电力设备和通信设备中，它是最重要的铁芯材料，在国民经济中占有重

7、要的地位。1900—1930年，炼钢和热轧加工技术1934—60年晶粒取向、热处理、玻璃涂层1983—至今辐射3.2%Si-Fe合金来说，当温度从室温上升到熔点的过程中，不会发生任何结构转变，并始终保持单一的体心立方结构，这对在较高温度下进行再结晶退火十分有利，同时，当温度从高温缓慢冷却到室温时，纯铁存在相变的干扰，而铁硅不存在这样的问题，因此这种合金很容易制成单晶。铁硅合金的结构对含C量十分敏感，对铁硅合金，应使含C下降到0.01%以下。再结晶：当加热温度较高时，变