功能复合材料-2-磁性复合材料

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1、磁性复合材料(Magneticcompositematerials)是以高聚物或软金属为基体与磁性功能体复合而成的一类材料。2.1概述2.磁性复合材料1.无机磁性材料与聚合物基体构成的复合材料。2.无机磁性材料与低熔点金属基体构成的复合材料。3.有机聚合物磁性材料与聚合物基体构成的固态复合材料。4.以无机磁性材料与载液构成的液态复合材料-磁流变体。9/16/20211功能复合材料2.2聚合物基磁性复合材料聚合物基磁性复合材料主要由强磁粉（功能体）、聚合物基体（黏结剂）和加工助剂三大部分组成。2.2.1无机磁粉功

2、能体磁粉性能的优劣与其组成、颗粒大小、粒度分布以及制造工艺有关。9/16/20212功能复合材料1.铁氧体磁粉BaO·Fe2O3或SrO·Fe2O32.SmCo5类磁粉第一代稀土复合永磁材料3.Sm2Co17类磁粉第二代稀土复合永磁材料4.NdFeB第三代稀土复合永磁材料磁粉颗粒大小是影响磁性复合材料性能的重要因素。铁氧体和SmCo5类粉体的矫顽力是由磁体内部的晶粒形核机制所控制，因此，当磁粉颗粒尺寸大小接近或等于单畴尺寸大小时，其矫顽力明显提高，抗外界干扰能力明显增大。Sm2Co17和熔融-淬火法生产的微晶N

3、dFeB磁粉的矫顽力是由晶粒内部畴壁钉扎所决定，其矫顽力不受颗粒大小影响，其颗粒大小主要由填充密度和制造工艺等因素决定。磁粉粒度分布也对磁性复合材料性能有影响。9/16/20213功能复合材料9/16/20214功能复合材料9/16/20215功能复合材料2.2.2聚合物基体分为橡胶类、热固性树脂类和热塑性树脂类三种。2.2.3加工助剂为了改善复合体系的流动性，常加入各种助剂以提高磁功能体沿易磁化轴的方向取向和提高磁粉含量，常使用一些硬脂酸盐润滑剂、偶联剂及增塑剂等。其中硅烷偶联剂同时对提高磁功能体的抗氧化能力

4、起到一定作用。9/16/20216功能复合材料2.2.4聚合物基磁性复合材料的制备工艺常采用模压、注塑、挤压等工艺技术。NdFeB/环氧树脂复合材料的性能与成型压力的关系9/16/20217功能复合材料2.3磁性复合材料的性能、分类及应用2.3.1磁性复合材料性能与填充磁体含量的关系对低填充量的颗粒状磁性功能体填充的复合材料：μr(V)=1+AVμr相对磁导率；A依赖于磁性材料性能、形状和填充量的系数；V磁性材料填充的体积分数。9/16/20218功能复合材料随着填充比例的增加，磁导率明显偏离线性。μr(V)=

5、1+BV2B，磁感应强度。对于填充两种或两种以上不同尺寸磁粉及不同尺寸分布和形状的混杂磁性复合材料，如果其粒子形态相似而磁性能不同，则μr与各磁性材料体积分数Vi的关系可表示为：μr(V1，V2)=1+B1V22+B2V229/16/20219功能复合材料由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此也有相应的软磁和硬磁复合材料。此外，强磁性(铁磁性和亚铁磁性)细微颗粒涂覆在高聚物材料带上或金属盘上形成磁带或磁盘用于磁记录，也是一类非常重要的磁性复合材料，又如与液体混合形成磁流体等。2.3.2磁性复合材料的分类2.3.3磁

6、性复合材料的应用9/16/202110功能复合材料2.4永磁复合材料一般情况下，永磁材料的密度较高，脆而硬，不易加工成复杂的形状。但是，制成高聚物基或软金属基复合材料后，上述难加工的缺点可得到克服。典型的永磁材料包括永磁铁氧体、铝镍钴以及稀土永磁材料。9/16/202111功能复合材料永磁复合材料的功能组元是磁性粉末，高聚物和软金属起到粘结剂的作用。其中，高聚物使用较为普遍，常用的有环氧树脂、尼龙和橡胶等材料。9/16/202112功能复合材料永磁复合材料的制造方法常采用模压、注塑、挤压等工艺技术。对于软金属粘

7、结工艺来说，由于它较为复杂，因此除磁体要求在较高温度下(＞200℃)使用外，很少采用这种金属基复合磁体。9/16/202113功能复合材料很显然，与高密度的金属磁体或陶瓷磁体(铁氧体)相比，复合磁体的优良加工性能是以牺牲一部分磁性能为代价的。9/16/202114功能复合材料非磁性基体及非磁性相的比例直接影响到材料的饱和磁化强度及剩余磁化强度，它可用下述关系式来表达：9/16/202115功能复合材料其中，Mr为复合磁体的剩余磁化强度；Ms为磁性组元的饱和磁化强度；为复合磁体密度；o为磁性组元的理论密度；

8、为复合物中的非磁性相的体积分数；f为铁磁性相在外磁场方向的取向度。9/16/202116功能复合材料由于复合永磁材料的易成形和良好加工性能，因此常用来制作薄壁的微型电机使用的环状定子，例如计算机主轴电机，钟表步进电机等。9/16/202117功能复合材料复合永磁材料的良好成型性，使其适用于制作体积小、形状复杂的永磁体。如汽车仪表用磁体，磁推轴承及各类蜂鸣器等。9/16/202118功能