功能材料(磁性材料)课件.ppt

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1、功能材料FunctionMaterials主讲：克默迪企业杨子中第五章磁性材料具备强磁性的材料称为磁性材料。磁性材料具有能量转换、存储或改变能量状态的功能，是重要的功能材料。按矫顽力的大小可将磁性材料分为硬磁、半硬磁、软磁材料三种。从应用方面考虑，磁性材料可分为软磁材料、硬磁材料、磁记录材料及一些特殊用途的磁性材料等等。近年来，磁性材料又有了突飞猛进的发展，一些新型的磁性材料受到了重砚，并正在走向实用。如稀土永磁材料，室温磁致冷材料、新型的多层膜磁记录材料、有机铁磁材料、准晶、非晶材料；铁氧体材料、铁电反铁磁材料等已成为近几年

2、来磁性功能材料领域研究的热点。磁性材料广泛地应用于计算机、通讯、自动化、音像、电机、仪器仪表、航空航天、农业、生物与医疗等技术领域。磁性材料的应用已涉及到工、农、医、现代科技、国防和人类生活的各个领域。据统计1994年全球磁性材料产量约650一750万吨。产值100亿美元以上。全球每人每年消耗磁性材料价值2美元。全球磁性材料需求量每年以l0％一25%速度增长。新型磁性材料、新技术和新工艺不断涌现。是最活跃的材料领域之一。5.1软磁材料矫顽力低(Hci≤100A／m)、磁导率高的磁性材料称为软磁材料。软磁材料的磁滞回线细长，磁导

3、率高，矫顽力低，铁芯损耗低，容易磁化，也容易去磁。它主要应用于制造发电机和电动机的定子和转子；变压器、电感器、电抗器、继电器和镇流器的铁芯；计算机磁芯；磁记录的磁头与磁介质；磁屏蔽；电磁铁的铁芯、极头与极靴；磁路的导磁体等。它是电机工程、无线电、通讯、计算机、家用电器和高新技术领域的重要功能材料。软磁材料的种类很多，大致可分为金属软磁材料及软磁铁氧体。现有软磁材料若按磁特性可分为高磁感材料、高导磁材料、高矩形比材料、恒导磁材料、温度补偿材料等；若按材料的成分，可分为电工纯铁、Fe-Si合金、Ni-Fe合金、Fe-A1合金(包括

4、Fe-Si-Al合金)和Fe-Co合金等；也可分为晶态、非晶态及纳米晶软磁材料等。金属软磁(合金)材料是磁性材料中用途最广，用量最大的一类材料，包括纯铁，电工钢，合金及非晶态合金。不同的工作条件，对材料的性能要求亦有不同：在强磁场下工作的磁性部件，如电力工业中大量使用的电动机、发电机、大功率变压器、电磁铁等，要求所用的磁性材料应具有高的饱和磁感应强度，价格便宜，生产工艺简单，便于大批生产；在通讯技术中常用的变压器、换能器的铁芯，磁屏蔽材料及有关磁性元件，基本上是在弱磁场下工作，要求相应的材料具有高的磁导率。软磁材料的种类很多，

5、大致可分为金属软磁材料及软磁铁氧体。现有软磁材料若按磁特性可分为高磁感材料、高导磁材料、高矩形比材料、恒导磁材料、温度补偿材料等；若按材料的成分，可分为电工纯铁、Fe-Si合金、Ni-Fe合金、Fe-A1合金(包括Fe-Si-Al合金)和Fe-Co合金等；也可分为晶态、非晶态及纳米晶软磁材料等。5.1.1电工用纯铁电工用纯铁含碳量极低，其纯度在99.95％以上，退火态起始磁导率μi为300~500μ0，最大磁导率μm为6000~12000μ0，矫顽力Hc为39.8~95.5A／m。电工用纯铁主要用于制造电磁铁的铁芯和磁极，继电

6、器的磁路和各种零件，感应式和电磁式测量仪表的各种零件，杨声器的磁路，电话中的振动膜，磁屏蔽，电机中用以导引直流磁通的磁极及冶金原料等。我国生产的电工用纯铁的机械性能如下：抗拉强度σb＝27kg／mm2；延伸率δ5＝25％；断面收缩率ψ＝60％；布氏硬度HB＝131。表5-l几种电工用纯铁的磁性能影响纯铁磁性能的因素有多种，包括晶粒的结晶轴对磁化方向的取向关系，纯铁中的杂质，晶粒大小，金属的塑性变形，加工过程中的内应力等等。为了改善纯铁的磁性能，除严格控制冶炼与轧制过程，还可以采用高温长时间氢气退火，消除晶格畸变和内应力，粗化晶

7、粒。电工用纯铁只能在直流磁场下工作，在交变磁场下工作，涡流损耗大。在纯铁中加入少量硅(0.38％~0.45％)形成固溶体，可以提高合金电阻率，减少材料涡流损耗。随着纯铁中含硅量的增加，磁滞损耗降低，而在弱磁场和中等磁场下，磁导率增加。但硅含量高于4％，材料变脆。5.1.2电工用硅钢片电工用硅钢片按材料生产方法，结晶织构和磁性能可分为以下四类；(1)热轧非织构(无取向)的硅钢片；(2)冷轧非织构(无取向)的硅钢片；(3)冷轧高斯织构(单取向)的硅钢片；(4)冷轧立方织构(双取向)的硅钢片。电工用硅钢片主要用于各种形式的电机、发电

8、机和变压器中，在扼流圈、电磁机构、继电器、测量仪表中也大量使用。不同的工作环境，对硅钢片的性能提出了不同的要求，一般将实用的硅钢片按强磁场、中等磁场(5~1000A／m)、弱磁场(0.2~0.8A／m)下工作来分类。硅钢片的机械性能与硅含量、晶粒大小、结晶结构、有害杂质(碳，