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时间:2020-09-18
《2019年 材料化学chapter3磁性材料 ppt课件.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三章磁性材料3.1磁学基础两磁极作用力大小磁极在磁场H中受到的磁场力几个重要的磁学参数B------磁感应强度M------磁化强度H------磁场强度u------磁导率真空条件下:B0=u0Hu0为真空的的磁导率,为4лX10-7T·m/A外场中放入磁介质:B=u0(H+M)u0为真空的的磁导率,为4лX10-7T·m/A电流方向和磁力线方向关系3.2硬磁和软磁磁滞回线?磁滞回线围起的面积越大矫顽力越大,磁性材料就越“硬”反之,围起的面积越小矫顽力越小,磁性材料就越“软”3.2.1概念3.2.2软磁材料容易磁化和去磁的材料,或者说矫顽力较小
2、(低于102A/m),专业上讲导磁率高。(1)硅钢片:含硅不高于4%的钢,被用作铁芯,导磁系数大,反复磁化损失小。(2)软磁铁氧体:是一种复合氧化物,铁氧体本身也存在软硬之分,软磁铁氧体具有立方晶系的结构,主要用于射频变压器、磁头和其他电子学方面3.2.3磁铁氧体结构类型:尖晶石型立方晶系结构AB2O4(MgAl2O4)石榴石型立方晶系结构X3Y2Z3O12磁铅石型六方晶系结构Pb(Fe3+,Mn2+)12O19软磁软磁硬磁3.2.2磁铁氧体硬磁要求:Hc﹥103A/m,Br﹥10-1T种类Br/10-4THc/(102A/m)(BH)max/(1
3、04J/m3)III42003700280058004.23.6硬磁钡铁氧体的性能实例两种软磁铁氧体的性质种类Bs/10-4THc/(102A/m)IIIIII(合金)460049007500﹤0.14﹤0.160.043.2.4软磁合金电工硅钢(矽钢)铁镍合金:磁导率高,饱和磁化强度低,矫顽力低损耗低。如著名“玻莫合金”,磁导率150000以上、矫顽力0.4A/m,反复磁化损失小。用于制交流互感器和中频变压器。非晶合金和纳米合金:非晶合金以Fe、Co、Ni为基础,用作高频变压器;纳米合金为细粒度磁晶,磁导率高,饱和磁感应强度低,矫顽力低,用于制备
4、传感器。3.2.4硬磁合金-是硬磁材料的主力军马氏体:最早的硬磁材料,性能差;添加合金元素如Cr、Co、Ni等能改善磁性能,如Fe-Co-V;AlNiCo[(BH)max达到100kJ/M3],优点:磁性稳定。不受温度影响,有较高的Hc,可以在500℃高温下使用,且能制成体积小、精度高的零部件。缺点:加工性差,只能铸造或烧结成型。含有稀土元素的用此材料:BH最高,Br高,矫顽力高。如NdFeB系列磁体。3.3物质的磁性和电子行为磁和电的关系:物质的磁性来源于电子在原子中的轨道运动,自旋运动和电子与电子之间的相互作用。抗磁性物质顺磁性物质铁磁性物质亚
5、铁磁性物质反磁性物质物质按磁性分类3.3.1抗磁性抗磁性是所有物质的共同性质,通常抗磁性非常小。将抗磁性物质放入磁场中,磁感应强度为负值,因B=uH,u﹤0,而且是一个和温度无关的量。抗磁性物质均有磁距为0的原子组成,即原子的所有电子都已配对。温度磁化率抗磁性物质在磁场中的表现3.3.1抗磁性﹢﹣H斜率﹤0B3.3.2顺磁性在常态下,没有磁性的相互作用,不显出磁性。外加磁场时,原子磁距部分整齐的排列起来,表现出净磁场,磁化率为正。温度对物质的磁性产生一定的影响。温度升高,磁距不容易整齐排列,显出的磁性越弱,这种规律为“居里定律”顺磁性物质内部,有些
6、原子有净磁距,即磁距不为0.净磁距的存在是因为原子轨道上存在未成对电子。温度顺磁性物质在磁场中的表现磁化率﹢﹣HB常温和中等强度的磁场中,磁化率较小;温度不太低,磁场不太强,其磁化率和磁场强度无关,只同物质中铁的含量成正比;只有在较强磁场和较低温度下,其磁感应强度才能达到饱和。顺磁性物质的磁性特点3.3.2铁磁性铁磁性物质一放入磁场就容易磁化,表现出相当强的磁感应强度。与顺磁性物质比较,磁化率要高1-2个数量级。常见的Fe、Co、Ni等均属于铁磁性物质。原子磁距排列整齐,归结为:①自发磁化(磁畴)②有磁性有序的温度限制(居里温度)。磁畴畴壁磁畴典型
7、的磁畴结构示意图3.3.2亚铁磁性尖晶石立方堆积的铁氧体:正尖晶石型和反尖晶石型。原子磁距反方向排列,但磁距不能相互抵消,余下的磁距表现为亚铁磁性。3.3.2反亚铁磁性磁化率存在一个物理上的判断温度,称为尼尔温度TN。原子磁距反方向排列,但磁距正好数量相等、方向相反、净磁距为零。3.4磁性记录材料(1)几种重要的氧化物磁性材料-γ-Fe2O3专业上也称为合成的磁赤铁矿,由磁性氧化铁制备。铁前驱体溶液FeO(OH)沉淀脱水针状还原Fe3O4氧化γ-Fe2O3α-Fe2O3针状3.4磁性记录材料(1)几种重要的氧化物磁性材料-掺钴的氧化铁Co离子掺杂的
8、γ-Fe2O3中加入,其矫顽力较高。离子掺杂的方法对颗粒的大小和形状产生一定的影响。如在进行Co掺杂时,具体可采取两种方式
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