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當前磁性材料的發展與展望

發表時間：2009-09-24 文章來源：

    在現代科技社會中，磁性材料已成為必不可少的功能性基礎材料。其應用之廣泛幾乎無處不在，其涉及領域有航空、航天、核技術、汽車、電子、信息、通訊、動力、機械、照明、家用電器、礦山機械、工業技術等。其在國民經濟中的地位不言而喻。
    早在20世紀80年代就有以一個家庭擁有的電機數來衡量一個國家的技術發展程度的說法，據統計當時美國為26臺，日本為14臺，每臺電機內都含有永磁體。近年又有以人均磁性材料消耗值來衡量一個國家人民生活水平的新說法，據統計2003年發達國家人均磁性材料消耗值約為USD4.772，我國則為USD1.023，約為發達國家的21.5%。
    如今一個家庭所擁有的磁性材料可以在電視機、電腦、音響、DVD機、空調機、洗衣機、手機、汽車、玩具、燈具、家具等等上找到，粗略地估算一下，少則一二千克多則幾公斤甚至十幾千克。
    磁性材料的分類
    磁性材料可以分為金屬磁性材料與非金屬磁性材料兩大類，它們又各有多晶態、單晶態、非晶態、薄膜等多種狀態。一般按其磁特性和應用來分類，現代技術對磁性材料的分類列于下表：

分類	定義	材料	性狀、特點	用途
永磁	磁體被磁化后，去除磁化磁場，仍保持較強剩磁的磁性材料，其矯頑力Hc較高。	Al－Ni－Co系永磁合金	性狀：金屬析出（沉淀）硬化型、柱狀晶系。特點：Br高、居里溫度 θf高、熱定性好。缺點：Hc較低、加工較困難	儀器、儀表、電真空器件以及航天、航空器材

分類	定義	材料	性狀、特點	用途
永磁	容易被磁化也容易被退磁的磁性材料，其矯頑力Hc極低，磁導率高。	永磁鐵氧體 BaO·6Fe2O3 SrO·6Fe2O3	性狀：金屬氧化物、磁鉛石結構、六角晶系。特點：原材料豐富、價格低廉、化學穩定性好、電阻率高、比重小、性能穩定、 Hc適中。特點：Br低、αBr較大	燒結磁體：揚聲器等電聲器材、永磁電機、選礦機、電真空器件等。粘結磁體：冰箱門封條、永磁電機、彩色顯像管色純度靜會聚組件等
		稀土永磁： RCo5 R2Co17 Nd－Fe－B	性狀：金屬間化合物 CaZn5型六方晶體； Th2Ni17型六方晶體與 Th2Zn17型菱方晶系；四方對稱結構。特點：高Br、以Hc高。（BH）max。缺點：價格較貴、結構穩定性較差	儀器、儀表、航天、航空等領域。直流電機、音響器材、核磁共振成像儀、通信器材以及家用電器等諸多領域
		CrFeCo FeCoVCr 永磁合金	性狀：時效硬化型柱狀晶。特點：Br高、塑性好、可加工性好可以軋片、沖壓、拉絲等。缺點：工藝復雜、生產重復性差	音叉表、陀螺儀等特殊要求之處
		Pt－Co永磁合金	性狀：有序硬化型、面心立方。特點：Hc、(BH)max高，可加工、穩定性、抗蝕性好。缺點：價格昂貴，現在已很少使用	磁性彈簧、小型儀表元件、小型磁力馬達等形狀復雜、耐腐蝕處
		粘結永磁體；永磁鐵氧體粘結磁體；稀土永磁粘結磁體	性狀：塑性粘結永磁體屬復合材料，磁粉均勻分布在塑性基體中。特點：制造成本合理，易成形且機械性能良好，工藝簡單、制品尺寸精度高、可制成撓性磁體。缺點：性能遠低于同類燒結磁體	永磁電機、電冰箱門封條、彩色顯像管色純度靜會聚組合件、汽車電器及其它家用電器等領域

分類	定義	材料	性狀、特點	用途
軟磁		軟磁鐵氧體 Mn－Zn Ni－Zn Mg－Zn	性狀：金屬氧化物，尖晶石結構，立方晶系。特點：電阻率高、渦流損耗小、適宜高頻使用、價格低廉、比重小、品種規格多、應用面廣。缺點：μi、Bs較低，承受功率受一定限制，不適宜高功率器件，由于壓制成形，大形器件也受限制	磁性天線、各類高頻電感器、扼流圈、各類電子變壓器、干擾抑制、磁屏蔽、磁偏轉等
		磁介質羰基鐵；鋁硅鐵；鈹莫合金粉； Fe－Ni－Mo粉； Fe－Ni	性狀：軟磁粉末與有機粘結劑混合壓制粘結而成特點：高頻性能好，與鐵氧體相比Bs高，承受動率高，溫度穩定性好，工藝簡單	濾波器、扼流圈、貯能線圈、電感等
		電工純鐵	性狀：金屬、熱思、熱鍛或冷拉特點：具有高μm、高Bs，適合直流場合使用	電磁鐵、繼電器、測量儀表中的導磁零部件
		硅鋼	性狀：合金，結構有熱軌無取向、冷軋無取向、冷軋單向、冷軋雙取向。特點：比純鐵磁滯損耗低、電阻率也較高，適宜工頻使用，價廉。缺點：4πMs與居里溫度較純鐵低，不適宜很強恒定磁場下工作，此延伸率與沖擊韌性較差，可加工性差	電機、工頻電源變壓器、音頻變壓器、低頻脈沖變壓器等
		Fe－Ni（鈹莫合金）合金	性狀：單相固液體、面心立方。特點：在弱場和中等磁場下具有較高的磁導率和較低的矯頑力，有較好的耐腐蝕性、可加工性較好。缺點：應力與熱處理對性能影響較大并造成性能不穩定。由于貴金屬Ni含量高，因此價格也高。	繼電器、扼流圈、磁頭、屏蔽體、中小功率變壓器、互感器、音頻變壓器及精密儀器儀表等

分類	定義	材料	性狀、特點	用途
軟磁		Fe－Al合金	性狀：單相固溶體、面心立方。特點：電阻率高、高硬度、高耐腐蝕性，對應力不太敏感、成本低、高μm、高Bs。缺點：材質較硬，加工困難。	磁屏蔽、小功率變壓器、繼電器、微電機、磁頭、電感元件、音頻變壓器及脈沖變壓器等。
		Fe－Co合金	性狀：單相固溶體、面心立方。特點：具有較高的Bs、μm與居里溫度。	磁透鏡、特種電機、繼電器、電磁鐵、電話耳機等。特別適用于航天、航空及核動力系統
		非晶態軟磁合金 Fe－基 Co－基 Fe－Ni－基	性狀：原子排列長程無序。特點：高μ、低Hc、高強度、高硬度、高耐腐蝕性、高電阻率、低損耗等。缺點：材質硬、脆加工困難，居里溫度相對晶態合金較低，熱穩定性較差。	電力變玉器、電感元件、磁屏蔽、磁傳感器、磁記錄、高梯度磁分離等。
		納米晶軟磁合金 Finemet	性狀：單相固液體和非晶界面相組成，晶粒尺寸小（10～20nm）、無織構。特點：高Bs、高μ、高頻低損耗、居里溫度高、穩定性好、生產工藝相對簡單、成本低。缺點：價格相對軟磁鐵氧體較高。	電流互感器、高頻大功率電源變壓器、高頻開關電源、磁放大器、扼流圈、濾波器、貯能電感、漏電保護開關等。
微波	用于微波頻段的磁性材料	鐵氧體旋磁材料：尖晶石型多晶體： Mg－Mn系 Ni－系 Li－系	性狀：立方晶系特點：適用各頻段低、中功率適用各頻段中，高功率適用各頻段中、高功率	法接第微波旋轉器、結環行器、隔離器、差相移式環行器、差相移式環行器、鐵氧體相移器、鐵氧體開關等

分類

定義

材料

性狀、特點

用途

微波

用于微波頻段的磁性材料

磁鉛石型多晶體：
M－型

W－型

性狀：六角晶系
特點：適用亞毫米波段和毫米
波段
適用亞毫米波段和毫米
波段

法接第微波旋轉器、結環行器、隔離器、差相移式環行器、差相移式環行器、鐵氧體相移器、鐵氧體開關等

石榴石型多晶體：
Y稀土系
非稀土系

性狀：立方晶系
特點：適用低、中頻、高功率、
高溫度穩定性
適用低微波頻段

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