磁性材料课件

,EXIT,单击此处编辑母版文本样式,EXIT,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,磁性材料,磁性材料,1,磁性材料,一、,磁性材料的分类,1,、,按物质磁性,的强弱分类,（,1,）,抗磁性,材料：,磁化率为,-10,-5,-10,-8,（,2,）顺,磁性,材料：,磁化率为,10,-3,10,-6,（,3,）,反铁磁性,材料：,磁化率为,10,-3,10,-5,（,4,）,亚铁磁性,材料：,磁化率为,110,4,（,5,）,铁磁性,材料：,磁化率为,110,5,2,、,按原子磁矩排列次序,分类,（,1,）,有序排列磁性,材料,如：,抗磁性和顺磁性物质,。,（,2,）无,序排列磁性,材料,磁性材料 一、磁性材料的分类,磁性材料,（,2,）无,序排列磁性,材料,如：,铁磁性,、,亚铁磁性,、,反铁磁性,物质等。,3,、,按外磁场作用下物质磁行为的表现,分类,（,1,）,抗磁,材料：,抗磁性物质,（,2,）,弱磁,材料：,顺磁性和反铁磁性物质,（,3,）,强磁,材料：,亚铁磁性和铁磁性物质,如：铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质，通常统称为,磁性材料,。,磁性材料（2）无序排列磁性材料,磁性材料,二,、磁性物质的,磁化,起始磁化曲线：,外加磁化场强度由零单调地增加的和之间的关系曲线,基本磁化曲线：,磁锻炼后的和之间的关系曲线,磁滞回线：,磁场强度变化一个周期后形成一个闭合曲线,正常磁滞回线：,对应饱和时的磁滞回线，又称极限磁滞回线。,磁性材料 二、磁性物质的磁化,磁性材料,三,、,表征磁性材料性质的基本参量,1,、饱和磁感应强度,(,饱和磁通密度,),磁化饱和状态时的磁感应强度。实际应用中，往往是指某一指定磁场下的磁感应强度（基本上达到磁饱和时的磁场）。,2,、剩磁感应强度,从磁性体的饱和状态，磁场（包括自退磁场）单调减小到,0,时磁感应强度。,3,、磁通密度矫顽力,从饱和磁化状态，沿饱和磁滞回线单调改变磁场强度，磁感应强度,B,减小到,0,时的磁场强度。,磁性材料 三、表征磁性材料性质的基本参量,磁性材料,三,、,表征磁性材料性质的基本参量,4,、内禀矫顽力,从饱和磁化状态，磁化强度,M,减小到,0,的磁场强度。,5,、磁能积,在退磁曲线上的任意点的磁感应强度和磁场强度的乘积（,BH,）。,6,、起始磁导率,在磁中性状态下,H0,时磁导率的极限值。,7,、,最大磁导率,过,坐标原点与基本磁化曲线相切直线切点处的磁导率。,磁性材料 三、表征磁性材料性质的基本参量 4、,磁性材料,三,、,表征磁性材料性质的基本参量,8,、损耗角正切,串联复数磁导率的虚数部分与实数部分的比值。物理意义为磁性材料在交变磁场的每周期中，损耗能量与储存能量之比。,9,、比损耗角正切,损耗角正切与起始导磁率的比值。,10,、温度系数,在两个给定温度之间，被测的变化量除以温度变化量。,磁性材料 三、表征磁性材料性质的基本参量,磁性材料,三,、,表征磁性材料性质的基本参量,11,、磁导率的比温度系数,磁导率的温度系数与磁导率的比值。,12,、居里温度,在此温度上，自发磁化强度为零，即铁磁性材料或亚磁性材料由铁磁状态或亚铁磁状态转变为顺磁状态的临界温度。,磁性材料是指常温下表现为强磁性的亚铁磁性和铁磁性材料。,按磁性材料不同特点又可分为,软磁、硬磁、铁氧体,等材料。,磁性材料 三、表征磁性材料性质的基本参量,磁性材料,软磁材料,矫顽力很低,(0.8,KA/m),的磁性材料,。,当材料在磁场中被磁化，移出磁场后，磁性便会全部或大部丧失。,软磁材料的主要磁特性,、,矫顽力和磁滞损耗低,；,、,电阻率较高，磁通变化时产生的涡流损耗小,；,、,磁导率高，有时要求在低的磁场下具有恒定的磁导率,；,、,饱和磁感应强度高,；,、,某些材料的磁滞回线呈矩形，要求高矩形比。,6.1,软磁材料,磁性材料软磁材料6.1 软磁材料,磁性材料,一、软磁材料特征值,1.,磁导率,一,般希望,值越高越好。,但,值高的材料在很低频率时出现自然共振、畴壁共振现象,。,在高频使,用,时,，,将,有,很大的铁磁共振损耗。,根据磁性材料应用目的,，,分别选用材料起始磁导率,i,和最大磁导率,m,。,i,值高的材料,m,亦较高,，,i,值是软磁材料的主要参数之一,。,6.1,软磁材料,磁性材料一、软磁材料特征值 6.1 软磁材料,磁性材料,一、软磁材料特征值,2.,品质因数,Q,值,Q,值是损耗角正切的倒数，即,Q=1/(tan),，,tan,损耗角正切,材料总的磁品质因素,Q,值上升时,，,值相应下降,，,在一定条件下,，,Q,的乘积仍不变,。,一般用,Q,或,tan/,i,来表示材料的质量指标或损耗指标。,6.1,软磁材料,磁性材料一、软磁材料特征值 6.1 软磁材料,磁性材料,一、软磁材料特征值,3.,值的温度系数,值的温度系数,表示,为,6.1,软磁材料,1,、,2,温度,T,1,和,T,2,时的磁导率,；,表示在两个给定温度之间,，,温度变化一度时,，,磁导率的平均相对变化率。,(,T2,T,1,),磁性材料一、软磁材料特征值 6.1 软磁材料,磁性材料,一、软磁材料特征值,4.,减落,D,A,在恒定温度下,，,经过一定的时间间隔,，,磁性材料的磁导率相对减少,，,减少值表示为,D,A,=(,1,-,2,)/,1,1,、,2,不同时间依次测量的相对磁导率,。,5.,铁损,指铁磁性材料在交变磁场中反复磁化所消耗的功率。,铁损一般由磁滞损耗和涡流损耗和剩余损耗所组成。,6.1,软磁材料,磁性材料一、软磁材料特征值 6.1 软磁材料,磁性材料,一、软磁材料特征值,5.,铁损,磁滞损耗,：,铁磁性材料磁化时，出现磁滞现象，每磁化一周所消耗的能量正比于磁滞回线的面积，这种能量损失称为,磁滞损耗,。,涡流损耗,：,按照电磁感应定律，铁磁材料在交变磁场中磁化,，,材料内磁通量发生变化时，在磁通的周围会产生感应电动势，因铁磁材料是导电物质，感应电动势将在垂直于磁通方向的截面上感应出闭合的涡流电流。涡流,所引起的焦耳损失称为,涡流损耗,。,6.1,软磁材料,磁性材料一、软磁材料特征值 6.1 软磁材料,磁性材料,一、软磁材料特征值,5.,铁损,假定材料的磁导率始终是一常数,，,涡流损耗可用下式计算,：,6.1,软磁材料,f,频率,(,Hz)；d,材料厚度,(,mm)；B,m,最大磁感应强度,(,T)；,电阻率,(,cm),。,磁性材料一、软磁材料特征值 6.1 软磁材料 f,磁性材料,一、软磁材料特征值,5.,铁损,经过换算,，,Pe,的单位可以由,W/m,3,转换成,W/kg,。,例如,，,Pe,1.5/50,到为,2.34,W/kg,，,是指最大磁感应强度为,1.5,T,，,频率为,5,OHz,时,，,每公斤材料的铁损为,2.34,W,。,提高电阻率可降低涡流损耗。,剩余损耗,包括,弛豫损耗,、,畴壁共振损耗和自然共振损耗。,6.,矫顽力,Hc,软磁材料在对称周期磁化条件下,，,磁感应强度,B=O,时所相应的磁化场强度称为矫顽力,H,C,。,6.1,软磁材料,磁性材料一、软磁材料特征值 6.1 软磁材料,磁性材料,一、软磁材料特征值,7.,饱和磁感应强度,B,S,在磁化场足够强的情况下,，,软磁材料可能达到的最大磁感应强度,，,称为饱和磁感应强度。,8.,剩余磁感应强度,Br,软磁材料经一定强度的磁场磁化后,，,再将磁场强度减至零,，,材料内所剩的磁感应强度,，,称为剩余磁感应强度,，,通常简称为剩磁,B,r,。,B,r,与材料本身有关,，,也,与材料的磁化过程有关。,6.1,软磁材料,磁性材料一、软磁材料特征值 6.1 软磁材料,磁性材料,一、软磁材料特征值,9.,复数磁导率,在交变电磁场中要用复数磁导率,为,=-j,其中实部,称,弹性磁导率,，,虚部,称,粘性磁导率,。,实部,和虚部,之比,，,即,Tan=,/,称为,损耗角,，,tan,称为,损耗角正切或损耗因子,。,6.1,软磁材料,磁性材料一、软磁材料特征值 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,常用的软磁材料有,纯铁,、,硅钢片,、,铁,镍,合金,、,软磁铁氧体,等。,1.,电工用纯铁,（,1,）成分,电工用纯铁，是一种含碳量低，含铁量,99.95,以上的软钢。,（,2,）制备工艺,在平炉中进行冶炼时，用氧化渣除去碳、硅、,锰,等元素，再用还原渣除去磷和硫，出钢时在钢包中加入脱氧剂,制备,。,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,（,3,）主要特征值,起始磁导率,i,：,300500,0,，,6000,30000,0,。,最大磁导率,m,：600012000,0,，,19000,68000,0,。,矫顽力,Hc,：39.895.5,A/m,，2.390.80,A/m,。,（,4,）特点与应用,电工用纯铁属于高饱和材料，有较小的矫顽力，主要用于制造,电磁铁,的铁芯和磁极,、,继电器,的磁路和各种零件,、,感应式和电磁式,测量仪表的各种零件,、,扬声器,的磁路,、,电话,中的振动膜,、,电机,中用以导引直流磁通的磁极,。,冶金原料,等。,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,2.,硅铁合金,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。,在纯铁中加人,0.384.5,硅，形成固溶体，可以提高材料电阻率，减少涡流损耗，这种材料称为,硅铁合金,，或者称,电工用硅钢片,。,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,（,1,）主要物理性质的改变,纯铁中加入硅后，材料的,一些,物理性质发生变化。,(,a),热导率,改变。,铁的热导率在加入硅后剧烈地降低,，,温度,O,时热导率随钢中含硅量的提高而发生变化,。,Si,含,从,0%,增加到,4.2%,，,从,0.130,降低到,0.040,418.68W,(m,k),-1,。,取向硅钢片的,纵向和横向,热导率有很大差别,，,一般纵向热导率比横向热导率将近大,2,个数量级,。,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,(,b),电阻率,改变,。,随着含硅量增加到,5%,，,硅铁合金的电阻率急剧上升。在,0.25,5,含硅量范围内,，,电阻率与含硅量的关系,为：,=13.25+11.30Si%,(,c),相对密度,d,改变。,随着含硅量的增加,，密度,几乎是直线地降低,，变化关系式为：,d=7.8740-0.0622Si%,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,（,2,）主要特点与应用,硅铁合金属于高饱和材料,，,主要用各种形式的发电机,、,电动机和变压器中,；,在扼流圈,、,继电器,、,测量仪表中也大量使用。,含,3%,Si,的,Si-Fe,合金片,，,饱和磁通密度高，,在,电力变压器和配电变压器中大量采用。,这种材料的磁通密度,受,最后退火处理时的,温度影响较大,，磁通密度随最后退火温度的升高而增加。,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,3.镍,铁合金,（,1,）组分与分类,镍,铁合金主要是含,镍,量为,30%90%,的,镍,铁合金,，,通常称,坡莫合金,。,镍,铁合金由,Fe,、,Ni,、,Mo,、,Cr,、,Cu,等元素组成。,随着组分的不同，,镍,铁合金可能分为铁,镍,二元合金,，,铁,镍,三元或多元合金等。,二元合金中如果添加,Mo,、,Cr,、,Cu,、,V,一类元素,，,可以减慢从无序相到有序相转变的过程,；,如果添加,Mn,、,Si,、,Ge,等元素，则可使合金的长程有序度几乎保持不变。,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,（,2,）特点与应用,镍,铁合金的起始磁导率,i,和最大磁导率,m,很高,，,电阻率在,50,cm,左右,，,B,S,较低。,铁,镍,合金广泛应用在电讯工业、仪表、电子计算机、控制系统等领域中。,根据合金组分的不同,，,能够用来制作小功率电力变压器、,微电机,、继电器、互感器、磁调制器等等。,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,4.,软磁铁氧体,（,1,）组成与特性,软磁铁氧体是铁氧体材料中的一种，是一种容易磁化和退磁的铁氧体。,软磁铁氧体是氧离子和金属离子组成的尖晶石结构的氧化物，一般化学式为,AB,2,0,4,，,其中,A,、,B,分别代表二阶和三阶的阳离子。,软磁铁氧体的起始磁导率高，矫顽力小，损耗小，使用频率可达高频、超高频范围。属于半导体类，电阻率为,10,2,10,12,cm,。,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,二、软磁材料种类和应用,4.,软磁铁氧体,（,2,）常用种类与应用,常用的软磁铁氧体有,镍锌,铁氧体,和,锰锌,铁氧体,。,镍锌,铁氧体,：,在高频领域中是很重要的材料，由于电阻率高，可用于,1200,MHz,的频率范围，在使用频率范围内，要求这种材料有尽可能小的磁损耗及起始磁导率的温度系数。,锰锌,铁氧体,：,属于高导磁,(,低频,),铁氧体，电阻率比较低,(10,2,cm),，,适用于,1,MHz,以下,。,6.1,软磁材料,磁性材料二、软磁材料种类和应用 6.1 软磁材料,磁性材料,硬磁材料是具有强的,抗退磁能力和高的剩余磁感应强度,的强磁性材料，又称永磁材料。,硬磁材料性能的主要表征参数是剩余磁感应强度,Br,、,矫顽力,H,C,和最大磁能积,(,BH)max，,三者愈高，硬磁材料性能越好。,但,这类材料具有大的磁滞损耗。,用磁滞回线形状,可,区分硬磁材料和软磁材料，软硬程度可以用,B,r,H,c,乘积来度量。,6.2,硬磁材料,磁性材料硬磁材料是具有强的抗退磁能力和高的剩余磁感应,磁性材料,一、硬磁材料特征值,硬磁材料主要用于制造永久磁铁。,6.2,硬磁材料,永久磁铁,一旦经外加磁场饱和磁化后，撤去外加磁场,，,在磁铁两个磁极之间的空隙中便可产生恒定磁场，对外界提供有用的磁能。,磁铁本身受到退磁场作用，退磁场的方向和原来外加磁场的方向是相反的，永磁体的工作点从剩磁,Br,点移到磁滞回线第二象限，即退磁曲线的某一点上，永久磁铁的实际工作点用,D,表示。,磁性材料一、硬磁材料特征值 6.2 硬磁材料永久,磁性材料,一、硬磁材料特征值,6.2,硬磁材料,硬磁材料性能好坏,，,应该,由退磁曲线上的有关物理量来衡量。,硬磁材料的特征值,包括：,剩余磁感应强度,B,r,表观磁感应强度,B,D,矫顽力,H,c,最大磁能积,(,BH),max,回复磁导率,rev,等。,磁性材料一、硬磁材料特征值6.2 硬磁材料硬磁材,磁性材料,一、硬磁材料特征值,1.,剩磁,B,r,和表观剩磁,B,D,6.2,硬磁材料,剩余磁感应强度，简称剩磁,：,磁性材料被磁化到相应于最大磁化场,Hs,后，再使磁化场为零时所剩留的磁感应强度称为，用,Br,表示，单位,T。,在工作状态下，永久磁铁的工作点在退磁场作用下从,Br,点移到,D,点，这时永磁体所具有的剩余磁感应强度，称为,表观剩磁,B,D,。,磁性材料一、硬磁材料特征值6.2 硬磁材料,磁性材料,一、硬磁材料特征值,2.,矫顽力,H,C,6.2,硬磁材料,永磁材料的矫顽力有两种定义,：,（,1,）,使磁感应强度,B=0,所需的磁场值,，,常用,BHc,或,Hc,表示,；,（,2,）,使磁化强度,M=0,所需的磁场值，常用,MHc,表示。,矫顽力的大小主要由磁各向异性、掺杂、晶界等各种因素对畴壁不可逆位移和磁畴不可逆转动的阻滞作用的大小来决定,。,阻滞越大，矫顽力就越大。,磁性材料一、硬磁材料特征值6.2 硬磁材料永磁材,磁性材料,一、硬磁材料特征值,3.,最大磁能,积(,BH),max,和凸出系数,6.2,硬磁材料,最大磁能积,在数值上等于,退磁曲线,上各点所对应的磁感应强度和磁场强度乘积中的最大值。,硬磁材料的工作点位于退磁曲线上具有,(,BH),max,的那一点时，为了提供相同的磁能所需要的,材料体积最小,。,材料的(,BH),max,越大，永磁体性能越好。,磁性材料一、硬磁材料特征值6.2 硬磁材料,磁性材料,一、硬磁材料特征值,3.,最大磁能,积(,BH),max,和凸出系数,6.2,硬磁材料,退磁曲线的形状与磁能积大小有密切关系。曲线的凸出程度和磁能积有关。,退磁曲线的凸出程度可用凸出系数,表示,：,(BH),max,/BrHc,两种不同的材料，,Br,和,Hc,值相同，但退磁曲线形状不同，,则,(BH),max,值不同。,退磁曲线凸出程度越大，磁能积越大。,磁性材料一、硬磁材料特征值6.2 硬磁材料退磁曲,磁性材料,一、硬磁材料特征值,4.,回复磁导率,rev,6.2,硬磁材料,一块永磁材料去掉磁化场之后,剩磁,B,r,在纵坐标轴上,A,点位置上,当受外界各种因素影响时,永磁体的剩磁沿着退磁曲线降到某一位置,M,。,这些影响相当于退磁场的作用,当这些退磁场除去之后，磁性不再回复到,A,位置,，,而是到一个新的位置,M,。,如果循环地改变在,M-M,之间的退磁场，永磁体特性将按照回复曲线来改变。,这样形成,一个狭窄的局部磁滞,回,线。,磁性材料一、硬磁材料特征值 6.2 硬磁材料一块,磁性材料,一、硬磁材料特征值,4.,回复磁导率,rev,6.2,硬磁材料,回线的面积很小，通常可用回复曲线来代替，并用仰角,的正切表示它的特性，被称为,回复磁导率,rev,，,即：,rev,B/H=tan,5.,稳定性,稳定性是指它的有关磁性能在长时间使用过程中或者受到温度、外磁场、冲击、振动等外界因素影响时,，,保持不变的能力。,用变化率,来表示,：,磁性材料一、硬磁材料特征值 6.2 硬磁材料回线,磁性材料,一、硬磁材料特征值,5.,稳定性,6.2,硬磁材料,Z,硬磁材料参数,，,如,Br、BD,等,；,Z,参数的变化量。,稳定性是指它的有关磁性能在长时间使用过程中或者受到温度、外磁场、冲击、振动等外界因素影响时,，,保持不变的能力。用变化率,来表示,：,磁性材料一、硬磁材料特征值 6.2 硬磁材料Z,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,硬磁材料可分成铸造硬磁合金,、,可变形硬磁合金,、,稀土硬磁合金,、,硬磁铁氧体,、,粘结磁体,等五,类,。,1.,铸造硬磁合金,铸造硬磁合金指铸造的,Al,-Ni-Co,和,Al,-Ni-Co-Ti,系等合金,，,高磁能积,，,高矫顽力,，,应用广泛。,特点,：,质脆而硬,，,只能通过铸造,(,或粉,末,冶金,),成形和磨削加工成磁体,，,最大磁能积(,BH),max,从,88,O kJ/m,3,。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,2.,可变形硬磁合,金,可变形硬磁合金包括含碳(或,钨,、,铬,、,钴,)的磁钢,，,Fe-Cr-Co,系合金,，,Fe-Co-V,系合金,，,Pt,-Co(Pt-Fe),系合金,，,Mn-,Al,-C,系合金,，,Cu-Ni-Fe(,或,Cu-Ni-Co),系合金等。,这类材料可通过热、冷塑性变形和机械加工制成丝、带及其他各种形状的永磁体,，,最大磁能积(,BH),max,从碳钢的,l.6kJ/m,3,至,Pt-Co,的,8,OkJ/m,3,。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,3.,硬磁铁氧体,硬磁铁氧体包括,钡,铁氧体,BaFe,12,O,l9,、,锶,铁氧体,SrFe,12,0,19,和铅铁氧体,PbFe,12,0,19,。,硬磁铁氧体特点,：,剩余磁通量小、矫顽力大、电阻率大、密度小,、,重量轻、温度系数大、制造工艺简单等,。,硬磁材料中价格最低,，,用量最大的一类磁体,，,最大磁能积(,BH),max,为,832,kJ/m,3,。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,4.,稀土硬磁合金,稀土硬磁合金包括稀土,钴,和稀土铁系,金属间化合物,，为,硬磁材料中性能最高,的一类。,最早的稀土硬磁合金是稀土,钴,磁铁，可以用,R,x,M,y,表示,。,R,属于周期表的第,3,族，包括从原子序号为,57(,La),到,71(,Lu),和,39(,Y),表示的稀土元素,；,M,表示铁族的过渡元素。,稀土,钴,磁铁的,B,r,值大致与铝,镍钴,合金的接近，矫顽力约为铁氧体的三倍。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,4.,稀土硬磁合金,稀土,钴,磁铁,的,特点还有,：,小体积可以产生大磁场，稳定性好，不易受外磁场的影响，高温下使用不会退磁等。,第一代永磁材料,：,RCo,5,，,已批量生产,。,第二代永磁材料,：,R,2,Co,17,，,已批量生产。用,Fe,、,Cu,、,Z,r,取代部分,Co,，,合金性能好,，,Sm,含量少,，,成本低,，,(,BH),max,为297.7,kJ/m,3,，,B,r,为1260,mT,。,这,两代稀土永磁合金，各组分配比是提高材料磁性能的关键。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,4.,稀土硬磁合金,第三代永磁材料,：,Co,在价格上往往较高,，,用,Nd,取代,Co,的,Nd-Fe-B,合金在磁性能上及价格上都优于稀土,钴,磁铁材料，称之为,第三代永磁材料,。,Nd-Fe-B,材料的出现，立即引起广泛关注。,Nd-Fe-B,材料,的,(,BH),max,大于,39,O,kJ/m,3,。,第三代稀土永磁材料的,最大缺点,是居里温度较低、温度稳定性和环境稳定性较差。,解决的方法,主要有,：,（,1,）改变,材料的化学成分,。（,2,）改进,材料的表面处理,工艺,。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,4.,稀土硬磁合金,(1),改变化学成分的研究,：,成分为,(,Nd,Dy)-(Fe,Co)-B,系的永磁材料,，,采用一般的粉末冶金方法制备样品,，,在,10501120,烧结,，,在,600,附近退火。有的样品还加少量的,Al,、,Ga,、,Nb,和,Cu,。,剩磁和矫顽力的温度系数分别为,-0.08%/,K,和,-0.5%/,K,，,可能应用到,250,。,在潮温环境中的抗腐蚀能力比一般的稀土永磁材料提高约,100,倍。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,4.,稀土硬磁合金,(2),表面处理研究,:,防腐蚀的涂层或镀层方法,。,采用,两层保护层,(,下层用,Ni,层，上层用,Cr,层,),、,Ni/Cu/Ni/Cr,多层保护层,、,Zn,层、亮,Ni,层、亮,Au,层和环氧树脂暗层的表面保护层，以防止,Nd-Fe-B,永磁体受腐蚀。,在这几种保护层中，以,Ni/Cr,两层保护层的防腐蚀效果最好,，,而且对永磁性能的不利影响也小,。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,第四代永磁材料,：,主要有,S,m,2,Fe,17,C,x,、,S,m,2,Fe,17,Nx,、,Sm-Fe-Ti,等,，,(,BH),max,的理论,值,高达45,O,kJ/m,3,。,第四代永磁材料还处于研究和工业化试验阶段。,不同永磁材料的主要用途。用途是相当广泛的。,6.2,硬磁材料,二、硬磁材料种类和应用,4.,稀土硬磁合金,磁性材料第四代永磁材料：主要有Sm2Fe17Cx、S,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,4.,稀土硬磁合金,近年来,，,微晶永磁体,和,纳米晶稀土永磁体,的研制受到较大重视。,微晶永磁体,：,基本原理,是在冷却过程中出现部分晶粒来不及成长就被凝固在金属液体中,，,或者把制成的非晶态通过控制晶化或使之出现新平衡相实现磁硬化。,这样获得的永磁薄带，不仅机械性能好,，,而且热处理后可得到良好的磁性能,。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,二、硬磁材料种类和应用,4.,稀土硬磁合金,纳米晶稀土永磁,：,晶粒呈纳米量级，,1100,nm,范围,，,纳米级粉料的矫顽力比通常粉末冶金粉料高,6,8,倍，而且又有较好的热稳定性和耐腐蚀性。,用直流磁控溅射方法制备的纳米晶,Nd-Fe,-,B,薄膜,，,磁性层的主要相为纳米晶的高矫顽力,Nd,2,Fe,14,B,膜,，,纳米晶粒平均大小约,5,Onm,，,矫顽力,Hc,高达,1/4,2OMA/m,，,剩磁比高达,0.8,。,6.2,硬磁材料,磁性材料二、硬磁材料种类和应用 6.2 硬磁材料,磁性材料,铁氧体是,铁元素,与,氧,化合形成的各种类型的,化合物,，,特别重要的一类,亚铁磁性材料,。,广义而言，,铁氧体,就是,磁性氧化物,或,磁性陶瓷,。,铁氧体的起始磁化率和饱和磁感应强度一般都低于软磁材料，但电阻率却高几个数量级,，,大大降低了涡流损耗。,铁氧体制成的器件可用于非常高的频率,，,达到并包括微波范围。,实用的铁氧体大多数是软磁的，也有些铁氧体,，,如,钡,铁氧体和,锶,铁氧体为硬磁的。,6.3,铁氧体,磁性材料铁氧体是铁元素与氧化合形成的各种类型的化合物,磁性材料,铁氧体的特征值参考,软磁材料,和,硬磁材料,外，还有,电阻率,和,介电常数,。,铁氧体的晶体结构,主要有,尖晶石型,、,磁铅石型,及,柘,榴石型,三种。,1.尖,晶石型铁氧体,（,spinel ferrite,）,化学分子式,A,B,2,0,4,，,其中,A,代表,二价的金属离子,，如,M,n,2+,、,Co,2+,、,Ni,2+,、,Cu,2+,、,Mg,2+,、,Zn,2+,、,Cd,2+,、,Fe,2+,或它们的化合物,；,B,代表,三价的金属离子,，一般是,F,e,3+,。,这种类型铁氧体的结构同,尖晶石,MgAl,2,O,4,的结构相似，属立方系。,6.3,铁氧体,磁性材料铁氧体的特征值参考软磁材料和硬磁材料外，还有,磁性材料,1.尖,晶石型铁氧体,一个晶胞中含有,8,个,MgAl,2,O,4,分子，共含有,32,个氧离子,O,-2,，,16,个铝离子,Al,3,，,8,个,镁,离子,Mg,2+,。,32 个,氧离子共构成,64 个,四面体间隙,(,简称,A,位,),，,32,个八面体间隙,(,简称,B,位,),。,空隙个数远大于阳离子数目，只能有一部分空隙被占据。,6.3,铁氧体,磁性材料1.尖晶石型铁氧体6.3 铁氧体,磁性材料,1.尖,晶石型铁氧体,尖晶石结构,MgAl,2,O,4,中,8,个,Mg,离子占据,A,位处于四面体座,，,16,个,Al,离子占据,B,位处于八面体座。,Fe,3,O,4,的离子分布与,MgAl,2,O,4,不一样，,二,价,铁离子,占据,B,位,，,分子结构可以写成,(,Fe,3+,)(Fe,2+,Fe,3+,)0,4,这种分布的铁氧体称为反尖晶石型铁氧体。,6.3,铁氧体,磁性材料1.尖晶石型铁氧体6.3 铁氧体,磁性材料,2.,磁铅石型铁氧体,（,magnetoplumbite ferrite,）,磁铅石型铁氧体同天然磁铅石,PbFe,7.5,Mn,3.5,Al,0.5,Ti,0.5,O,19,有类似的晶体结构,，,属于,六方晶系,。,分子式为,MFe,12,O,19,，,M,为,Ba,2,、Sr,2+,或,Pb,2+,等离子。,BaFe,12,O,l9,的结构称为,M,型,，,还有,四种结构分别称为,W,、,X,、,Y,和,Z,型,。,6.3,铁氧体,磁性材料2.磁铅石型铁氧体6.3 铁氧体,磁性材料,2.,磁铅石型铁氧体,（,magnetoplumbite ferrite,）,两价,钡,离子的半径与氧离子半径,(1.32,o,),相近,，,Ba,2+,不能进入氧离子所构成的空隙中,，,只能与氧离子处于同一层。,BaFe,12,O,l9,的,晶体结构不是立方对称而是六角对称。,两层,Ba,离子之间夹着一个尖晶石块，离子的分布和沿着立方体对角线即,111,方向切割下来的尖晶石结构是相同的。,6.3,铁氧体,磁性材料2.磁铅石型铁氧体6.3 铁氧体,磁性材料,3.,石榴石型铁氧体,（,garnet ferrite,）,石榴石型铁氧体的分子式为,R,3,Fe,5,O,12,，,R,为,钇(,Y),、,钪(,Sc),以及稀土族元素离子,，,离子半径在,1.001.13,A,o,范围内。,钇,石榴石,(,Y,3,Fe,5,O,12,),是,这一,类型铁氧体的代表物质之一。,钇,石榴石的结构又可写成,:,6.3,铁氧体,磁性材料3.石榴石型铁氧体（garnet fer,磁性材料,3.,石榴石型铁氧体,（,garnet ferrite,）,6.3,铁氧体,A,和,B,分别代表两种子晶格的离子,，,A,和,B,两种离子的自旋方向相反。,磁性材料3.石榴石型铁氧体（garnet fer,磁性材料,钇,石榴石原胞的结构,在原胞中有,8,个,Y,3,Fe,5,O,12,，,一,共有,24,个,钇,离子,，,16,个处于,B,位的铁离子,，,24,个处于,A,位的铁离子以及,96,个氧离子。,每个在,B,位的铁离子被,4,个氧离子所包围,，,每个在,A,位的铁离子又被,6,个氧离子所包围。,6.3,铁氧体,磁性材料钇石榴石原胞的结构6.3 铁氧体,磁性材料,4.,铁氧体,材料的特点,按微观结构的不同，铁氧体可分为尖晶石型、石榴石型和磁铅石型。,铁氧体材料的磁化强度比不上金属磁性材料，,主要优点是高电阻率,。多数铁氧体电阻率在,10,-2,10,10,cm,范围内,。,这类材料在交变电磁场中具有较小甚至可以忽略的趋肤效应和涡流损耗,。,铁氧体在无线电、高频、微波、脉冲等领域的应用发展迅速。,6.3,铁氧体,磁性材料4.铁氧体材料的特点6.3 铁氧体,磁性材料,4.,铁氧体,材料的特点,铁氧体,均可作吸波材料。,许多研究表明，三种铁氧体中,六角晶系磁铅石型,吸波材料的性能最好。,六角晶系磁铅石型铁氧体,具有片状结构，而片状是吸收剂的最佳形状。,六角晶系磁铅石型铁氧体,具有较高的磁性各向异性等效场，有较高的自然共振频率。,铁氧体,还,具有效率高、体积小、价格低等特点，已成为与金属磁性材料并驾齐驱的重要磁性材料,。,铁氧体的制备、基本磁性的研究与应用已十分成熟。,6.3,铁氧体,磁性材料4.铁氧体材料的特点6.3 铁氧体,磁性材料,非晶态合金是指内部原子排列不存在,长程有序,的金属和合金，也称为,玻璃态合金或金属玻璃,。,非晶态磁性合金,，,原子呈无长程序排布,，,具有优异,特性,。,在晶体材料中,，,当磁晶各向异性常数,K,和磁致伸缩系数,同时趋近于零时，磁导率非常大。,在非晶态合金材料中,，,不存在磁晶各向异性,，,只要材料的磁致伸缩系数做到零，就可以得到高磁导率。,只要找到那些磁致伸缩系数,接近零的成分就可以获得优良的软磁特性。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料非晶态合金是指内部原子排列不存在长程有序的金,磁性材料,非晶态磁性合金的,关键技术,是,制备工艺,。,液态金属中的原子是处于无序状态,，,只要将此无序状态保存到固体状态,，,就可获得非晶态合金。,在制备时,，,为防止合金的有序化过程发生,，,往往在合金中加,入,能阻止晶化的元素,，,通常加,入,类金属元素,B、Si,、,C,、,P,等,，,质量分数在,0.2,左右,。,一、,非晶态磁性合金,的主要,特性,(1),磁导率和矫顽力与铁,镍,合金基本相同,，,在某些情况下,，,其中一些指标优于铁,镍,合金。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料非晶态磁性合金的关键技术是制备工艺。6.4,磁性材料,一、,非晶态磁性合金,的主要,特性,(2),电阻率比一般软磁合金材料大,(130,cm)。,(3),磁致伸缩特性好。,(4),良好的抗腐蚀特性,，,机械,抗,拉强度好,，,韧性好。,(5),容易得到比铁,镍,合金还要薄的薄膜,。,非晶态磁性合金,存在,的,主要,问题,温度对磁的不稳定性影响比较大,，,高磁导率性能只是停留在铁,镍,合金的水平上，饱和磁感应强度比硅钢低等。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料一、非晶态磁性合金的主要特性6.4 非晶,磁性材料,二、,非晶态磁性合金,的主要种类,在技术上重要应用的非晶态磁性合金主要有三类,：,过渡,金属与类金属合金,、,稀土元素与过渡金属合金,、,过渡金属与过渡金属合金,。,1,、,过渡金属与类金属合金,过渡金属与类金属合金由,80%,的,Fe,、,Co,或,Ni,和,20%,B,、,C、Si,、,P,等类金属元素所组成。,稀土元素与过渡族合金主要由稀土元素,Gd,、,Tb,、,Dy,等和,Co,、,Fe,、,Ni,等过渡金属所组成。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料二、非晶态磁性合金的主要种类6.4 非晶,磁性材料,一、,非晶态磁性合金,的主要种类,1,、,过渡金属与类金属合金,过渡金属与类金属合金,按性能分,又可分,为,：,高饱和磁感型,和,高磁导率型,合金。,（,1,）,高饱和磁感型合金,高饱和磁感型合金主要是铁基合金,，,典型成分有,Fe,81,B,13.5,Si,3.5,C,2,、,Fe,78,B,13,Si,9,和,Fe,67,Co,18,B,14,Si,，,磁饱和值,B,S,分别为,1.61T,、,1.56T,和,1.80T,，,略低于取向硅钢片,，,但铁芯损耗值仅为硅钢的,1/3,1/5,。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料一、非晶态磁性合金的主要种类6.4 非晶,磁性材料,一、,非晶态磁性合金,的主要种类,1,、,过渡金属与类金属合金,（,2,）,高磁导率型,高磁导率型合金主要是,钴,基合金和铁,镍,基合金,，,典型成分有,Fe,40,Ni,38,Mo,4,B,18,、,Fe,3.5,Co,71.5,Mn,2,Si,14,B,9,和,Co,66,Fe,4,Mo,30,等。,这类合金的磁导率和矫顽力可与坡莫合金媲美,。,如,Fe,40,Ni,38,Mo,4,B,18,的最大磁导率,m,为,938mH/m,，,矫顽力,Hc,为,0.56A/m,，,而电阻率和硬度则优于坡莫合金。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料一、非晶态磁性合金的主要种类6.4 非晶,磁性材料,2、,稀土元素与过渡族合金,稀土元素与过渡族合金主要由稀土元素,Gd,、,Tb,、,Dy,等和,Co,、,Fe,、,Ni,等过渡金属所组成。,这类材料室温下呈现亚铁磁性,，,应用时多以薄膜形式出现。,3,、,过渡金属与过渡金属合金,过渡金属与过渡金属合金是指,Fe-Zr,、,Co-Zr,等二元合金。,这类材料磁性较弱，但添加,B,等元素后,，,可以扩展非晶态的形成范围，而且呈现强铁磁性。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料2、稀土元素与过渡族合金6.4 非晶态磁,磁性材料,三、,饱和磁致伸缩系数,饱和磁致伸缩系数,s,是非晶态磁性合金的一个很重要特征值,。,磁致伸缩就是磁性材料磁化时发生线度的变化,，,s,是线度变化程度的度量。,一般来说,s,越小,，,非晶态合金的磁性能越好。,例如,：,过渡金属与类金属合金,铁基非晶态合金的,s,值较高，而且为正值。用,镍,置换铁后,，,s,值下降,。,钴,基非晶态合金的,s,值为负的，通过添加,Fe,、,Mn,、,Ti,、,Cr,等可以达到零值。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料三、饱和磁致伸缩系数6.4 非晶态磁性合,磁性材料,三、,饱和磁致伸缩系数,非晶态合金成分、饱和磁感应强度,Bs,、,居里温度,T,c,和饱和磁致伸缩系数,s,之间有着密切关系。,例如：,过多的,镍,置换铁基非晶态合金中的铁后,，,镍,含量较高,，,B,s,和,T,c,下降过多,，,材料失去磁性质。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料三、饱和磁致伸缩系数6.4 非晶态磁性合,磁性材料,四、,非晶态磁性合金的应用,国内外非晶态磁性合金的进展都较快。,根据非晶态磁性合金的磁性能的不同,，,可以广泛应用于电力供应、磁芯、电感元件、传感器、磁屏蔽等诸多方面。,例如,：,用非晶态合金制作的电机可使铁芯损耗降低,90%,左右,；,用非晶态合金制作的开关电源,，,其重量和体积可大大减小。,6,.4,非晶态磁性合金,磁性材料四、非晶态磁性合金的应用6.4 非晶态磁,磁性材料,6,.4,非晶态磁性合金,(,四、,非晶态磁性合金的应用,),磁性材料6.4 非晶态磁性合金(四、非晶态磁性合金,磁性材料,一、,压磁效应,与,磁致伸缩效应,压磁效应,，,磁致伸缩效应,的,逆效应,，,力学形变和磁性状态之间存在的机械能和磁能之间的转换效应。,压磁材料或磁致伸缩材料,：,具有压磁效应,/,磁致伸缩效应的材料。,压磁材料,类似于压电材料或电致伸缩材料。磁致伸缩效应早在,19,世纪,30,年代就发现了。随着磁学研究和高技术的进展,，,压磁材料的种类和应用也有很大的发展,。,利用压磁材料的磁致伸缩效应和磁致弹性模量变化效应,、,温度变化引起的热膨胀效应和弹性模量变化效应可分别制成热膨胀系数接近于零的,不胀,(invar),型材料,和,恒弹性,(elinvar),型,材料。,6,.5,压磁材料,磁性材料一、压磁效应与磁致伸缩效应6.5 压磁,磁性材料,二、,压磁材料的主要特征值,(1),饱和磁致伸缩系数,s,磁场强度加到一定数值后，材料不再继续伸长或缩短，此时的伸缩比,l/l,，,即,s,。,(2),灵敏度常数,d,在恒定压力,p,下单位磁场产生的磁致伸缩,，,或在恒定磁场,H,作用下,，,单位应力产生的磁感应强度的变化。,6,.5,压磁材料,磁性材料二、压磁材料的主要特征值6.5 压磁材,磁性材料,二、,压磁材料的主要特征值,(3),压磁,(,磁,-,弹性,)耦合,系数,k,表征材料的压磁,耦合,性能,的物理量。压磁耦合系数的平方（,k,2,）,为能够转换为机械能的磁能与材料中的总磁能之比,。,一般常用剩磁状态下的压磁,耦合,系数,(,k,r,),来表征材料的压磁,耦合,性能。,(4),温度、振动等的稳定性,(5),力学强度,6,.5,压磁材料,磁性材料二、压磁材料的主要特征值6.5 压磁材,磁性材料,三、,常用的压磁材料主要,种类,铁氧体压磁材料,、,金属压磁材料,和非晶态合金压磁材料三类。,(1),铁氧体压磁材料,主要有,(,Ni,M)Fe,2,O,4,系,，,(,Co,M)Fe,2,0,4,系和,(,Ni,Co)Fe,2,0,4,系铁氧体等,(,M,为代换金属,),。,铁氧体压磁材料的,优点,：,电阻率高,，,频率响应好,，,电声效率高,。,铁氧体压磁材料的,缺点,：,存在一定的空隙率,，,材料不能承受高的辐射功率,，,比金属压磁材料低一个数量级。,6,.5,压磁材料,磁性材料三、常用的压磁材料主要种类6.5 压磁,磁性材料,三、,常用的压磁材料主要,种类,(2),金属压磁材料,主要有,Fe,-Co-V,系,，,Fe-Al,系,，,Fe-Ni,系和,Ni-Co,系合金等。,金属压磁材料的,特点,：,饱和磁化强度较高,，,力学性能好，可承受大功率,，,但电阻率低，难应用于高频率。,(3),非晶态合金压磁材料,主要有,Fe-B,系非晶态磁膜和,Er-Fe-B,系非晶态合金等。,四、,压磁材料,的应用,压磁材料主要应用于超声和水声器件、电子计算机和自动控制器件、电讯器件、测量器件、微波器件,、,智能系统等。,6,.5,压磁材料,磁性材料三、常用的压磁材料主要种类6.5 压磁,磁性材料,磁性液体是由纳米级（,10,纳米以下）的强磁性微粒高度弥散于某种液体之中所形成的,稳定的胶体体系,。,6,.6,磁性液体,60,年代美国首先应用于宇航工业，后来逐渐转为民用，现已成为很庞大的产业，在美国、日本、德国等发达国家都有磁性液体公司，全球每年要生产磁性液体器件数百万吨。,磁性材料磁性液体是由纳米级（10纳米以下）的强磁性微,磁性材料,6,.6,磁性液体,磁性液体中的磁性微粒必须非常小，以致在基液中呈现混乱的布朗运动，这种热运动足以抵消重力的沉降作用以及削弱粒子间电、磁的相互凝聚作用。,在重力和电、磁场的作用下能稳定存在，不产生沉淀和凝聚。,磁性微粒和基液浑成一体，从而使磁性液体既具有普通磁性材料的磁性，同时又具有液体的流动性，具有许多独特的性质。,磁性材料6.6 磁性液体 磁性液体中的磁性微粒,磁性材料,一、磁性液体组成,磁性液体是由,（强）磁性微粒,、,表面活性剂,以及,基液,三部分组成。,1,、磁性微粒,磁性微粒,有,Fe,3,O,4,、,Fe,2,O,3,、,单一或复合铁氧体、纯铁粉、纯,钴,粉、铁,-,钻合金粉、稀土永磁粉等。,为了得到稳定的磁性液体，强磁性微粒必须足够小。,例如：,铁微粒直径要小于,3,纳米；,Fe,3,O,4,直径不能大于,10,纳米。,6,.6,磁性液体,磁性材料一、磁性液体组成6.6 磁性液体,磁性材料,一、磁性液体组成,2,、表面活性剂,表面活性剂的,作用,是,使,磁性微粒能稳定地悬浮在基液中。,选择合适的表面活性剂是制备磁性液体的关键。不同基液的磁性液体要选择不同的表面活性剂，有时甚至需要两种以上的表面活性剂。,（,1,）表面活性剂的种类,表面活性剂分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂等四大类。,6,.6,磁性液体,磁性材料一、磁性液体组成6.6 磁性液体,磁性材料,一、磁性液体组成,（,2,）表面活性剂的作用,在微粒表面包覆的表面活性剂，具体作用为：,、,防止磁性颗粒的氧化；,、,克服,Van de Waals,力所造成的颗粒凝聚；,、,削弱静磁吸引力；,、,改变磁性颗粒表面的性质，使颗粒和基液浑成一体。,6,.6,磁性液体,磁性材料一、磁性液体组成6.6 磁性液体,磁性材料,一、磁性液体组成,对表面活性剂总的要求是，活性剂的一端能吸附于微粒表面，形成很强的化学键，另一端能与基液溶剂化。,3,、基液,基液种类很多，如醋类基液、二醋类基液、,烃,类基液,、水,基液、氟碳类基液、聚苯,醚,类基液等。,基液选用须视所制磁性液体特点及用途而定。,6,.6,磁性液体,磁性材料一、磁性液体组成6.6 磁性液体,磁性材料,二、,工程上对磁性液体的基本要求,(1),在使用温度范围内，具有长期的稳定性。,(2),尽可能具有高的饱和磁化强度和起始磁导率。,(3),一般要求有低粘度和低蒸气压，但对阻化器件则要求具有一定的粘度。,(4),在重力场、电场、磁场以及非均匀磁场中应具有高度稳定性,，,并且无明显的凝聚、不产生沉淀和分层。,(5),有很好的热学性，一般金属铁磁微粒磁性液体优于铁氧体微粒磁性液体。,(6)无,毒性。,6,.6,磁性液体,磁性材料二、工程上对磁性液体的基本要求6.6,磁性材料,三、磁性液体的性质,磁性液体同时具有磁性和流动性，具有许多独特的磁学、流体力学、光学和声学特性。,（,1,）,磁性液体表现为超顺磁性，本征矫顽力为零，没有剩磁。,（,2,）,磁性液体在外磁场下磁化，满足修正的伯努利方程。,与常规伯努利方程相比，添加了一项磁性能，具有了非磁性流体所没有的、与磁性相关联的新性质。,例如：,磁性液体的表观密度随外磁场强度的增加而增大。,6,.6,磁性液体,磁性材料三、磁性液体的性质6.6 磁性液体,磁性材料,三、磁性液体的性质,（,3,）,当光通过稀释的磁性液体时，会产生光的双折射效应与双向色性现象。,当磁性液体被磁化时，使相对于磁场方向具有光的各向异性，偏振光的电矢量平行于外磁场方向比垂直于外磁场方向吸收更多，具有更高的折射率。,（,4,）,超声波在磁性液体中传播时，速度及衰减与外磁场有关，呈各向异性。,（,5,）,磁性液体在交变场中具有磁导率频散、磁粘滞性等现象。,6,.6,磁性液体,磁性材料三、磁性液体的性质6.6 磁性液体,磁性材料,四、磁性液体的应用,磁性液体是一种新型功能材料,，,磁性液体的特殊性质开拓了许多新的应用领域，一些过去难以解决的工程技术问题，由于磁性液体的出现而迎刃而解。,目前,，,磁性液体应用,已,深入到电子、化工、能源、冶金、仪表、环保、医疗卫生等方面,，,收效十分显著,。,1,、旋转轴动态密封,磁性液体旋转轴动态密封技术是磁性液体较成熟也是最重要的应用之一，现已广泛应用于,X-,射线转靶衍射仪、单晶炉、大功率激光器、计算机等,精密仪器的转轴密封,。,6,.6,磁性液体,磁性材料四、磁性液体的应用6.6 磁性液体,磁性材料,四、磁性液体的应用,1,、旋转轴动态密封,6,.6,磁性液体,利用外磁场可将磁性液体约束在密封部位形成磁性液体“,O”,型环，具有无泄露、无磨损、自润滑、寿命长等特点。,磁性液体在非均匀磁场中将聚集于磁场梯度最大处。,磁性材料四、磁性液体的应用6.6 磁性液体 利,磁性材料,四、磁性液体的应用,1,、旋转轴动态密封,目前，磁性液体密封技术主要用于,真空、灰尘、气体,的动态密封，封水、油等液体难度较大，实际应用不多。,若能在封水、封油等方面取得突破，应用领域将极为广阔，产生巨大的经济效益和社会效益。,2,、扬声器,磁性液体注入扬声器的音圈气隙对音圈的运动起一定的阻尼作用，并能使音圈自动定位，同时音圈所产生的热量可以通过磁性液体耗散。,6,.6,磁性液体,磁性材料四、磁性液体的应用6.6 磁性液体,磁性材料,四、磁性液体的应用,2,、扬声器,扬声器中加入磁性液体可以,提高承受功率,。,在同样结构条件下输入功率可提高,2,倍，同时改善频率响应，提高保真度。,磁性液体用于金属膜扬声器性能更佳。目前，国内许多厂家生产磁性液体扬声器，,生产线和磁性液体,均从国外进口。,3,、阻尼器件,利用磁性液体作为旋转与线性阻尼器，以阻尼不需要的系统振荡模式。,6,.6,磁性液体,磁性材料四、磁性液体的应用6.6 磁性液体,磁性材料,四、磁性液体的应用,3,、阻尼器件,与一般阻尼介质相比优点在于可挤占籍助外磁场定位。,例如：,步进马达中使用磁性液体阻尼来消除系统的振荡与共振，使马达精确定位。,防振台中用磁性液体阻尼，可消除外界振动噪音的干扰，确保精密仪器（天平，光学设备等）正常工作。,6,.6,磁性液体,磁性材料四、磁性液体的应用6.6 磁性液体,磁性材料,四、磁性液体的应用,4,、选矿分离,利用磁性液体的表观比重随外磁场的变化而改变的特点，可用来筛选比重不同的非磁性矿物。,磁性液体选矿分离技术可较好地分离比重差别在,10%,左右的矿物。,一般采用水基磁性液体，可重复使用。,6,.6,磁性液体,磁性材料四、磁性液体的应用6.6 磁性液体,磁性材料,四、磁性液体的应用,5,、开关,磁性液体无摩擦开关。水银和磁性液体装在一个不导电的容器中，利用外磁场改变水银在容器中的位置，来达到接通和断开电流的目的。,6,.7,磁性液体,磁性材料四、磁性液体的应用6.7 磁性液体,磁性材料,四、磁性液体的应用,5,、开关,不需动力的新型磁性液体离心开关。,磁性液体密封在转轴上的非磁性容器中。,6,.7,磁性液体,当转轴静止时，磁性液体位于容器下部，传感器检测不到它；当轴转动时，离心力使磁性液体分布于容器内壁，传感器检测到磁性液体并引发开关动作。,磁性材料四、磁性液体的应用6.7 磁性液体 当,磁性材料,四、磁性液体的应用,6,、精密研磨和抛光,磁性液体研磨是利用磁性液体的浮力将微米级的磨料悬浮于液体表面，与待抛光的工件紧密接触。,不论工件的表面形状多么特殊，均可用此技术精密抛光。,图装置用来研磨高级,Si,3,N,4,陶瓷球，