關於鐵磁材料在現代科學中的應用

論文類別:工學論文 > 材料工程學論文
論文標簽:鐵磁材料論文
論文作者: 劉夏
上傳時間:2011/11/16 10:55:00

  【關鍵詞】鐵磁材料,磁導率,磁滯,軟磁材料

  鐵磁材料在現代科學技術中得到廣泛的應用,隨著材料科學的發展,它已成為一種重要的智能材料。本文主要介紹鐵磁材料的原理,分類,及其應用;並對三类主要鐵磁材料詳細介紹,包括軟磁材料,硬磁材料,矩磁材料。

  隨著工及電訊技術的興起,開始使用低碳钢制造電機和變壓器,在電話線路中的電感線圈的磁芯中使用了細小的鐵粉。氧化鐵。細鐵絲等。到20世紀初,研制出了矽鋼片代替低碳鋼,提高了變壓器的效率,降低了損耗。直至現在硅鋼片在電力用軟磁材料中仍居首位。到20年代,無線電技術的興起,促進了高導磁材料的發展,出現了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。從40年代到60年代,是科學技術飛速發展的時期,雷達。廣播。集成电路的發明等,對軟磁材料的要求也更高,生產出了軟磁合金薄帶及软磁鐵氧體材料。進入70年代,隨著電訊。自動控制。等行業的发展,研制出了磁頭用軟磁合金,除了傳統的晶態軟磁合金外,又興起了另一類材料—非晶態軟磁合金。

  鐵磁材料是受到外磁場作用時顯示很強磁性的材料。例如鐵,鈷,镍和它們的一些合金,稀土族金屬以及一些氧化物都屬於鐵磁材料,具有明顯而特殊的磁性。首先,它們都有很大的磁導率μ;其次,它们都有明顯的磁滯效應。

  磁導率(magnetic permeability):表征磁介質磁性的量。常用符號μ表示,μ為介質的磁導率,或稱絕對磁導率。磁滯----鐵磁體在反復磁化的过程中,它的磁感應強度的變化總是滯後於它的磁場強度,這種現象叫磁滯。高磁導率是鐵磁材料應用特別廣泛的主要原因。磁滞特性使永磁體的制造成為可能,但在許多其他應用中卻帶來不利影響。當鐵磁材料處於交變磁場中時將沿磁滞回線反復被磁化。在反復磁化的過程中要消耗額外的能量,以熱的形式從鐵磁材料中釋放,這種能量损耗稱為磁滯損耗,磁滯損耗不僅造成能量的浪費,而且使鐵芯的溫度升高,導致絕緣材料的老化,所以應盡量減少。

  軟磁材料(soft magnetic material):具有低矯頑力和高磁導率的磁性材料。軟磁材料易於磁化,也易於退磁,广泛用於電工設備和設備中。軟磁材料在工業中的應用始於19世紀末。软磁材料主要有,以金屬軟磁材料(以矽鋼片,坡莫合金等為代表,包括Fe系,FeSiAl系和 FeGo系等)和鐵氧體軟磁材料(如MnZn系,NiZn系和MgZn系等)為代表的晶體材料,非晶态軟磁合金(主要分為Fe基和Go基兩種)以及近年來發展起來的納米晶軟磁合金,如納米粒狀組織軟磁合金,纳米結構軟磁薄膜和納米線等等。應用最多的軟磁材料是鐵矽合金(矽鋼片)以及各种軟磁鐵氧體等。

  硬磁是指磁化後不易退磁而能長期保留磁性的一種鐵氧體材料,也稱為永磁材料或恒磁材料。硬磁鐵氧體的晶體結構大致是六角晶系磁铅石型,其典型代表是鋇鐵氧体BaFe12O19。這種材料性能較好,較低,不仅可用作電訊器件如錄音器、電話机及各種儀表的磁鐵,而且在、生物和印刷顯示等方面也得到了應用。硬磁材料常用來制作各種永久磁鐵、扬聲器的磁鋼和電路中的記憶元件等。在電學中硬磁材料的主要作应是產生磁力線,然後讓運動的導线切割磁力線,從而產生電流。

  磁帶錄音原理:硬磁性材料被磁化以後,還留有剩磁,剩磁的強弱和方向隨磁化時磁性的強弱和方向而定。錄音磁帶是由帶基、粘合劑和磁粉層組成。帶基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁強的r-Fe2O3或CrO2細粉。錄音时,是把與聲音變化相對應的電流,經過放大後,送到錄音磁頭的線圈內,使磁頭鐵芯的縫隙中產生集中的磁場。隨着線圈電流的變化,磁場的方向和強度也作相應的變化。當磁带勻速地通過磁頭縫隙時,磁場就穿過磁帶並使它磁化。由於磁帶離開磁頭後留有相應的剩磁,其極性和强度與原來的聲音相對應。磁带不斷移動,聲音也就不斷地被記錄在磁帶上。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
  矩磁材料,這裏是指具有矩形磁滞回線的鐵氧體材料。它的特點是,當有較小的外磁場作用時,就能使之磁化,並達到飽和,去掉外磁場後,磁性仍然保持與饱和時一樣。如鎂錳鐵氧體,锂錳鐵氧體等就是這樣。這種铁氧體材料主要用於各种電子的存儲器磁芯等方面。應用於計算機磁性存儲設备和作為乘客乘車的憑證和票價結算的磁性卡所用的磁性材科及作用原理,同磁帶所用的磁性材料及作用原理基本相同。但材料是矩磁材料(易磁化不易去磁)。

徐寶玉,任敦亮 原理在工程技術中的應用北京:煤炭出版社,2009.1

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