文档介绍：第三章磁学性能及测试方法
第一节磁性材料简介
1) 自然界磁现象: “先王立司南以端朝夕”- 《韩非子》(春秋)
“郑人取玉,必载司南,为其不惑也”- 《鬼谷子》(春秋)
“司南之杓,投之于地,其柢指南”-《论衡》(东汉王允)
最早的自然磁性应用-司南(公元前三世纪)
王振铎复原模型
一、发展历史
2) 古代磁现象的应用
“以磁石摩针锋,则锐处常指南,亦有指北者,恐石性亦不同,
南北相反,理应有异,未深考耳。”
-《梦溪笔谈》(北宋沈括)
“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针。”
-《萍洲可谈》(北宋朱彧)
磁化方法:
航海应用:
a) 指南鱼、指南针
b) 古代医疗
慈(磁)石治疗风湿、肢节痛、除热和耳聋,《神农本草》(东汉)
“磁石可以养肾脏,强骨气,通关节,消痛肿”-《名医别录》(南北朝陶弘景)
磁石治疗耳卒聋闭、肾虚耳聋、老人耳聋、老人虚损、眼昏内障、小儿惊痫、子宫不收、大肠脱肛、金疮肠出、金疮血出、误吞针铁、丁肿热毒、诸般肿毒,《本草纲目》(明李时珍)
用磁石制成蜜丸,经常服用可以对眼力有益,《千金方》(唐孙思邈)
磁石医治听力不佳, 《济生方》(南宋严用和)
3) 近代磁现象的应用
a) 核磁共振在医疗中的应用
原子核磁共振成像,简称核磁共振成像,又称核磁共振CT
目前应用的是氢元素的原子核核磁共振层析成像。这种层析成像比目前应用的X射线层析成像(又称X射线CT)具有更多的优点
脑瘤病人头部的 CT成像和X射线成像
b) 宇宙空间探测
阿尔法磁谱仪是人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪(1998)。它利用强磁场和精密探测器来探测宇宙空间的反物质和暗物质,探索和研究宇宙物理学、基本粒子物理学和宇宙演化学的一些重大和疑难问题。
反物质:是指由质量相同但电荷符号相反的反电子(即正电子)、反质子和反中子组成的反原子构成的物质,如反氦和反碳等。
暗物质是指不能用光学方法探测到的物质。
阿尔法磁谱仪的核心部件-永磁铁
4) 近代磁性材料的发展
Fe-Si软磁合金(1900年)
Fe-Ni软磁合金(1920年)
铝镍钴永磁合金(1932年)
稀土金属铁氧体(1956年)
钕铁硼永磁合金(1985年)
二、磁性材料的分类
1) 永磁材料(硬磁):经磁化后能长期保留其磁性的材料。
特征: a)具有高的最大磁能积(BHm) :
永磁材料单位体积存储和可利用的最大磁能量密度的量度;
b)具有高的剩余磁化强度(Mr)和高的矫顽力(Hc);
c)具有较高的稳定性。
主要有:a) 稀土永磁材料(钕铁硼):当前磁能积最高的一类永磁材料,为铁族元素和稀土元素的金属互化物;
b) 金属永磁材料:分铝镍钴(AlNiCo)系和铁铬钴(FeCrCo)系两大类,AlNiCo系成本中等,FeCrCo系合金可以制成管状、片状或线状永磁材料而供多种特殊应用;
c) 铁氧体永磁材料: ( BaO•6Fe2O3和SrO •6Fe2O3)等;
d) 其他:微粉永磁材料、纳米永磁材料、胶塑永磁材料等。
2) 软磁材料:既容易磁化又容易退磁的磁性材料。
特征:a) 高的磁导率。磁导率(符号为μ)是对磁场灵敏度的量度;
b) 具有高的饱和磁化强度(Ms)和低的矫顽力(Hc);
c) 具有较高的稳定性。
主要有:a) 铁-硅(Fe-Si)系软磁材料,俗称硅钢片;
b) 铁-镍(Fe-Ni)系软磁材料,具有低矫顽力的一类材料;
c) 铁氧体软磁材料,可在高频或超高频使用;
d) 非晶态软磁材料和纳米晶软磁材料,制造工艺简单;
e) 其他软磁材料:高能和高磁化强度的铁-钴(Fe-Co)系合金,高电阻率的铁-铝(Fe-Al)系合金,
磁晶各向异性和磁致伸缩都趋近于零的铁-硅-铝(Fe-Si-Al)系合金等。
3) 磁存储材料:电子计算机存储器所用的磁性材料,
其磁滞回线近似于矩形。
特征:a) 具有高的剩磁比Br/Bm和低的矫顽力Hc;
b) 短的开关时间;
c) 磁滞回线近似于矩形。
主要有:a) 铁氧体矩磁材料( MnO•Fe2O3、MgO•Fe2O3);
b) 金属磁膜材料(Fe-Ni系)等。
4) 磁微波材料: 具有独特微波磁性的材料。
5) 磁光材料:激光、光电子学和正在发展的光子学中所用多种磁光效应器件使用的磁性材料。
主要有:a) 旋磁材料,高旋磁性高电阻率的旋磁铁氧体材料,如BaO•6Fe2O3、3Y2O3• 5Fe2O3铁氧体系统等;
b) 磁微波吸收材料,具有高的电磁波吸收系数和宽的电磁波吸收频带,如以磁性金属粉末或薄膜为组元的复合吸收材料、六角晶系复合铁氧体等。
特征: a) 高的磁光效应;b) 低的磁光损耗;c) 宽的磁光效应频带;d) 高的稳定性。