第七講.磁性材料

1、您對磁究竟了解多少？o 靜磁學現象？o 磁性來源？o 磁性材料？非磁性材料？o 磁的分類？o 磁的應用？磁磁= ？吸鐵石吸鐵石! ! 磁性是物質一種磁性是物質一種比較少見的只在少數比較少見的只在少數地方得到應用的現象地方得到應用的現象呢？還是一種存在非呢？還是一種存在非常普遍應用非常廣泛常普遍應用非常廣泛的現象呢？的現象呢？生活中的常識問題-1o 所有物質都有磁性嗎？n 鐵-吸鐵石，哪個有磁性？n 水n 銅n 鋁o 家裝市場材質的簡單實用驗證-銅、不銹鋼？o 電飯鍋n 鐵氧體有磁性，但為何高溫會失去？答案是：答案是： 磁性是物質的基本屬性，就像物磁性是物質的基本屬性，就像物質具有質量和電性一樣

2、。質具有質量和電性一樣。 換句更簡單的話說就是：換句更簡單的話說就是： 一切物質都具有磁性。一切物質都具有磁性。生活中的常識問題-2o 臥室床的擺放方向-風水？偽科學？n 5000年前：天然磁石年前：天然磁石(Fe3O4) 磁學發(fā)展史磁學發(fā)展史磁鐵礦磁鐵礦(Fe3O4)或磁赤鐵礦或磁赤鐵礦(-Fe2O3)在西方，據傳說，磁性首先是被在西方，據傳說，磁性首先是被一個牧羊人發(fā)現的。他注意到他一個牧羊人發(fā)現的。他注意到他的木棍的鐵端，被一塊石頭所吸的木棍的鐵端，被一塊石頭所吸引。這種石塊在小亞細亞引。這種石塊在小亞細亞(Asia Minor)、馬其頓的、馬其頓的Magnesia地區(qū)地區(qū)以及愛奧尼亞的

3、以及愛奧尼亞的Magnesia城都被城都被發(fā)現過。人們相信發(fā)現過。人們相信“Magnetism”一字就是來源于這些地名。一字就是來源于這些地名。n 1086年：年：沈括沈括，夢溪筆談夢溪筆談，指南針，指南針 n 1119年：年：朱或朱或，萍洲可談萍洲可談，羅盤，航海，羅盤，航海 n 1405-1432年：年：鄭和鄭和，指南儀，航海，指南儀，航海 n 1488-1521年：年：哥倫布，伽馬，麥哲倫哥倫布，伽馬，麥哲倫，指南，指南 儀，航海發(fā)現儀，航海發(fā)現u 十七世紀：英國，威廉十七世紀：英國，威廉.吉伯吉伯 ，磁體磁體 u 十八世紀：法國，庫侖，十八世紀：法國，庫侖， 庫侖定律庫侖定律 n 23

4、00年前：天然磁石，年前：天然磁石，“司南司南”，指南儀，指南儀 u 十九世紀十九世紀 1820年：丹麥，年：丹麥，奧斯特奧斯特，電流產生磁場，電流產生磁場 1831年：英國，年：英國，法拉第法拉第，電磁感應現象，電磁感應現象 1873年：英國，年：英國，麥克斯韋麥克斯韋，統(tǒng)一電磁理論，統(tǒng)一電磁理論 1899年：法國，年：法國，居里居里，居里溫度，磁性轉變，居里溫度，磁性轉變法拉第電磁感應法拉第電磁感應居里（居里（P Curie）u 二十世紀二十世紀 1905：法國，：法國，郎之萬郎之萬基于統(tǒng)計力學理論解釋了基于統(tǒng)計力學理論解釋了順磁性隨溫度的變化。順磁性隨溫度的變化。 1907：法國，：法國

5、，外斯外斯提出分子場理論，擴展了郎提出分子場理論，擴展了郎之萬的理論。之萬的理論。 1921：奧地利，：奧地利，泡利泡利提出玻爾磁子作為原子磁提出玻爾磁子作為原子磁矩的基本單位。美國，矩的基本單位。美國，康普頓康普頓提出電子也具有提出電子也具有自旋相應的磁矩。自旋相應的磁矩。 1928：英國，：英國，狄拉克狄拉克用相對論量子力學完美地解用相對論量子力學完美地解釋了電子的內稟自旋和磁矩，并與德國物理學家釋了電子的內稟自旋和磁矩，并與德國物理學家海森伯海森伯一起證明了靜電起源的交換力的存在，一起證明了靜電起源的交換力的存在，奠奠定了現代磁學的基礎定了現代磁學的基礎。 1936：蘇聯(lián)，：蘇聯(lián)，郎道郎

6、道完成了巨著完成了巨著“理論物理學教理論物理學教程程”，其中包含全面而精彩地論述，其中包含全面而精彩地論述現代電磁學現代電磁學和和鐵磁學鐵磁學的篇章。的篇章。 1936-1948：法國，：法國，奈耳奈耳提出提出反鐵磁性和亞鐵磁性反鐵磁性和亞鐵磁性的概念和理論。的概念和理論。 1967：奧地利，：奧地利，斯奈特斯奈特在量子磁學的指導下發(fā)現在量子磁學的指導下發(fā)現了磁能積空前高的了磁能積空前高的稀土磁體稀土磁體(SmCo5)，從而，從而揭開揭開了永磁材料發(fā)展的新篇章了永磁材料發(fā)展的新篇章。 1974：第二代稀土永磁：第二代稀土永磁Sm2Co17問世。問世。 1982：第三代稀土永磁：第三代稀土永磁N

7、d2Fe14B問世。問世。 1990：原子間隙磁體：原子間隙磁體Sm-Fe-N問世。問世。 1991：德國，：德國，克內勒克內勒提出了雙相復合磁體交換作提出了雙相復合磁體交換作用的理論基礎，用的理論基礎，指出了納米晶磁體的發(fā)展前景指出了納米晶磁體的發(fā)展前景。物質磁性的起源物質磁性的起源原子有哪幾中運動方式？原子有哪幾中運動方式？ 現代科學認為物質的磁性來源于組成物現代科學認為物質的磁性來源于組成物質中原子的磁性質中原子的磁性1 原子中電子的軌道磁矩原子中電子的軌道磁矩2 電子的自旋磁矩電子的自旋磁矩3 原子核的核磁矩原子核的核磁矩載流閉合回路小線圈存在磁矩：載流閉合回路小線圈存在磁矩： 磁矩：

8、磁矩： 單位：單位：A m2 磁矩反應了載流線圈產生磁場的大磁矩反應了載流線圈產生磁場的大小，可以把它引用到物質的微觀系小，可以把它引用到物質的微觀系統(tǒng)中去。統(tǒng)中去。Aim 電子的軌道運動相當于一個恒定的電流回路，必電子的軌道運動相當于一個恒定的電流回路，必有一個磁矩（有一個磁矩（軌道磁矩軌道磁矩），自旋也會產生磁矩（），自旋也會產生磁矩（自旋自旋磁矩磁矩）。 磁矩磁矩) 1(.,3 , 2 , 1 , 0,101 . 9,106 . 1,) 1() 1(43119nllKgmmCeellllmehiieeiiBiiem軌道角動量量子數，電子的質量，電子的電荷，軌道磁矩軌道磁矩自旋角動量量子數

9、,) 1(2) 1(2iiiBiiBsssssmeh自旋磁矩自旋磁矩 原子的總磁矩應是按照原子結構原子的總磁矩應是按照原子結構和量子力學規(guī)律將原子中各個電子和量子力學規(guī)律將原子中各個電子的軌道磁矩和自旋磁矩相加起來的的軌道磁矩和自旋磁矩相加起來的合磁矩合磁矩.注注:原子核自旋磁矩僅是電子磁矩原子核自旋磁矩僅是電子磁矩的的1/1836.5, 忽略不計忽略不計.原子總磁矩原子總磁矩電子的填充方式對磁矩的影響：電子的填充方式對磁矩的影響：因此，大多數元素的原子都存在固有磁矩。這些原因此，大多數元素的原子都存在固有磁矩。這些原子也成為磁性原子。子也成為磁性原子。當原子中某一電子層完全被電子填滿時，該電

10、子層當原子中某一電子層完全被電子填滿時，該電子層的電子云在空間的分布呈球形對稱，這時其電子循的電子云在空間的分布呈球形對稱，這時其電子循軌磁矩和自旋磁矩都互相抵消，即該層電子磁矩對軌磁矩和自旋磁矩都互相抵消，即該層電子磁矩對原子磁矩沒有貢獻。因此惰性元素沒有固有磁矩。原子磁矩沒有貢獻。因此惰性元素沒有固有磁矩。為什么通常情況下無磁性表現？o 大多數元素的原子存在原子的固有磁距.o 物體的磁性,取決于原子磁矩的取向.在無外磁場作用時,各原子磁矩的取向是紊亂的,物質不呈現宏觀性;而當其受外磁場作用時,則原子呈取向性分布,物質呈現宏觀的磁性.物質內部原子、分子中的每個電子參與物質內部原子、分子中的每

11、個電子參與兩種運動，一是軌道運動，即電子繞原子兩種運動，一是軌道運動，即電子繞原子核的旋轉運動，其運動會形成一個電流，核的旋轉運動，其運動會形成一個電流，進而會產生一個磁矩，稱為軌道磁矩；二進而會產生一個磁矩，稱為軌道磁矩；二是電子的自旋運動，相應地也會產生一個是電子的自旋運動，相應地也會產生一個磁矩，稱為自旋磁矩。一個分子中所有電磁矩，稱為自旋磁矩。一個分子中所有電子的各種磁矩之總和構成這個分子的固有子的各種磁矩之總和構成這個分子的固有磁矩磁矩PmPm，稱為分子磁矩，這個分子固有磁，稱為分子磁矩，這個分子固有磁矩可以看成是由一個等效的圓形分子電流矩可以看成是由一個等效的圓形分子電流i i產生

12、的。產生的?？傊嚎傊阂活愂欠肿又懈麟娮拥拇啪夭煌耆窒麄€分子一類是分子中各電子的磁矩不完全抵消而整個分子具有一定的固有磁矩，具有一定的固有磁矩，一類是分子中各電子的磁矩，完全相互抵消而整個一類是分子中各電子的磁矩，完全相互抵消而整個分子不具有固有磁矩分子不具有固有磁矩磁性材料的分類o 根據材質n 合金磁體n 橡膠磁體n 氧化物磁體o 根據磁化后介質內部的磁場與附加磁場和外磁場的關系,可分為五種：1 1、抗磁質：附加磁化強度與外磁場相反?？勾刨|：附加磁化強度與外磁場相反。 對于電子殼層被填滿的物對于電子殼層被填滿的物質，原子磁矩為零。在外質，原子磁矩為零。在外磁場作用下，電子運動將磁場作

13、用下，電子運動將產生一個附加的運動（由產生一個附加的運動（由電磁感應定律而定），電磁感應定律而定），感感生出與生出與H反向的磁矩。反向的磁矩。實例：惰性氣體、許多有機化合物、某些金屬（實例：惰性氣體、許多有機化合物、某些金屬（Bi、Zn、Ag、Mg）、非金屬）、非金屬（如：（如：Si、P、S）抗磁質的幾點說明：o 任何物質都具有抗磁的本性。o 物質具有抗磁的本性并不是一定會呈現出抗磁性，而只有當物質的這種抗磁因素超過其順磁因素時，物質才呈現抗磁性，才稱為抗磁質。o 隨外磁場的增加，附加的抗磁磁矩增強，抗磁磁化強度增大。2、順磁質順磁質結構特點：原子中具有未填滿電子的電子層，形成結構特點：原子中

14、具有未填滿電子的電子層，形成原子的固有磁矩。原子的固有磁矩。在磁場作用下，原子磁矩轉向在磁場作用下，原子磁矩轉向H方向，方向，感生出與感生出與H一致的一致的M。如：稀土金屬和鐵族元素的鹽。如：稀土金屬和鐵族元素的鹽。o 順磁質磁化強度隨外磁場的增大而增大，但很難達到磁飽和，只有當溫度趨近熱力學零度時，才能使順磁物質的原子磁矩沿外磁場呈完全規(guī)則取向。順磁質的幾點說明：金屬的順磁性與抗磁性o 價電子固有磁矩.順磁性o 正離子 抗磁性？ 順磁性？3、鐵磁性、鐵磁性在較弱的磁場作用下就能產生很強的磁化強度。在外磁場除去后在較弱的磁場作用下就能產生很強的磁化強度。在外磁場除去后仍保持相當大的永久磁性，具

15、有磁滯現象。鐵磁體在溫度高于居仍保持相當大的永久磁性，具有磁滯現象。鐵磁體在溫度高于居里溫度后變成順磁體。里溫度后變成順磁體。 原子是否具有未成對電子，即自旋磁矩貢獻的凈磁矩原子是否具有未成對電子，即自旋磁矩貢獻的凈磁矩( (本本征磁矩征磁矩) ) 原子在晶格中的排列方式原子在晶格中的排列方式具有鐵磁性的金屬有鐵、鈷、鎳等，鐵磁質的應用最廣泛，具有鐵磁性的金屬有鐵、鈷、鎳等，鐵磁質的應用最廣泛，特別是在信息的記錄和存儲方面（磁帶、計算機存儲器）特別是在信息的記錄和存儲方面（磁帶、計算機存儲器） 鐵、鈷、鎳等過渡元素都具有未成對的鐵、鈷、鎳等過渡元素都具有未成對的3d3d電子。電子。 分別具有分

16、別具有4 4、3 3和和2 2的凈磁矩。的凈磁矩。 鐵、鈷、鎳金屬在室溫下具有自發(fā)磁化的傾向（交換作用）。鐵、鈷、鎳金屬在室溫下具有自發(fā)磁化的傾向（交換作用）。 形成相鄰原子的磁矩都向一個方向排列的小區(qū)域，稱為磁疇。形成相鄰原子的磁矩都向一個方向排列的小區(qū)域，稱為磁疇。原子核外電子排布示意圖原子核外電子排布示意圖鐵磁性材料加入小的磁場，可以獲得大的磁場強度。加入小的磁場，可以獲得大的磁場強度。4、反鐵磁性、反鐵磁性 在在MnO晶體結構中，相鄰晶體結構中，相鄰Mn2+離子的磁矩都成反向平行排列，離子的磁矩都成反向平行排列， 結果磁矩相互對消，整個固體材料的總磁矩為零。結果磁矩相互對消，整個固體材

17、料的總磁矩為零。在有些材料中，相鄰原子或離子的磁矩呈反方向平行排列，結果在有些材料中，相鄰原子或離子的磁矩呈反方向平行排列，結果總磁矩為零，叫反鐵磁性。反鐵磁性物質有某些金屬如總磁矩為零，叫反鐵磁性。反鐵磁性物質有某些金屬如Mn，Cr等，等，某些陶瓷如某些陶瓷如MnO，NiO等以及某些鐵氧體如等以及某些鐵氧體如ZnFe2O4等。等。以氧化錳以氧化錳(MnO)為例，它是離子型陶瓷材料，由為例，它是離子型陶瓷材料，由Mn2+和和O2-離子離子組成，組成， O2-離子沒有凈磁矩，因為其電子的自旋磁矩和軌道磁矩離子沒有凈磁矩，因為其電子的自旋磁矩和軌道磁矩全部都對消了；全部都對消了；Mn2離子有未成對

18、離子有未成對3d電子貢獻的凈磁矩。電子貢獻的凈磁矩。MnO晶體結構晶體結構5、亞鐵磁性、亞鐵磁性亞鐵磁性在宏觀性能上與鐵亞鐵磁性在宏觀性能上與鐵磁性類似，區(qū)別在于亞鐵磁磁性類似，區(qū)別在于亞鐵磁性材料的飽和磁化強度比鐵性材料的飽和磁化強度比鐵磁性的低。成因是由于材料磁性的低。成因是由于材料結構中原子磁矩不象鐵磁體結構中原子磁矩不象鐵磁體中那樣向一個方向排列，而中那樣向一個方向排列，而是呈反方向排列，相互抵消是呈反方向排列，相互抵消了一部分。了一部分。根據鐵磁質的矯頑力的大小，將磁性材料分成根據鐵磁質的矯頑力的大小，將磁性材料分成軟磁、硬磁和矩磁材料軟磁、硬磁和矩磁材料(1) (1) 軟磁材料軟磁

19、材料 具有較高的磁導率和較高的飽具有較高的磁導率和較高的飽和磁感應強度；和磁感應強度； 較小的矯頑力（矯頑力很小，較小的矯頑力（矯頑力很小，即磁場的方向和大小發(fā)生變化時即磁場的方向和大小發(fā)生變化時磁疇壁很容易運動）和較低磁滯磁疇壁很容易運動）和較低磁滯損耗，磁滯回線很窄；損耗，磁滯回線很窄； 在磁場作用下非常容易磁化；在磁場作用下非常容易磁化； 取消磁場后很容易退磁化取消磁場后很容易退磁化 象軟鐵、坡莫合金、硅鋼片、象軟鐵、坡莫合金、硅鋼片、鐵鋁合金、鐵鎳合金等。鐵鋁合金、鐵鎳合金等。 由于軟磁材料磁滯損耗小，由于軟磁材料磁滯損耗小，適合用在交變磁場中，如變壓適合用在交變磁場中，如變壓器鐵芯、

20、繼電器、電動機轉子、器鐵芯、繼電器、電動機轉子、定子都是用軟件磁性材料制成。定子都是用軟件磁性材料制成。軟磁材料應用軟磁材料應用圖書防盜磁條圖書防盜磁條將磁條貼在圖書中或超市貨將磁條貼在圖書中或超市貨品上，通過門禁處交變磁場品上，通過門禁處交變磁場檢測磁條的磁性變化來區(qū)分檢測磁條的磁性變化來區(qū)分被保護對象是否帶有磁條，被保護對象是否帶有磁條，來達到防盜的目的。來達到防盜的目的。磁條由軟磁材料制作，通常磁條由軟磁材料制作，通常為鈷基非晶合金、鐵基納米為鈷基非晶合金、鐵基納米晶合金或坡莫合金（鐵鎳合晶合金或坡莫合金（鐵鎳合金）。金）。防盜磁條技術的運用大大降防盜磁條技術的運用大大降低了開架售貨領域

21、如圖書館、低了開架售貨領域如圖書館、超市、藥店等的運營成本。超市、藥店等的運營成本。電力變壓器核心在于電力變壓器核心在于鐵芯和線圈。鐵芯處鐵芯和線圈。鐵芯處于交變電磁場中，要于交變電磁場中，要求在工作頻率下對外求在工作頻率下對外磁場變化足夠靈敏。磁場變化足夠靈敏。軟磁材料的應用軟磁材料的應用電力變壓器電力變壓器軟磁材料的應用軟磁材料的應用電子電路元器件電子電路元器件常見開關電源電路中多處應用了軟磁器件！常見開關電源電路中多處應用了軟磁器件！軟磁材料的應用軟磁材料的應用電子電路元器件電子電路元器件 變壓器變壓器 貼片變壓器貼片變壓器 電感電感 濾波器濾波器 環(huán)形電感濾波器環(huán)形電感濾波器 諧波電流

22、抑制器諧波電流抑制器 軟磁材料的應用軟磁材料的應用電機鐵芯電機鐵芯電機鐵芯通常由疊層軟磁硅鋼片電機鐵芯通常由疊層軟磁硅鋼片或者鐵鎳合金沖壓而成?；蛘哞F鎳合金沖壓而成。硬磁材料：硬磁材料：硬磁材料是指那些難以磁化，且除去外場以后，仍能保留硬磁材料是指那些難以磁化，且除去外場以后，仍能保留高的剩余磁化強度的材料，又稱永磁材料。（磁鐵）高的剩余磁化強度的材料，又稱永磁材料。（磁鐵）種類：鋁鎳鈷系硬磁合金、種類：鋁鎳鈷系硬磁合金、硬磁鐵氧體材料、稀土硬硬磁鐵氧體材料、稀土硬磁材料等幾個系列。磁材料等幾個系列。用途：用途：1、硬磁材料主要、硬磁材料主要用來儲藏和供給磁能，作用來儲藏和供給磁能，作為磁場源

23、。為磁場源。2、硬磁材料在、硬磁材料在電子工業(yè)中廣泛用于各種電子工業(yè)中廣泛用于各種電聲器件、在微波技術的電聲器件、在微波技術的磁控管中亦有應用。磁控管中亦有應用。目前產業(yè)化的主要永磁材料目前產業(yè)化的主要永磁材料AlNiCo系永磁合金系永磁合金AlNiCo系永磁合金：包括鋁鎳型、鋁鎳鈷型和鋁鎳鈷鈦型三種。其中又有各向同性合金、磁場取向合金和定向結晶合金。生產工藝包括：鑄造磁鋼與燒結磁鋼。鑄造鋁鎳鈷合金具有生產工藝簡單和產品性能高等特點。絕大部分鋁鎳鈷合金都采用鑄造法生產。左上：鑄造鋁左上：鑄造鋁鎳鈷合金；鎳鈷合金；左下：各類異左下：各類異形件形件右下：燒結鋁右下：燒結鋁鎳鈷合金鎳鈷合金鑄造鋁鎳鈷

24、系合金的磁性鑄造鋁鎳鈷系合金的磁性目前產業(yè)化的主要永磁材料目前產業(yè)化的主要永磁材料永磁鐵氧體永磁鐵氧體鋇鐵氧體鋇鐵氧體(BaO6Fe2O3)和鍶鐵氧體和鍶鐵氧體(SrO6Fe2O3)。晶體結構均屬六角晶系。晶體結構均屬六角晶系。具有高的磁晶各向異性常數、高矯頑力具有高的磁晶各向異性常數、高矯頑力和低剩磁，最大磁能積偏低；其剩磁溫和低剩磁，最大磁能積偏低；其剩磁溫度系數是鋁鎳鈷磁體的度系數是鋁鎳鈷磁體的10倍，不適于制倍，不適于制作要求高穩(wěn)定性的精密儀器；在產量極作要求高穩(wěn)定性的精密儀器；在產量極大的家用電器、音響設備、揚聲器、電大的家用電器、音響設備、揚聲器、電機、電話機、笛簧接點元件和轉動機

25、械機、電話機、笛簧接點元件和轉動機械等方面得到普遍應用。等方面得到普遍應用。鋇鐵氧體的微波應用：鋇鐵氧體的微波應用：1、器件；、器件；2、隱身涂層。、隱身涂層。以鐵、鉻（23.527.5%）、鈷（11.521.0%）為主；加入適量硅、鉬、鈦。此類合金可以通過成分調節(jié)將其低的單軸各向異性常數提高到鋁鎳鈷合金的水平；定向凝固+磁場處理(結晶與磁雙重織構)，以及塑性變形與適當熱處理的方法(形變時效)顯著提高合金性能。目前產業(yè)化的主要永磁材料目前產業(yè)化的主要永磁材料鐵鉻鈷系合金鐵鉻鈷系合金鐵鉻鈷合金各鐵鉻鈷合金各種加工形式，種加工形式，包包括絲材括絲材。SmCo系合金（SmCo5,Sm2Co17)：耐

26、高溫稀土永磁。SmCo5：第一代稀土永磁，上世紀60年代；Sm2Co17：第二代稀土永磁，上世紀70年代。 Sm2Co17的工作溫度可達350oC。目前產業(yè)化的主要永磁材料目前產業(yè)化的主要永磁材料釤鈷系合金釤鈷系合金其缺點是含有較多其缺點是含有較多的金屬鈷的金屬鈷(w(Co)66%)和蘊藏和蘊藏量稀少的稀土金屬量稀少的稀土金屬元素元素Sm。原材料。原材料昂貴，受到資源與昂貴，受到資源與價格的限制。價格的限制。 主要應用于高端領主要應用于高端領域。域。第三代稀土永磁體；其價格只相當于釤鈷合金的50%左右；分燒結釹鐵硼和粘接釹鐵硼；優(yōu)優(yōu)點：最大磁能積和最大矯頑力；缺點缺點：剩磁溫度系數較高。目前產

27、業(yè)化的主要永磁材料目前產業(yè)化的主要永磁材料釹鐵硼釹鐵硼永磁材料的應用永磁材料的應用永磁電機永磁電機永磁步進電機永磁步進電機在各種應用中，永磁材料主要用來提供恒定磁場。在各種應用中，永磁材料主要用來提供恒定磁場。永磁電機永磁電機/ /發(fā)電機發(fā)電機永磁材料大發(fā)展永磁材料大發(fā)展變頻家用電器變頻家用電器硬盤驅動器音圈硬盤驅動器音圈電機（電機（VCM）兆瓦級永磁直驅（半直驅）風力發(fā)電機兆瓦級永磁直驅（半直驅）風力發(fā)電機混合動力汽車混合動力汽車現代汽車需要使用幾十個小型永磁電動機和其它現代汽車需要使用幾十個小型永磁電動機和其它磁控機械元件。磁控機械元件。EPS將成為高性能永磁體的主要將成為高性能永磁體的主

28、要應用領域之一。應用領域之一。The number of magnets in the family car has increased from one in the 1950s to over thirty today. 永磁材料應用舉例永磁材料應用舉例永磁磁選永磁磁選設備設備揚聲器：電聲換能揚聲器：電聲換能永磁式核磁共振譜儀永磁式核磁共振譜儀（MRI）(3) 矩磁材料矩磁材料-鐵氧體鐵氧體鐵氧體是含鐵酸鹽的陶瓷氧化物磁性鐵氧體是含鐵酸鹽的陶瓷氧化物磁性材料，一般呈現出亞鐵磁性。材料，一般呈現出亞鐵磁性。 磁滯回線呈矩形，又稱矩磁材料，磁滯回線呈矩形，又稱矩磁材料， 剩磁接近于磁飽合磁感應

29、強度剩磁接近于磁飽合磁感應強度 具有高磁導率、高電阻率具有高磁導率、高電阻率 由由FeFe2 2O O3 3和其他二價的金屬氧化物和其他二價的金屬氧化物( (如如NiONiO，ZnOZnO等等) )粉末混合燒結而成粉末混合燒結而成。 在兩個方向上的剩磁可用于表示計在兩個方向上的剩磁可用于表示計 算機二進制中的算機二進制中的“0 0”和和“1 1”，可作磁，可作磁性記憶元件，如高速存儲器。性記憶元件，如高速存儲器。磁性材料的應用指南針的鼻祖指南針的鼻祖司南司南 地磁場是指南的前提地磁場是指南的前提戰(zhàn)國末年（先秦）戰(zhàn)國末年（先秦）韓非子韓非子：“先王立司南以端朝夕。先王立司南以端朝夕?！睎|漢時的王

30、充在他的著作東漢時的王充在他的著作論衡論衡中對司南的形狀和用法做中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。了明確的記錄。指南針指南針磁性材料的最早應用磁性材料的最早應用指南針指南針中國古代四大發(fā)明之一中國古代四大發(fā)明之一指南針指南針磁性材料的最早應用磁性材料的最早應用北宋，曾公亮北宋，曾公亮武經總要武經總要：“用薄鐵用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚型，置炭火中燒之，侯通赤，以鐵鈐鈐型，置炭火中燒之，侯通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止，以密器收之。用時，置沒尾數分則止，以密器收之。用時，置水碗于無風

31、處平放，魚在水面，令浮，水碗于無風處平放，魚在水面，令浮，其首常向午也。其首常向午也?！保ɡ玫卮艌鋈斯ご牛ɡ玫卮艌鋈斯ご呕┗┲改萧~指南魚指南龜指南龜北宋，沈括北宋，沈括夢溪筆夢溪筆談談：“方家以磁石摩方家以磁石摩針鋒，則能指南。針鋒，則能指南?！比斯ご呕椒ǖ陌l(fā)明，人工磁化方法的發(fā)明，對指南針的應用和發(fā)展對指南針的應用和發(fā)展起了巨大的作用。起了巨大的作用。IBM硬盤的發(fā)展硬盤的發(fā)展關于磁性材料的認識之一關于磁性材料的認識之一磁存儲技術磁存儲技術在傳統(tǒng)工業(yè)中在傳統(tǒng)工業(yè)中的應用的應用磁性材料磁性材料的應用的應用生物界和醫(yī)學生物界和醫(yī)學界的磁應用界的磁應用軍事領域的磁軍事領域的磁應用應用考古

32、天文地址采礦考古天文地址采礦界領域的磁應用界領域的磁應用傳統(tǒng)傳統(tǒng)工業(yè)工業(yè)汽車中用到磁性材料的組件NEOMAX PMs磁懸浮列車 上海磁懸浮列車上海磁懸浮列車 平均時速平均時速300300公里公里/ /小時，最高時速小時，最高時速430430公里公里/ /小時小時 磁懸浮列車是運用磁鐵磁懸浮列車是運用磁鐵“同性相斥，異性相吸同性相斥，異性相吸”的性質，使磁鐵具有抗的性質，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為拒地心引力的能力，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為“無輪無輪”列車。列車。 磁懸浮列車也有兩種相應的形式：一種是電磁型，也稱吸力型、常導型。磁懸浮列車也有兩種相應

33、的形式：一種是電磁型，也稱吸力型、常導型。另一種是電動型，也稱斥力型、超導型。另一種是電動型，也稱斥力型、超導型。 磁懸浮列車原理磁懸浮列車原理 兩種磁懸浮列車系統(tǒng)的結構示意圖：兩種磁懸浮列車系統(tǒng)的結構示意圖：(a)(a)電磁型；電磁型；(b)(b)電動型電動型 磁制冷冰箱磁制冷冰箱磁制冷是一種以磁性材料磁制冷是一種以磁性材料為工質的制冷技術為工質的制冷技術 ，基本，基本原理是借助磁制冷材料的原理是借助磁制冷材料的磁熱效應即磁制冷材料等磁熱效應即磁制冷材料等溫磁化時向外界放出熱量，溫磁化時向外界放出熱量，而等溫退磁時從外界吸取而等溫退磁時從外界吸取熱量，以達到制冷目的熱量，以達到制冷目的 磁盤

34、存儲磁盤存儲 所謂磁存儲就是以記錄磁場方向的方式或磁場的有無來儲存資料。所謂磁存儲就是以記錄磁場方向的方式或磁場的有無來儲存資料。數據在磁片上以磁化的點來表示，數據在磁片上以磁化的點來表示，被磁化的點代表被磁化的點代表1 1，沒有被磁化的點代表，沒有被磁化的點代表0 0電飯鍋 日常使用的電飯鍋利用了磁性材料的居里點的特性。在電飯鍋的底部日常使用的電飯鍋利用了磁性材料的居里點的特性。在電飯鍋的底部中央裝了一塊磁鐵和一塊居里點為中央裝了一塊磁鐵和一塊居里點為105105的磁性材料。當鍋里的水分干了以的磁性材料。當鍋里的水分干了以后，食品的溫度將從后，食品的溫度將從100100度上升。當溫度到達大約

35、度上升。當溫度到達大約105105度時，由于被磁鐵吸住度時，由于被磁鐵吸住的磁性材料的磁性消失，磁鐵就對它失去了吸力，這時磁鐵和磁性材料之間的磁性材料的磁性消失，磁鐵就對它失去了吸力，這時磁鐵和磁性材料之間的彈簧就會把它們分開，同時帶動電源開關被斷開，停止加熱。的彈簧就會把它們分開，同時帶動電源開關被斷開，停止加熱。電磁爐電磁爐 電磁爐的內部有一個金屬線圈，當電流通過線圈時，會產生磁場。這電磁爐的內部有一個金屬線圈，當電流通過線圈時，會產生磁場。這一隨時間變化的磁場導致在金屬煲內產生一感應電場。金屬煲內的電子受一隨時間變化的磁場導致在金屬煲內產生一感應電場。金屬煲內的電子受電場影響進行運動。由

36、于有電阻，電子運動時會放出大量熱能，這些熱能電場影響進行運動。由于有電阻，電子運動時會放出大量熱能，這些熱能便可用作煮食。便可用作煮食。 金屬煲的電阻必須足夠大，才能產生足夠的熱量，所以一般只能選金屬煲的電阻必須足夠大，才能產生足夠的熱量，所以一般只能選用鐵和不銹鋼煲，銅煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料等。用鐵和不銹鋼煲，銅煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料等。 特點：特點： 直接發(fā)熱，熱效率高達直接發(fā)熱，熱效率高達90% 90% 爐面無明火，無煙無廢氣爐面無明火，無煙無廢氣 電磁火力強勁，安全可靠電磁火力強勁，安全可靠在醫(yī)學上，利用在醫(yī)學上，利用核磁共振核磁共振可以診斷人體異常組織，可以診斷人體異常組織，判斷疾病，這就是我們比判斷疾病，這就是我們比較熟悉的核磁共振成像。較熟悉的核磁共振成像。利用利用磁性納米材料磁性納米材料表面功能表面功能基團與可識別病兆的