馮凱

[摘 要]近年來，磁性材料發(fā)生巨大的變化，隨著人類社會的發(fā)展，為了適應與推動文明的進步，磁性材料的應用領域拓寬了，品種增加了。本文就磁性材料的研究和發(fā)展趨勢進行了探討。

[關鍵詞]磁性材料；研究；發(fā)展

中圖分類號：TB34 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）04-0136-01

引言

磁性材料主要是指由過渡元素鐵、鈷、鎳及其合金等組成的能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物質(zhì)?，F(xiàn)代磁性材料已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，例如：將永磁材料用作馬達，應用于變壓器中的鐵心材料，作為存儲器使用的磁光盤，計算機用磁記錄軟盤等。

一、磁性材料的分類

磁性材料從材質(zhì)和結構上講，分為金屬及合金磁性材料和鐵氧體磁性材料兩大類，鐵氧體磁性材料又分為多晶結構和單晶結構材料。

從應用功能上講，磁性材料分為：永磁材料、軟磁材料、磁記錄-矩磁材料、旋磁材料等等種類。軟磁材料、永磁材料、磁記錄-矩磁材料中既有金屬材料又有鐵氧體材料；而旋磁材料和高頻軟磁材料就只能是鐵氧體材料了，因為金屬在高頻和微波頻率下將產(chǎn)生巨大的渦流效應，導致金屬磁性材料無法使用，而鐵氧體的電阻率非常高，將有效的克服這一問題、得到廣泛應用。

磁性材料從形態(tài)上講。包括粉體材料、液體材料、塊體材料、薄膜材料等。磁性材料的應用很廣泛，可用于電聲、電信、電表、電機中，還可作記憶元件、微波元件等。可用于記錄語言、音樂、圖像信息的磁帶、計算機的磁性存儲設備、乘客乘車的憑證和票價結算的磁性卡等。

1.1 永磁材料

一經(jīng)外磁場磁化以后，即使在相當大的反向磁場作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。對這類材料的要求是剩余磁感應強度Br高，抗退磁能力強，磁能積（BH）大。相對于軟磁材料而言，它亦稱為硬磁材料。永磁材料有合金、鐵氧體和金屬間化合物三類。①合金類：包括鑄造、燒結和可加工合金。鑄造合金的主要品種有：AlNi（Co）、FeCr（Co）、FeCrMo、FeAlC、FeCo（V）（W）；燒結合金有：Re-Co（Re代表稀土元素）、Re-Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后兩種中BHC較低者亦稱半永磁材料。②鐵氧體類：主要成分為MO·6Fe2O3，M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等復合組分。③金屬間化合物類：主要以MnBi為代表。根據(jù)使用的需要，永磁材料可有不同的結構和形態(tài)。有些材料還有各向同性和各向異性之別。

1.2 軟磁材料

它的功能主要是導磁、電磁能量的轉換與傳輸。因此，對這類材料要求有較高的磁導率和磁感應強度，同時磁滯回線的面積或磁損耗要小。與永磁材料相反，其Br和BHC越小越好，但飽和磁感應強度Bs則越大越好。軟磁材料大體上可分為四類。①合金薄帶或薄片：FeNi（Mo）、FeSi、FeAl等。②非晶態(tài)合金薄帶：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以適當?shù)腟i、B、P和其他摻雜元素，又稱磁性玻璃。③磁介質(zhì)（鐵粉芯）：FeNi（Mo）、FeSiAl、羰基鐵和鐵氧體等粉料，經(jīng)電絕緣介質(zhì)包覆和粘合后按要求壓制成形。④鐵氧體：包括尖晶石型──MO·Fe2O3（M代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等），磁鉛石型──Ba3Me2Fe24O41（Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其復合組分）。

1.3 矩磁材料和磁記錄材料

主要用作信息記錄、無接點開關、邏輯操作和信息放大。這種材料的特點是磁滯回線呈矩形。旋磁材料具有獨特的微波磁性，如導磁率的張量特性、法拉第旋轉、共振吸收、場移、相移、雙折射和自旋波等效應。據(jù)此設計的器件主要用作微波能量的傳輸和轉換，常用的有隔離器、環(huán)行器、濾波器、衰減器、相移器、調(diào)制器、開關、限幅器及延遲線等，還有尚在發(fā)展。

二、磁性材料的應用及行業(yè)發(fā)展

2.1 磁性材料的應用

我們知道，硬磁性材料被磁化以后，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。錄音時，是把與聲音變化相對應的電流，經(jīng)過放大后，送到錄音磁頭的線圈內(nèi)，使磁頭鐵芯的縫隙中產(chǎn)生集中的磁場。隨著線圈電流的變化，磁場的方向和強度也作相應的變化。當磁帶勻速地通過磁頭縫隙時，磁場就穿過磁帶并使它磁化。由于磁帶離開磁頭后留有相應的剩磁，其極性和強度與原來的聲音相對應。磁帶不斷移動，聲音也就不斷地被記錄在磁帶上。

應用于計算機磁性存儲設備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，只是用處不同而已。在磁性卡上有一窄條磁帶，當你乘地鐵從甲站到乙站時，在甲站向儀器中投入從甲站到乙站的票錢（硬幣），之后投出一張磁性卡，在投出這張磁性卡的過程中已錄上了到乙站下車的磁記錄，拿這張磁性卡乘車到乙站后投入到儀器中，門開，出站。如果沒在乙站下車，而是在比乙站遠的丙站下車，投入的硬幣不夠，出站門不開。要拿磁性卡補票后才能出站。在乙站或丙站投入磁性卡的過程，就是磁記錄經(jīng)過磁頭變成電信號的過程。再用電信號控制站門開關。電機的鐵芯所用的磁性材料一般用硬磁鐵氧體，這些材料的特點是磁化后不易退磁。對磁通的阻力小。磁性材料的用途廣泛，磁性材料在電子技術領域和其他科學技術領域中都有重要的作用。

2.2 磁性材料的行業(yè)發(fā)展

中國地大物博，金屬和稀有元素礦藏非常豐富，有著豐富而天然的原材料資源優(yōu)勢，磁性材料產(chǎn)業(yè)所需的各種原材料幾乎國內(nèi)都能滿足。磁性材料行業(yè)，離不開稀土。因為稀土成本占磁材原料成本的30%，而中國是稀土的故鄉(xiāng)，世界上80%的稀土儲量在中國，因此中國稀土的資源優(yōu)勢，決定了磁性材料行業(yè)的中國優(yōu)勢。2007年1-8月中國電磁鐵；永磁鐵等；電磁或永磁工件夾具等進口數(shù)量為57，031，992.00千克，用匯513，161，987.00美元；出口數(shù)量為193，840，035.00千克，創(chuàng)匯809，909，620.00美元。

中國磁性材料工業(yè)在產(chǎn)量方面已經(jīng)初具規(guī)模，發(fā)展速度很快，但與日本等磁性材料工業(yè)發(fā)達的國家相比，無論是管理水平、制造工藝、產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)品檔次都存在一定差距。中低檔產(chǎn)品占據(jù)了較大的國際市場，但在高檔產(chǎn)品上還缺乏競爭力。隨著高清晰度電視等消費類電子產(chǎn)品的日益普及，汽車、通信業(yè)的發(fā)展，對高檔磁性材料的需求越來越多。中國的磁性材料企業(yè)應該抓住這個有利的時機，開發(fā)高檔磁性材料產(chǎn)品，占領國際市場。

三、結束語

“十一五”時期，是中國磁性材料工業(yè)大發(fā)展時期，世界磁性材料產(chǎn)業(yè)中心已經(jīng)轉移到中國。預計中國鋁鎳鈷磁鋼產(chǎn)量為3，000噸（全球產(chǎn)量7，840噸），鐵氧體永磁產(chǎn)量195，000噸（全球產(chǎn)量676，000噸），稀土釹鐵硼磁體9，400噸（全球14，400噸），軟磁鐵氧體產(chǎn)量98，800噸（全球431，000噸）。到2010年中國各類磁體的產(chǎn)量均穩(wěn)居世界之首，占全球的份額還將繼續(xù)增大。到2020年，中國磁性材料的產(chǎn)量將占全球一半以上，成為世界磁性材料產(chǎn)業(yè)中心。

參考文獻

[1] 李雙.功能化磁性材料制備及在環(huán)境污染物檢測中的應用[D].中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院，2015.