磁性材料金属磁性材料部分.ppt

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1、金属磁性材料概述磁学基础知识金属磁性材料的理论基础金属软磁材料金属永磁材料非晶磁性合金第一章概述材料主要分为金属材料、陶瓷材料和高分子材料。金属磁性材料为金属功能材的一种，由金属、合金以及金属间化合物所组成。历史悠久、种类多、应用广。特别是近年来，有重大突破，发展很快。例如：稀土永磁材料；双相纳米晶软磁材料；非晶软磁薄带；超细微粉（纳米级）。什么是金属磁性材料？由金属、合金、及金属间化合物所组成的磁性材料。一般分为：金属软磁材料和金属永磁材料。分类原子内部结构晶态合金非晶态合金磁性能特点软磁合金硬磁合金矩磁合金压磁合金（磁致伸缩材料）金属软磁材料（HC

2、＜800A/M)应用：电力工业、通讯技术、自动控制、微波技术、雷达技术及磁记录方面不可缺少的关键材料。作用形式：①能量转换；②信息处理。特点：在外磁场作用下才显示磁性，去掉外磁场后不对外显示磁性。金属永磁材料应用：精密的仪器仪表；电讯、电声器件；工业设备；控制器件；其它器件。作用原理利用永磁合金在给定的空间产生一定的磁场强度；利用永磁合金的磁滞特性产生转动矩，使电能转化为机械能。特点充磁后，去掉外磁场后仍可保留磁性。第二章金属磁性材的理论基础铁磁金属和合金的结构和磁性相变、脱溶和失稳分解金属软磁材料的理论基础金属磁性材料的损耗金属永磁材料的理论基础金属

3、磁性材料的织构化§2.1铁磁金属和合金的结构和磁性一、铁磁金属的结构和磁性（一）铁、镍、钴的晶体结构和磁性Fe、Ni、Co的晶体结构代表金属磁性材料三种典型的、最简单的晶体结构Fe：⑴常压下，温度＜910℃为体心立方（bcc），铁磁性的α－Fe，居里温度为770℃，易磁化方向为<100>,难磁化方向为<111>⑵910℃＜温度＜1400℃面心立方,顺磁性的γ－Fe⑶温度＜1400℃体心立方顺磁性的δ－FeNi:在常压下，在熔点以温范围内，均是面心立结构（fcc）为铁磁性的γ-Ni居里点为358℃易磁化方向为<111>难磁化方向为<100>Co：⑴温度＜

4、450℃简单六方结构铁磁性的ε-Co居里点为1117℃易磁化方向为<0001>难磁化方向为<2110>和1010>⑵温度＞450℃至熔点面心立方γ-Co[1120][1010][0001]3d过渡族元素的磁性来源Fe、Ni、Co：3d电子的交换相互作用，铁磁性（2.2μB,0.6μB,1.7μB)Cr、Mn：3d电子的直接交换相互作用，反铁磁性Cr、Mn的合金或化合物：3d电子的超交换相互作用，亚铁磁性或铁磁性㈡、稀土族元素的结构和磁性⑴结构主要指原子序数为57（La）至71（Lu）的15个元素，加上性质类似的Y和Sc；晶体结构大都为密排六方结构。⑵磁

5、性Gd从0K到居里温度239K只表现出纯粹的铁磁性，但磁矩的取向随温度而变。Gd以前的轻稀土Ce、Nd、Sm具有反铁磁性。重稀土金属Tb、Dy、Ho、Er、Tm表现为铁磁性或亚铁磁性。Y、Sc、La、Yb、Lu为非磁性稀土元素，但Y、Sc、Yb的离子具有磁矩。二、合金的组成和磁性㈠、相图的作用1、什么是相图？金属或合金所处的状态主要依赖于其成分和外界条件（温度、压力）的变化。相图就是用图解的形式来表示金属或合金的组织随成分、温度、压力等变化的关系。注意：相图又称为相平衡图，反映的是合金在平衡条件下转变的规律。2、相图的构成单元系：成分不变，由压力-温度

6、直角坐标平面图表示二元系：温度、压力、成分的立体图。由于一般情况下，压力常为恒定，相图简化为温度、成分的直角坐标平面图。三元系：（压力恒定）是一个立体图，底面呈正三角形（成分三角形），三条底边上-的含量百分数。垂直于底面的纵轴表示温度。（加图示）三角形内任何一点代表一定成分的三元合金。2、相律和杠杆定理⑴、相律是指在平衡条件下，合金系统的组元数、相数和自由度数之间的关系式。可以用下式表示：f=c-p+nf=c-p+1（常压）f：自由度数c：组元数p：平衡时相数n：外界条件可变的数目应用：分析系统中最多能有多少相可以平衡共存分析结晶是在恒温还是在一定温度

7、范围内进行例如：二元系合金，C=2，令f=0，则p=3（三个平衡相）二元系合金，如结晶时，p=2，则f=2-2+1=1（变温）如结晶时，p=3，则f=2-3+1=0（恒温）（2）、杠杆定理合金在结晶过程中，各相的成分及其相对含量将发生变化。对于相图中的两相区，可以应用所谓杠杆定律求出这两相的成分及相对含量。在A-B二元系中，任选一合金p，它的成分是Xp（组元B的浓度），组元A的浓度为（1-Xp），在温度T时处于二相平衡，和两相中组元B的浓度分别为Xa和Xb，而组元A的浓度为（）和（），设合金的重量为1，和的相对量分别为C的C。这样P点处两相中同一组元含

8、量之和必等于合金P中相应组元的含，可得两个方程式：CαXa+CβXb=XpCα(1-Xa)+C