磁性材料的研究和发展趋势_新闻_

冯凯

[摘要]近年来，磁性材料发生巨大的变化，随着人类社会的发展，为了适应与推动文明的进步，磁性材料的应用领域拓宽了，品种增加了。本文就磁性材料的研究和发展趋势进行了探讨。

[关键词]磁性材料；研究；发展

中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0136-01

引言

磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质。现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，例如：将永磁材料用作马达，应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。

一、磁性材料的分类

磁性材料从材质和结构上讲，分为金属及合金磁性材料和铁氧体磁性材料两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。

从应用功能上讲，磁性材料分为：永磁材料、软磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一问题、得到广泛应用。

磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液体材料、块体材料、薄膜材料等。磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。

1.1 永磁材料

一经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高，抗退磁能力强，磁能积（BH）大。相对于软磁材料而言，它亦称为硬磁材料。永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要品种有：AlNi（Co）、FeCr（Co）、FeCrMo、FeAlC、FeCo（V）（W）；烧结合金有：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，后两种中BHC较低者亦称半永磁材料。②铁氧体类：主要成分为MO·6Fe2O3，M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等复合组分。③金属间化合物类：主要以MnBi为代表。根据使用的需要，永磁材料可有不同的结构和形态。有些材料还有各向同性和各向异性之别。

1.2 软磁材料

它的功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此，对这类材料要求有较高的磁导率和磁感应强度，同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。与永磁材料相反，其Br和BHC越小越好，但饱和磁感应强度Bs则越大越好。软磁材料大体上可分为四类。①合金薄带或薄片：FeNi（Mo）、FeSi、FeAl等。②非晶态合金薄带：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以适当的Si、B、P和其他掺杂元素，又称磁性玻璃。③磁介质（铁粉芯）：FeNi（Mo）、FeSiAl、羰基铁和铁氧体等粉料，经电绝缘介质包覆和粘合后按要求压制成形。④铁氧体：包括尖晶石型──MO·Fe2O3（M代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等），磁铅石型──Ba3Me2Fe24O41（Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其复合组分）。

1.3 矩磁材料和磁記录材料

主要用作信息记录、无接点开关、逻辑操作和信息放大。这种材料的特点是磁滞回线呈矩形。旋磁材料具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收、场移、相移、双折射和自旋波等效应。据此设计的器件主要用作微波能量的传输和转换，常用的有隔离器、环行器、滤波器、衰减器、相移器、调制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展。

二、磁性材料的应用及行业发展

2.1 磁性材料的应用

我们知道，硬磁性材料被磁化以后，还留有剩磁，剩磁的强弱和方向随磁化时磁性的强弱和方向而定。录音磁带是由带基、粘合剂和磁粉层组成。带基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁强的r-Fe2O3或CrO2细粉。录音时，是把与声音变化相对应的电流，经过放大后，送到录音磁头的线圈内，使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化，磁场的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时，磁场就穿过磁带并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁，其极性和强度与原来的声音相对应。磁带不断移动，声音也就不断地被记录在磁带上。

应用于计算机磁性存储设备和作为乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡所用的磁性材科及作用原理，同磁带所用的磁性材料及作用原理基本相同，只是用处不同而已。在磁性卡上有一窄条磁带，当你乘地铁从甲站到乙站时，在甲站向仪器中投入从甲站到乙站的票钱（硬币），之后投出一张磁性卡，在投出这张磁性卡的过程中已录上了到乙站下车的磁记录，拿这张磁性卡乘车到乙站后投入到仪器中，门开，出站。如果没在乙站下车，而是在比乙站远的丙站下车，投入的硬币不够，出站门不开。要拿磁性卡补票后才能出站。在乙站或丙站投入磁性卡的过程，就是磁记录经过磁头变成电信号的过程。再用电信号控制站门开关。电机的铁芯所用的磁性材料一般用硬磁铁氧体，这些材料的特点是磁化后不易退磁。对磁通的阻力小。磁性材料的用途广泛，磁性材料在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用。

2.2 磁性材料的行业发展

中国地大物博，金属和稀有元素矿藏非常丰富，有着丰富而天然的原材料资源优势，磁性材料产业所需的各种原材料几乎国内都能满足。磁性材料行业，离不开稀土。因为稀土成本占磁材原料成本的30%，而中国是稀土的故乡，世界上80%的稀土储量在中国，因此中国稀土的资源优势，决定了磁性材料行业的中国优势。2007年1-8月中国电磁铁；永磁铁等；电磁或永磁工件夹具等进口数量为57，031，992.00千克，用汇513，161，987.00美元；出口数量为193，840，035.00千克，创汇809，909，620.00美元。

中国磁性材料工业在产量方面已经初具规模，发展速度很快，但与日本等磁性材料工业发达的国家相比，无论是管理水平、制造工艺、产品质量及产品档次都存在一定差距。中低档产品占据了较大的国际市场，但在高档产品上还缺乏竞争力。随着高清晰度电视等消费类电子产品的日益普及，汽车、通信业的发展，对高档磁性材料的需求越来越多。中国的磁性材料企业应该抓住这个有利的时机，开发高档磁性材料产品，占领国际市场。

三、结束语

“十一五”时期，是中国磁性材料工业大发展时期，世界磁性材料产业中心已经转移到中国。预计中国铝镍钴磁钢产量为3，000吨（全球产量7，840吨），铁氧体永磁产量195，000吨（全球产量676，000吨），稀土钕铁硼磁体9，400吨（全球14，400吨），软磁铁氧体产量98，800吨（全球431，000吨）。到2010年中国各类磁体的产量均稳居世界之首，占全球的份额还将继续增大。到2020年，中国磁性材料的产量将占全球一半以上，成为世界磁性材料产业中心。

参考文献