磁性材料的特性和分类什么是磁性材料它有何特点

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在产品设计中，有这样一种特殊材料，既让人爱，又让人恨，那就是磁性材料。不少设计师的黑科技设计都采用了这样一种材料，比如我们接触普遍的磁悬浮产品设计创意，无疑就是采用了这样的材料设计。那么对于磁性材料，你了解多少？
01
什么是磁性材料
物质大都是由分子组成的，分子是由原子组成的,原子又是由原子核和电子组成的。在原子内部,电子不停地自转，并绕原子核旋转，电子的这两种运动都会产生磁性。但是在大多数物质中，电子运动的方向各不相同、杂乱无章，磁效应相互抵消。因此，大多数物质在正常情况下，并不呈现磁性。

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铁、钴、镍或铁氧体等铁磁类物质有所不同，它内部的电子自旋可以在小范围内自发地排列起来，形成一个自发磁化区，这种自发磁化区就叫磁畴。铁磁类物质磁化后，内部的磁畴整整齐齐、方向一致地排列起来,使磁性加强，就构成磁铁了。磁铁的吸铁过程就是对铁块的磁化过程，磁化了的铁块和磁铁不同极性间产生吸引力，铁块就牢牢地与磁铁“粘”在一起了。

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02
磁性能参数
饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。
剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。
矩形比：Br∕Bs
矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。
磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。
居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。
损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ 降低，降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ 。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散（mW）/表面积（cm2）

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03
磁性材料的分类及应用
磁性材料是应用广泛、品种繁多的重要功能材料，按应用类型可以分为软磁、永磁等材料。

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永磁材料，是具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。又称硬磁材料。实用中，永磁材料工作于深度磁饱和及充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。
软磁材料，具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等。

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永磁材料的应用：
①基于电磁力作用原理的应用主要有：扬声器、话筒、电表、按键、电机、继电器、传感器、开关等。
②基于磁电作用原理的应用主要有：磁控管和行波管等微波电子管、显像管、钛泵、微波铁氧体器件、磁阻器件、霍尔器件等。
③基于磁力作用原理的应用主要有：磁轴承、选矿机、磁力分离器、磁性吸盘、磁密封、磁黑板、玩具、标牌、密码锁、复印机、控温计等。其他方面的应用还有：磁疗、磁化水、磁麻醉等。

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软磁材料的应用：
主要用于磁性天线、电感器、变压器、磁头、耳机、继电器、振动子、电视偏转轭、电缆、延迟线、传感器、微波吸收材料、电磁铁、加速器高频加速腔、磁场探头、磁性基片、磁场屏蔽、高频淬火聚能、电磁吸盘、磁敏元件(如磁热材料作开关)等。
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04
不同磁性材料的特点及加工工艺
几种常用磁铁的磁力从大到小排列为：钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁。
钕铁硼永磁材料
钕铁硼（NdFeB）永磁材料是1983年问世的高性能永磁材料。
优点：1. 磁性能高于稀土钴永磁，剩余磁感应强度，磁感应矫顽力，最大磁能积都很高，是目前磁性能最好的永磁体；2. 性价比高，由于钕在稀土中的含量是钐的十几倍，铁与硼的价格也很便宜，同时又不含战略物资钴。这也是为什么钕铁硼迅速得到广泛运用推广的原因。
缺点：1. 居里温度低，温度系数高，因而在高温下使用时磁损失较大且磁性能热稳定性较差；2. 由于含有大量的铁和钕，容易锈蚀。

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钐钴磁铁
钐钴磁铁又称钐钴磁钢、钐钴永磁体、钐钴永久磁铁、钐钴强磁铁、稀土钴永磁等。是由钐、钴和其它金属稀土材料经配比，溶炼成合金，经粉碎、压型、烧结后制成的一种磁性材料。具有高磁能积、极低的温度系数。最高工作温度可达350℃，负温不限，在工作温度180℃以上时，其最大磁能积及温度稳定性和化学稳定性均超过钕铁硼永磁材料。具有很强的抗腐蚀和抗氧化性；所以被广泛应用在航空航天、国防军工、微波器件、通讯、医疗设备、仪器、仪表、各种磁性传动装置、传感器、磁处理器、电机、磁力起重机等。

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钐钴磁铁生产流程：配料 → 熔炼制锭→ 制粉 → 压型 → 烧结回火 → 磁性检测 → 磨加工 →切销加工 → 成品。
钐钴磁铁形状：圆片、圆环、方片、方条、瓦形、特殊形状可根据要求加工。

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铝镍钴磁铁
铝镍钴磁铁特点：是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状，可加工性好。铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600℃以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。
铝镍钴磁铁分类：可分为铸造铝镍钴和烧结铝镍钴两大类。

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铝镍钴应用场所：铸造铝镍钴产品主要应用于汽车零件、仪器仪表、电声、电机、教学以及航天航空军用等领域，具有温度系数低、耐高温、耐潮湿、不易氧化以及工作稳定性好等优点。烧结铝镍钴采用粉末冶金的方法生产而成，适合于生产形状复杂、轻、薄、小的产品，广泛应用于仪器仪表、通讯、磁电开关及各种传感器。
铝镍钴磁铁形状：可生产圆柱形、圆环形、长方体形、扁形、瓦形、马蹄形。