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1、精选优质文档-倾情为你奉上毕业实习报告（磁性材料方向）班级：材料科学与工程0904班姓名：吴涛 学号：7指导老师：杨春利摘要 磁性材料最开始在中国被发现并应用于中国四大发明中的指南针上，随后历经多年的发展，磁性材料已经广泛的应用在我们的生活之中，也与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。本文综述了对磁性材料的认识，磁性材料的分类与相关概况，磁性材料的基本特性，磁性材料的机理与生产工艺，实际应用以及发展前景等。关键词 磁性材料 磁性材料的应用 磁性材料的发展前景Abtract：Magnetic materials in the beginning in China was
2、 found and applied in the four great inventions of the compass, and after many years of development, magnetic materials have been widely used in our life, and with the information, automation, mechanical and electrical integration, national defense, national economy is closely related to all aspects
3、 of. This paper summarizes the magnetic material understanding, magnetic materials classification and related survey, the basic characteristic of the magnetic material, the mechanism of magnetic materials and production process, application and development prospect, etc.Key words：Magnetic materials
4、Applications of Magnetic Materials Development of Magnetic materials目录1 磁性材料的认识中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。早在战国时期就有关于天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。11世纪就发明了制造人工永磁材料的方法。1086年梦溪笔谈记载了指南针的制作和使用。10991102年有指南针用于航海的记述，同时还发现了地磁偏角的现象。近代，电力工业的发展促进了金属磁性材料硅钢片（Si-Fe合金）的研制。永磁金属从 19世纪的碳钢发展到后来的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。20世纪40年代，荷兰J.L.斯诺伊克发明
5、电阻率高、高频特性好的铁氧体软磁材料，接着又出现了价格低廉的永磁铁氧体。50年代初，随着电子计算机的发展，美籍华人王安首先使用矩磁合金元件作为计算机的内存储器，不久被矩磁铁氧体记忆磁芯取代。50年代初人们发现铁氧体具有独特的微波特性，制成一系列微波铁氧体器件。后来又出现了强压磁性的稀土合金，非晶态（无定形）磁性材料等。 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，计算机用磁记录软盘等。可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。而通常认为，磁性材料是指由过度铁、钴、镍及其等能够直接或间接产生磁
6、性的物质。2 磁性材料的分类与概念磁性材料具有磁有序的强磁性物质，广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。磁性是物质的一种基本属性。物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性磁性物质为弱磁性物质。磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、和稀土合金等，后者主要是。按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有、磁光材料，旋磁材料以及等。 2.1永磁材料 永磁材料经外磁场磁化以后，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
7、剩余磁感应强度B高，矫顽力BHC(即磁性材料抗退磁能力)强，磁能积(BH)(即给空间提供的磁场能量)大。相对于软磁材料而言，它亦称为硬磁材料。 2.2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。 2.3矩磁材料和磁记录材料 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。 2.4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
8、作微波能量的传输和转换，常用的有隔离器、环行器、滤波器（固定式或电调式）、衰减器、相移器、调制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展中的磁表面波和静磁波器件（见微波铁氧体器件）。3 磁性材料的基本特性3.1 磁性材料的 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，磁化曲线是表征物质磁化强度(B)与磁场强度（H）的依赖关系的曲线 。在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（MH或BH曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不
9、变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于MH曲线或BH曲线上的某一点，该点常为工作点。3.2 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bm 剩余磁感应强度Br 矩形比 Hc Tc 损耗P 最大磁能积3.3 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据的要求确定器件的性。器件的电压电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟
10、磁芯的工作状态得到相应的电气参数。4 磁性材料的机理和生产工艺4.1磁流体材料的机理和生产工艺磁流体又称磁性液体(Magnetic Fluids),是由纳米级的磁性颗粒通过表面活性剂的包覆,高度均匀分散于基载液中所形成的稳定的固2液两相胶液体。这种材料既具有固相材料的磁性,又具有液相的流动性,即使在重力、离心力、电磁力等作用下也不会发生固液分离,是一种典型的纳米复合材料,同时它也是目前真正具有工业实用价值的液体磁性材料,自20世纪60年代问世以来,发展非常迅速。目前磁性液体已经发展成为一个横跨多学科的综合体系,其应用领域已扩展到机械、航空、电子、医疗、生物、环保等诸多方面。4.2 软磁锰锌铁氧
11、体的机理及生产工艺4.2.1软磁锰锌铁氧体的机理及生产工艺锰锌铁氧体是一钟广泛用于通信、传感、音像设备、开关电源和磁头工业的软磁材料。随着这些行业的发展，对锰锌铁氧体的质量和性能提出了越来越高的要求。锰锌铁氧体材料的生产工艺分为2种：一是将氧化物原料直接球磨混合，经成型和高温烧结制成铁氧体，即为干法。这种方法工艺简单，配方准确，应用较普遍。但采用氧化物作原料，烧结活性和混合的均匀性受到限制，制约了产品性能的进一步提高。而另一种则是以化学沉淀法为主的湿法工艺，此工艺制备的铁氧体粉烧结活性和均匀性好，但湿法的工艺路线长长、条件敏感、稳定性较差。现以应用较为普遍的干法生产锰锌铁氧体的工艺为例做详细的
12、分析。4.2.1.1 氧化物法（干法）制备锰锌铁氧体我国目前工业生产锰锌铁氧体主要采用此方法，即选用高纯度的氧化铁、碳酸锰（或氧化锰）氧化锌等作原料，铵一定配比混合后烧结成型制成。粉料制作的一般工艺流程如图4所示。另外，铁氧体微粉生产工艺流程示意图如图5所示原材料配料混合粗粉碎细粉碎喷雾造粒检验颗粒调整装桶检分进仓预烧添加剂2添加剂1图4 氧化法制备锰锌铁氧体粉料的工艺流程图5干法铁氧体微粉生产工艺流程示意图4.2.3 锰锌铁氧体的制备机理图6为采用氧化共沉淀法在液相中制备的Mn-Zn铁氧体样品的红外光谱图从图中可以看出400 600-处有个明显的吸收峰它们是尖晶石铁氧体的特征峰Waldon
13、4-5 和 Hafner把600cm-附近的吸收带归于四面体位FeO 的伸缩振动生的吸收峰 而410cm-附近的吸收带为八面体位Fe-的伸缩振动所产生的吸收峰 1627cm-和3387cm-处的吸收峰分别是样品中水分子中-键的伸缩和弯曲振动造成的12cm。图6 样品的红外光谱图图7为制备的Mn -Zn铁氧体样品的XRD衍射图谱通过JADE软分析图中各衍射峰的位置强度与标准的尖晶石结构的铁氧体衍射峰吻合得很好图6和图7都说明了采用氧化共沉淀法能在液相中形成尖晶石结构的Mn-Zn铁氧体液相中Mn-Zn铁氧体的形成机理文献中很少有报道由Mn-Zn铁氧体与FeO具有相同的晶体结构都是尖晶石结构Mn-Z
14、n铁氧体就是用Mn和Zn替代FeO中Fe所以可以借助液相中Fe3的形成机理进行解释而氧化共沉淀制FeO的形成机理目前普遍能被人们所接受的就是:图7 氧化-共沉淀法制备的Mn-Zn铁氧体粉末样品X射线衍射（XRD）图谱溶解再沉淀机理 该机理认为在空气中前驱沉淀Fe(OH)首先溶解然后缓慢氧化成FeOO 在生FeOOH的同时Fe2会来不及氧化就进入FeOOH中形成Fe(O,OH)八面体结构6Fe(O,OH)八面体通过可溶性的八面体型的含水络合物缩聚反应生成FeO若溶液的浓度过高或用强氧化剂如 很难得到FeO因为溶液中的 Fe 会迅速被全部氧化而不能进FeOOH中形成Fe(O,O) 八面体结构而氧化
15、共沉淀制备Mn-铁氧体正好利用这一点用迅速氧化Fe(OH)变成FeOOH, Mn2和Zn进入FeOOH中形成Fe (Mn-Zn)( O,OH)八面体结构其化学反应方程式如下:但能否确定生成的产物中不含FeO从XRD衍射图谱中是很难辨别的因为Mn-Zn铁氧体和FeO都是尖晶石结构它们的衍射峰几乎叠在一起为了进一步验证产物中是否含有FeO 我们对产物进行了热处理图4是产物分别600和1100处理后的XRD衍射图谱从图中可以看出与图8相比空气中600热处理后的样品射线衍射XRD 图谱出现大量Fe2O3杂峰而1100热处理后只存在少量的Fe2O3杂峰其原因可能是温度为600时产物内部氧分压低于外界氧分压发生如下的吸氧反应8:图8热处理后的Mn-Zn铁氧体粉末样品X射线衍射（XRD）图谱当温度较低时3r- Fe2O3 发生同质异构转变成为具有菱面体结构的a-Fe2O3由于a-Fe2O3的结构和 Mn-Zn铁氧体结构不同就要从Mn-Zn铁氧体固溶体中析出来以另相存在随着热处理的温度上升样品内的氧分解压力增大而且它的增大速度比周围气氛
