矩磁材料

矩磁材料是具有矩形磁滯回線、剩餘磁感強度B_r和工作時最大磁感應強度B_m的比值,即Br/Bm接近於1以及矯頑磁力較小的磁性材料。其特點是:當有較小的外磁場作用時,就能使之磁化,並達到飽和;去掉外磁場後,磁性仍然保持與飽和時一樣。矩磁材料磁滯回線如概念圖所示。

基本介紹

• 中文名：矩磁材料
• 矩磁性來源：晶粒取向和磁疇取向
• 特點：磁滯回線近似矩形
• 歸屬：磁性材料

矩磁材料類型

在常溫使用的矩磁材料有（Mn-Mg）Fe₂O₄系、（Mn-Cu）Fe₂O₄系、（Mn-Ni）Fe₂O₄在系等。在-65℃~125℃範圍內使用的矩磁材料有Li-Mn、Li-Ni、Mn-Ni、Li-Cu等。

矩磁材料功能

矩磁性材料是指磁滯回線近似矩形的磁性材料。矩磁材料主要用於電子計算機隨機存取的記憶裝置,還可用於磁放大器、變壓器、脈衝變壓器等。用這類材料作為磁性塗層可製成磁鼓、磁碟、磁卡和各種磁帶等。

矩磁材料的剩磁感應強度B_r很高,接近於飽和磁感應強度B_s,在易磁化方向具有接近矩形的磁滯回線,矩磁比B_r/B_s,通常在85%以上。主要用於製造磁放大器、磁調製器、中小功率脈衝變壓器和磁心存儲器等。材料的矩磁性主要來源於兩個方面：晶粒取向和磁疇取向。對於磁晶各向異性不等於零的合金,通過高壓下的冷軋和適當的熱處理,使晶粒的易磁化軸整齊地排列在同一方向上,在這個方向磁化時即可獲得高的矩磁比、高磁導率和低矯頑力。對於居里溫度較高(約500℃)、磁晶各向異性常數和磁致伸縮係數接近零的合金,經磁場熱處理可獲得磁疇取向結構,沿磁場處理方向具有高的矩磁比和高的磁導率。因矩磁材料的(BH)_max比較高,可以得到高的讀“1”信號和低的讀“0”磁噪聲;矯頑力低,可降低存取“1”信號和“0”磁噪聲的功率,因而降低溫度。其次信噪比和抗干擾比高,對環境和溫度穩定性好等。

這類材料包括鐵氧體磁芯材料和磁膜材料。如（Mg,Mn）Fe₂O₄系、（Li,Mn,Fe）₃O₄系、（Cu,Mn）Fe₂O₄系、（Mg,Ni）Fe₂O₄系、（Co—Fe）Fe₂O₄系和（Ni,Zn,Cu）Fe₂O₄系等鐵氧體。其中(Mg,Mn)Fe₂O₄系常溫磁芯和（Li,Mn,Fe）₃O₄系寬溫磁芯,加少量Cu和稀土元素可以改善其熱處理的矩磁性。還有矩磁合金如Fe-Ni系、Fe-Ni-Co-Mn系、Fe-Ni-Mo系等。其中以占80%的Fe-Ni（Mo）系的綜合性能為最佳。如右圖所示列出了幾種矩磁性鐵氧體材料的主要性能。

磁性材料相關概念—壓磁材料

當鐵磁材料因磁化而引起伸縮產生應力時,其內部必然存在磁彈性能量,從而產生應力σ,導致磁導率μ發生變化,這種現象稱為壓磁效應。具有壓磁效應的材料稱為壓磁材料。可以採用壓磁材料製成的感測器來感知其磁性（磁導率）變化,從而檢測其內部應力及外部載荷的變化。壓磁效應的逆效應即磁滯伸縮效應。磁致伸縮材料具有電磁能與機械能或聲能的相互轉換功能,是重要的磁功能材料之一。

壓磁材料有如下特點:①飽和磁致伸縮係數高,可獲得最大變形量；②產生飽和磁致伸縮的外加磁場低；③在恆定應力作用下,單位磁場變化可獲得高的磁致伸縮變化,或是在恆定磁場下單位應力變化可獲得高的磁通密度變化；④材料的磁狀態和上述磁參量對溫度等環境的穩定性好。

常見的壓磁材料有：金屬壓磁材料,其飽和磁化強度高,力學性能優良,可在大功率下使用,但電阻率低,不能用於高頻,例如Fe-Co-V系、Fe-Ni系、Fe-AI系和Ni-Co系合金;而鐵氧體壓磁材料與金屬壓磁材料正相反,其電阻率高,可用於高頻,但飽和磁化強度低,力學強度也不高,不能用於大功率狀態;一些含稀土元素的金屬化合物如TbFe₂、SmFe₂系,其飽和磁致伸縮係數和磁彈耦合係數都高,但缺點是要求外加磁場高,往往難以滿足。

壓磁材料主要用於電磁能和機械能相互轉換的超聲發聲器、接受器、超聲探傷器、超聲鑽頭、超聲焊接器、濾波器、穩頻器、諧波發聲器、振盪器、微波檢波器以及聲納、回聲探測儀等。