一、磁性材料的定義(yì)

       磁性材料具有磁有序的強磁性物質，廣(guǎng)義還(hái)包括可應用其磁性和磁效應的弱磁性及反鐵磁性物質
。

       磁性是物質的一種基本屬性。物質按照其内部結構(gòu)及其在外磁場(chǎng)中的性狀可分爲抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物質。鐵磁性和亞鐵磁性物質爲強磁性物質，抗磁性和順磁性物質爲弱磁性物質。

       磁性材料按性質分爲金屬和非金屬兩類，前者主要有電(diàn)工鋼(gāng)
、鎳基合金和稀土合金等，後者主要是鐵氧體材料。

       磁性材料按使用又分爲軟磁材料
、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁緻伸縮材料、磁記(jì)錄材料、磁電(diàn)阻材料、磁泡材料、磁光材料
，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲線、磁滞回線和磁損耗等。

二
、磁性材料的主要種(zhǒng)類(lèi)

       1、永磁材料： 經外磁場(chǎng)磁化以後，即使在相當大的反向磁場(chǎng)作用下
，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。對這類材料的要求是剩餘磁感應強度Br高
，矯頑力BHC(即抗退磁能力)強，磁能積(BH)(即給空間提供的磁場(chǎng)能量)大。相對於(yú)軟磁材料而言，它亦稱爲硬磁材料
。

       永磁材料有合金、鐵氧體和金屬間(jiān)化合物三類(lèi)。

       ①合金類：包括鑄造、燒結和可加工合金。鑄造合金的主要品種有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)；燒結合金有：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，後兩種中BHC較低者亦稱(chēng)半永磁材料。②鐵氧體類：主要成分爲MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等複(fù)合組分。③金屬間化合物類
：主要以MnBi爲代表。

       永磁材料有多種用途，①基於(yú)電磁力作用原理的應用主要有：揚聲器、話筒、電表、按鍵、電機
、繼電器、傳(chuán)感器、開關等。②基於(yú)磁電作用原理的應用主要有：磁控管和行波管等微波電子管、顯像管
、钛泵、微波鐵氧體器件、磁阻器件、霍爾器件等。③基於(yú)磁力作用原理的應用主要有
：磁軸承、選礦機、磁力分離器、磁性吸盤、磁密封、磁黑闆、玩具、标牌、密碼鎖、複印機、控溫計等。其他方面的應用還有：磁療、磁化水、磁麻醉等
。

       根據使用的需要，永磁材料可有不同的結構和形态。有些材料還有各向同性和各向異性之别。 它的功能主要是導磁
、電磁能量的轉換與傳(chuán)輸。因此
，對這類材料要求有較高的磁導率和磁感應強度，同時磁滞回線的面積或磁損耗要小。與永磁材料相反，其Br和BHC越小越好，但飽(bǎo)和磁感應強度Bs則越大越好。

       2、軟磁材料： 功能主要是導磁、電磁能量的轉換與傳(chuán)輸。因此，對這類材料要求有較高的磁導率和磁感應強度，同時磁滞回線的面積或磁損耗要小。與永磁材料相反
，其Br和BHC越小越好，但飽(bǎo)和磁感應強度Bs則越大越好。

        軟磁材料大體上可分爲四類。①合金薄帶或薄片
：FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等。②非晶态合金薄帶：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以适當的Si、B、P和其他摻雜元素,又稱磁性玻璃。③磁介質（鐵粉芯）:FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基鐵和鐵氧體等粉料，經電絕緣介質包覆和粘合後按要求壓制成形。④鐵氧體：包括尖晶石型──M O·Fe2O3 (M 代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等),磁鉛石型──Ba3Me2Fe24O41(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其複合組分)。 軟磁材料的應用甚廣，主要用於(yú)磁性天線、電感器、變(biàn)壓器、磁頭、耳機、繼電器、振動子、電視偏轉轭、電纜
、延遲線、傳感器、微波吸收材料、電磁鐵
、加速器高頻加速腔、磁場探頭、磁性基片、磁場屏蔽、高頻淬火聚能、電磁吸盤、磁敏元件(如磁熱材料作開關)等。

       3、旋磁材料：具有獨特的微波磁性，如導磁率的張量特性、法拉第旋轉、共振吸收、場(chǎng)移
、相移、雙折射和自旋波等效應。據此設計的器件主要用作微波能量的傳輸和轉換，常用的有隔離器、環行器、濾波器(固定式或電調式)、衰減器、相移器、調制器、開關、限幅器及延遲線等
，還有尚在發展中的磁表面波和靜磁波器件(見微波鐵氧體器件)。常用的材料已形成系列，有Ni系、Mg系
、Li系、YlG系和BiCaV系等鐵氧體材料;並(bìng)可按器件的需要制成單晶、多晶、非晶或薄膜等不同的結構和形态。

       4、壓磁材料： 這類材料的特點是在外加磁場作用下會發生機械形變(biàn)，故又稱磁緻伸縮材料，它的功能是作磁聲或磁力能量的轉換。常用於(yú)超聲波發生器的振動頭、通信機的機械濾波器和電脈沖信号延遲線等，與微波技術結合則可制作微聲(或旋聲)器件。由於(yú)合金材料的機械強度高，抗振而不炸裂，故振動頭多用Ni系和NiCo系合金;在小信号下使用則多用Ni系和NiCo系鐵氧體。非晶态合金中新出現的有較強壓磁性的品種
，适宜於(yú)制作延遲線。不過壓磁材料的生産和應用遠不及前面的材料
。

（1）永磁材料

       永磁材料又稱“硬磁材料”，經過外部磁場(chǎng)磁化後，能長時間保持恒定磁性的磁性材料。相比於(yú)軟磁材料
，剩磁感應強度高、矯頑力強、磁能積大，因此具有較強的穩定性、抗退磁性、抗溫性。永磁材料主要包含磁緻伸縮材料、永（硬）磁合金、永（硬）磁陶瓷、粘結（硬）磁材料及其他（永）硬磁材料，以及馬氏體鋼（T.1類）等應用較少的其他（永）硬磁材料
：

       磁緻伸縮合金是一種飽(bǎo)和磁緻伸縮程度較大的合金，主要化學組成成分爲鐵、铽、镝，是通過壓縮、拉伸，可使電磁能與機械能相互轉換的材料。磁緻伸縮材料具有感知磁場和産生驅動的功能，是一種帶有智能性的功能性磁性材料，廣泛用於(yú)超聲波器件，回聲器件、機械濾波器、混頻器
、壓力傳感器以及超聲延遲線等産品。

       永（硬）磁合金指經充磁後，在撤掉外磁場時仍能保留較高剩磁的磁性合金，其不但具有高的硬度和力學性能，且具備(bèi)抗去磁能力強、矯頑力值高、磁性“硬”等特點，因而又稱硬磁合金，主要包括鋁鎳鐵钴钛合金、鐵钴釩鉻合金、稀土钴合金、鐵鉻钴合金、稀土鐵硼合金。永（硬）磁合金多用於(yú)機電設備(bèi)和裝置、聲波換能器、磁力機械等設備(bèi)制造。

       永（硬）磁陶瓷主要是指永（硬）磁鐵氧體，一種主要以SrO或BaO及Fe2O3爲原料制造而成的永磁磁鐵。與其他永磁磁鐵相比，鐵氧體磁鐵堅硬且脆，磁能較低。但是它不易退磁不易腐蝕，生産(chǎn)工藝簡單且價格低廉，目前主要用於(yú)旋轉電機、揚聲器、吸持裝置和玩具的生産(chǎn)制造。

       粘結（硬）磁材料是一種複合材料，主要是由膠合在樹脂基體中的永（硬）磁粉末組成的，主要包括粘結永（硬）磁鐵氧體、粘結鋁鎳钴鐵钛磁體、粘結稀土钴磁體、粘結钕鐵硼磁體、粘結永磁鐵氧體。粘結（硬）磁材料的性能主要取決於(yú)永（硬）磁粉末和基體材料的類型以及填充系數和各向異性的取向度。與燒結材料相比，盡管其磁性性能較低，但卻擁有良好的經濟效益，並(bìng)且因其具備良好的機械性能，能夠生産出各類不同形狀的材料。

（2）軟磁材料

       軟磁材料是電力、電子信息等産業的基礎材料之一，具有磁電轉換的特殊功能，因其具有磁滞損耗小、高磁導率、低矯頑力、飽和磁感應強度高等特點，廣泛應用於(yú)電能變換、抗電磁幹擾、無線充電、近場通訊等領域，在新能源汽車、新能源發電、消費電子、工業電子、通訊、雲端服務、計算機以及航空航天等行業也有著(zhe)大量應用。軟磁材料主要包括金屬系軟磁、鐵系及鋼系軟磁
、非晶軟磁和粉末冶金工藝型軟磁等四類主要材料：

       金屬軟磁材料是由金屬和合金軟磁，通過特殊工藝加工生産出來的材料，也是最早的軟磁材料，主要包括鐵鎳軟磁合金、鐵钴軟磁合金、其他類軟磁合金。主要用於(yú)制作變(biàn)壓器、發電機、繼電器等器材以及逆變(biàn)器電感元件。

       鐵系軟磁材料以鐵爲基本元素成分，通常被稱爲“工業純鐵”或“磁性軟鐵”，其具有穩定的剩磁性、矯頑力、磁極化強度等磁性材料特點，因此能夠生産出穩定用途的磁性材料，目前主要用於(yú)直流繼電器、揚聲器、電磁鐵、磁性離合器等設備(bèi)的制造；鋼系軟磁材料因其具備(bèi)碳、矽等較爲硬核的化學元素，主要包括低碳軟鋼系軟磁、矽鋼系軟磁及其他鋼系軟磁材料，因其在産品生産過程中能夠靈活設計矯頑力、電阻率等物理參數，通常是作爲磁離合器、磁極靴、步進電機的主要磁性原材料。

       粉末冶金工藝生産的軟磁材料主要包括軟磁鐵氧體、燒結軟磁材料、粉末成型材料，主要功能爲在電子系統中對電磁信号進行隔離和吸收，可用於(yú)制作各種電子變(biàn)壓器、電感器、濾波器(EMI)等。

       非晶軟磁材料，業界俗稱“金屬玻璃”，主要包括鐵基、鎳基、钴基三種材料類型。相對於(yú)普通的軟磁材料，非晶軟磁合金具有低矯頑力、高磁導率、高電阻率、耐高溫腐蝕和高韌性等優異特性，這類材料主要用於(yú)變壓器、互感器、電感材料等設備(bèi)的生産。

三、磁性材料的應用——變(biàn)壓(yā)器

       磁性材料是生産、生活、國防科學技術中廣泛使用的材料。如制造電力技術中的各種電機、變(biàn)壓器，電子技術中的各種磁性元件和微波電子管，通信技術中的濾波器和增感器，國防技術中的磁性水雷、電磁炮，各種家用電器等。此外，磁性材料在地礦探測、海洋探測以及信息、能源、生物、空間新技術中也獲得瞭(le)廣泛的應用。 

       磁性材料的用途廣泛。主要是利用其各種磁特性和特殊效應制成元件或器件；用於(yú)存儲、傳輸和轉換電磁能量與信息，或在特定空間産(chǎn)生一定強度和分布的磁場；有時也以材料的自然形态而直接利用(如磁性液體)。磁性材料在電子技術領域和其他科學技術領域中都有重要的作用。

       假如把每個國家每年生産(chǎn)、使用的磁性材料進行統計，每個國家每人每年所使用的磁性材料都表征著(zhe)這個國家的現代化程度，科學家用磁性材料的應用來表示這個國家現代化的程度。所以磁性材料的研發與國家發展息息相關。