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什么是磁性材料？

以磁科學(xué)進(jìn)行研究的創(chuàng)始者當(dāng)數(shù)吉爾伯特，后經(jīng)安笛卡爾、奧斯特、安培、麥克斯韋、法拉第等人開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，初步奠定了磁學(xué)科學(xué)的基礎(chǔ)。

從1900年到1930年，先后確立了金屬電子論、順磁性理論、分子磁場、磁疇概念、X射線衍射分析、原子磁矩、電子自旋、波動力學(xué)、鐵磁性理論、金屬電子量子論等相關(guān)的理論。從而形成了完整的磁學(xué)科學(xué)體系。在此后的20~30年間，出現(xiàn)了種類繁多的磁性材料。

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磁性材料的分類

磁性材料可以按矯頑力大小分為軟磁材料和半硬磁材料和硬磁材料。軟磁材料，指的是當(dāng)磁化發(fā)生在矯頑力不大于1000A/m，這樣的材料稱為軟磁體。典型的軟磁材料，可以用最小的外磁場實現(xiàn)最大的磁化強度。軟磁材料（soft magnetic material）具有低矯頑力和高磁導(dǎo)率的磁性材料。軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工設(shè)備和電子設(shè)備中。應(yīng)用最多的軟磁材料是硅鋼片以及各類軟磁鐵氧體。

軟磁材料用于制造發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子；變壓器、電感器、電抗器、繼電器和鎮(zhèn)流器的鐵芯；計算機(jī)磁芯; 磁記錄的磁頭與磁介質(zhì)；磁屏蔽；電磁鐵的鐵芯、極頭與極靴；磁路的導(dǎo)磁體等。它們是電機(jī)工程、無線電、通訊、計算機(jī)、家用電器和高新技術(shù)領(lǐng)域的重要功能材料。軟磁材料制造的設(shè)備與器件大多數(shù)是在交變磁場條件下工作，要求其體積小、重量輕、功率大、靈敏度高、發(fā)熱量小、穩(wěn)定性好、壽命長。

純鐵和低碳鋼

含碳量低于0.04%，包括電磁純鐵、電解鐵和羰基鐵。其特點是飽和磁化強度高，價格低廉，加工性能好；但其電阻率低、在交變磁場下渦流損耗大，只適于靜態(tài)下使用，如制造電磁鐵芯、極靴、和揚聲器磁導(dǎo)體、磁屏蔽罩等。

鐵硅系合金

含硅量 0.5% ～ 4.8%，一般制成薄板使用，俗稱硅鋼片。在純鐵中加入硅后，可消除的磁性隨使用時間而變化的現(xiàn)象。隨著硅含量增加，熱導(dǎo)率降低，脆性增加，熱導(dǎo)率下降，但其電阻率和磁導(dǎo)率高，矯頑力和渦流損耗減小，從而可應(yīng)用到交流領(lǐng)域，制造電機(jī)、變壓器、繼電器、互感器等的鐵芯。

鐵鋁系合金

含鋁6%～16%，具有較好的軟磁性能，磁導(dǎo)率和電阻率高，硬度高、耐磨性好，但性脆，主要用于制造小型變壓器、繼電器等的鐵芯和磁頭、超聲換能器等。

鐵硅鋁系合金

在二元鐵鋁合金中加入硅獲得。其硬度、飽和、磁導(dǎo)率和電阻率都較高。缺點是磁性能對成分起伏敏感，脆性大，加工性能差。主要用于音頻和視頻磁頭。

鎳鐵系合金

鎳含量30%～90%，又稱坡莫合金，通過合金化元素配比和適當(dāng)工藝，可控制磁性能，獲得高導(dǎo)磁、恒導(dǎo)磁、矩磁等軟磁材料。其塑性高，對應(yīng)力較敏感，可用作脈沖變壓器材料、電感鐵芯和功能磁性材料。

鐵鈷系合金

鈷含量27%～50%。具有較高的飽和磁化強度，電阻率低。適于制造極靴、電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子、小型變壓器鐵芯等。

軟磁鐵氧體

非金屬亞鐵磁性軟磁材料。電阻率高（10-2～1010Ω·m ），飽和磁化強度比金屬低，價格低廉，廣泛用作電感元件和變壓器元件。

非晶態(tài)軟磁合金

一種無長程有序、無晶粒合金，又稱金屬玻璃，或稱非晶金屬。其磁導(dǎo)率和電阻率高，矯頑力小，對應(yīng)力不敏感，不存在由晶體結(jié)構(gòu)引起的磁晶各向異性，具有耐蝕和高強度等特點。此外，其居里點比晶態(tài)軟磁材料低得多，電能損耗大為降低，是一種正在開發(fā)利用的新型軟磁材料。

超微晶軟磁合金

20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)的一種軟磁材料。由小于50納米左右的結(jié)晶相和非晶態(tài)的晶界相組成，具有比晶態(tài)和非晶態(tài)更好的綜合性能，不僅磁導(dǎo)率高、矯頑力低、鐵損耗小，且飽和磁感應(yīng)強度高、穩(wěn)定性好。現(xiàn)主要研究的是鐵基超微晶合金。

永磁材料又稱硬磁材料。一經(jīng)磁化即能保持恒定磁化強度的材料。具有寬磁滯回線、高矯頑力和高剩磁。實用中，永磁材料工作于深度磁飽和及充磁后磁滯回線的第二象限退磁部分。主要利用永磁體在氣隙產(chǎn)生足夠強的磁場，利 用磁極與磁極的相互作用，磁場對帶電物體或離子或載電流導(dǎo)體的相互作用來做功，而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。永磁材料已纖在通訊、自動化、音像、計算機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、石油化工、磁分離、磁生物、磁醫(yī)療與健身器械、玩具等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

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全球磁性材料頂尖企業(yè)

（1）德國VAC公司—提供整套磁性技術(shù)方案；

（2）美國萊爾德電子材料集團(tuán)—設(shè)計和制造電磁屏蔽材料和無線天線產(chǎn)品，在中國擁有8家大型生產(chǎn)制造企業(yè)；

（3）美國阿諾德磁技術(shù)公司—多品種的磁性材料和部件供應(yīng)商，在深圳設(shè)立制造中心；

（4）美磁公司—高性能軟磁材料生產(chǎn)供應(yīng)商；

（5）日本TDK公司；

（6）日本住友金屬株式會社日立金屬—全球最大的高性能永磁材料生產(chǎn)商；

（7）橫店東磁；

（8）天通磁業(yè)；

（9）領(lǐng)益智造；

（10）中科三環(huán)

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磁性材料的市場、機(jī)遇、挑戰(zhàn)

我國磁性材料的生產(chǎn)在國際上占有重要的地位。其中, 永磁鐵氧體的產(chǎn)量達(dá)11×104t，居世界首位；軟磁鐵氧體產(chǎn)量4×104t，居世界前列；稀土永磁產(chǎn)量4300t，居世界第二。但是，目前我國生產(chǎn)的磁性材料基本上是低性能、低附加值材料,與發(fā)達(dá)國家存在較大的差距，產(chǎn)值與產(chǎn)量不相稱。

我國磁性材料行業(yè)的問題：(1) 企業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模有待提高。(2) 磁性產(chǎn)品檔次有待提高——在國際市場上，30 %的高檔產(chǎn)品占市場銷售額的70%。我國產(chǎn)品比國際市場價格低50%以上。(3) 生產(chǎn)工藝和設(shè)備相對落后。(4) 磁性產(chǎn)品缺少應(yīng)用開發(fā)。

我國稀土資源、產(chǎn)業(yè)的一些亟待解決的問題：美國一份報告統(tǒng)計顯示，中國稀土儲量占全球的36%，產(chǎn)量則占世界產(chǎn)量的97%。與之形成鮮明對比的是，美國2009年的稀土儲量占世界13%，而產(chǎn)量為零；俄羅斯儲量占世界19%，產(chǎn)量為零。

（1）中國稀土生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)量世界第一、出口量第一，但中國卻沒有稀土定價權(quán)。銷售粗加工、低附加值、惡性競爭，“黃金”賣“蘿卜”價。

（2）在全球產(chǎn)業(yè)鏈上，中國長期以來淪為發(fā)達(dá)國家廉價的初級產(chǎn)品供應(yīng)商，特別是在稀土新材料領(lǐng)域，中國幾乎沒有自主知識產(chǎn)權(quán)，不少稀土企業(yè)維持在微利和虧損的邊緣。NbFeB燒結(jié)永磁體、粘結(jié)永磁體。

（3）中國稀土開發(fā)浪費和環(huán)境污染現(xiàn)象嚴(yán)重，稀土生產(chǎn)現(xiàn)狀難以持續(xù)下去，占世界稀土資源比例已下降。

（4）中國稀土被西方廣泛應(yīng)用于軍工等行業(yè)，是高科技產(chǎn)品和武器的關(guān)鍵原材料，稀土再廉價也不會被西方國家打入貿(mào)易傾銷黑名單；可是，西方國家卻在高科技產(chǎn)品對華限制出口，尤其在高科技軍售方面長期實施禁運。

審核編輯 ：李倩