铁磁材料在现代科学技术中得到广泛的应用

铁磁材料在现代科学技术中得到广泛的应用，随着材料科学的发展，它已成为一种重要的智能材料。·定义·形成条件软磁材料·分类硬磁材料矩磁材料·应用什么是铁磁材料？铁磁材料是受到外磁场作用时显示很强磁性的材料。首先，它们都有很大的磁导率μ；其次，它们都有明显的磁滞效应。原理铁、钢、镍、钴等铁磁材料，没有受外磁场的作用时，其分子电流所产生的合成磁矩在宏观上等于零，因而不呈现磁性。当铁磁材料被引入外磁场时，在外磁场的作用下，内部分子磁矩排列整齐的过程称为磁化。某些铁磁物质一经磁化。即使去除外磁场后，仍有很大的剩余磁感应强度，因此被广泛地应用于仪表与微电机等设备中用以产生磁场。自发磁化：铁磁性物质内的原子磁矩，通过相邻晶格结点原子的电子壳层的作用，克服热运动的无序效应，原子磁矩是按区域自发平行排列、有序取向，按不同的小区域分布，这种现象称为自发磁化。未配对的3d电子壳层：Fe、Ni、Co、Mn磁畴自发磁化的小区域，称为磁畴。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。铁磁性物质只有在居里温度以下才具有铁磁性；在居里温度以上，由于受到晶体热运动的干扰，原子磁矩的定向排列被破坏，使得铁磁性消失，这时物质转变为顺磁性在顺磁质中截取任一体积元，模拟它在没有外磁场作用时，分子的无规则热运动：由于分子的无规则热运动,分子的固有磁矩取向杂乱无章，宏观上不显磁性激起外磁场的电流I分分子电流I´由转向排列引起的束缚电流磁导率：表征磁介质磁性的物理量。常用符号μ表示，μ为介质的磁导率，或称绝对磁导率。磁滞----铁磁体在反复磁化的过程中，它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度，这种现象叫磁滞。高磁导率是铁磁材料应用特别广泛的主要原因。磁滞特性使永磁体的制造成为可能，但在许多其他应用中却带来不利影响。当铁磁材料处于交变磁场中时将沿磁滞回线反复被磁化。在反复磁化的过程中要消耗额外的能量，以热的形式从铁磁材料中释放，这种能量损耗称为磁滞损耗，磁滞损耗不仅造成能量的浪费，而且使铁芯的温度升高，导致绝缘材料的老化，所以应尽量减少。磁滞效应英文名称：Effectofmagneticstranded磁场可以把铁块变成磁铁，此后即使磁场减弱或消失，铁块的磁力并不会回到原来的起点或零点，部分磁力将永久性地滞留在铁块之中，这就是“磁滞效应”。而闭合铁芯（或一大块导体）处于交变磁场中，交变的磁通量使闭合铁芯（或一大块导体）中产生感应电流，形成涡电流。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。软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。软磁材料主要有，以金属软磁材料和铁氧体软磁材料为代表的晶体材料，非晶态软磁合金以及近年来发展起来的纳米晶软磁合金，如纳米粒状组织软磁合金，纳米结构软磁薄膜和纳米线等等。应用最多的软磁材料是铁硅合金以及各种软磁铁氧体等。硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料或恒磁材料。硬磁铁氧体的晶体结构大致是六角晶系磁铅石型，其典型代表是钡铁氧体BaFe12O19。这种材料性能较好，成本较低，不仅可用作电器件如录音器、电话机及各种仪表的磁铁，而且在医学、生物和印刷显示等方面也得到了应用。硬磁材料常用来制作各种永久磁铁、扬声器的磁钢和电子电路中的记忆元件等。在电学中硬磁材料的主要作应是产生磁力线，然后让运动的导线切割磁力线，从而产生电流同性磁极的磁力线异性磁极的磁力线磁带录音原理：硬磁性材料被磁化以后，还留有剩磁，剩磁的强弱和方向随磁化时磁性的强弱和方向而定。录音磁带是由带基、粘合剂和磁粉层组成。带基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁强的r－Fe2O3或CrO2细粉。录音时，是把与声音变化相对应的电流，经过放大后，送到录音磁头的线圈内，使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化，磁场的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时，磁场就穿过磁带并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁，其极性和强度与原来的声音相对应。磁带不断移动，声音也就不断地被记录在磁带上矩磁材料，这里是指具有矩形磁滞回线的铁氧体材料。它的特点是，当有较小的外磁场作用时，就能使之磁化，并达到饱和，去掉外磁场后，磁性仍然保持与饱和时一样。如镁锰铁氧体，锂锰铁氧体等就是这样。这种铁氧体材料主要用于各种电子计算机的存储器磁芯等方面。应用于计算机磁性存储设备和作为乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡所用的磁性材科及作用原理，同磁带所用的磁性材料及作用原理基本相同。但材料是矩磁材料。theCurietemperature居里点也称居里温度或磁性转变点，是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度。也可以说是发生二级相变的转变温度。低于居里点温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点温度时,该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10的负6次方。19世纪末，著名物理家居里在自己的实验室里发现磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度叫“居里点[1]”。在地球上，岩石在成岩过程中受到地磁场的磁化作用，获得微弱磁性，并且被磁化的岩石的磁场与地磁场是一致的。这就是说，无论地磁场怎样改换方向，只要它的温度不高于“居里点”，岩石的磁性是不会改变的。根据这个道理，只要测出岩石的磁性，自然能推测出当时的地磁方向。这就是在地学研究中人们常说的化石磁性。在此基础之上，科学家利用化石磁性的原理，研究地球演化历史的地磁场变化规律，这就是古地磁说。铁磁流体的定义铁磁流体（拉丁文ferrum，意指“铁”）是一种在磁场存在时强烈极化的液体。铁磁流体由悬浮于载流体当中纳米数量级的铁磁微粒组成；其载流体通常为有机溶液或水。铁磁微粒由表面活性剂包裹以防止其因范德华力和磁力作用而发生凝聚。尽管被称为铁磁流体，但它们本身并不表现铁磁性。这是因为在外部磁场不存在的情况下，铁磁流体无法保持磁性。事实上，铁磁流体表现顺磁性，并且由于它们的高磁化率，通常被认为具有“超顺磁性”。产生铁磁流体在实际当中很难，一般要求高温及电磁浮置等条件当一种顺磁性流体处于一段足够强的垂直磁场中时，其表面自然形成一种褶皱构型。这一显著的效应被认为是具有正常场不稳定性。褶皱的形成增加了流体的表面自由能和重力能，却减少了磁能。褶皱只有在磁场强度高于临界磁场时才会形成，此时磁能的减少在数值上超过表面自由能和重力能的增加。铁磁流体具有异常高的磁化系数，一块小条形磁铁即可达到其临界磁场并使其产生褶皱（见图）。磁性流体被应用在真空设备，一个磁性流体密封圈通常可以承受0.2的大气压，而整个轴承所能承受的总气压。特点完整密封使用寿命长高可靠度高真空清洁环保不受污染高速性能最理想的扭力输出无泄漏衰退滑顺的运转磁流体密封磁流体密封的工作原理是圆环形永久磁铁，磁靴和导磁轴所构成的磁性回路，在磁铁产生的磁场作用下，把放置在轴与磁靴顶端缝隙间的磁流体加以集中，使其形成一个所谓的“O”形环，将缝隙充满而达到密封的目的。磁性流体的存在与否取决于磁场的强弱，磁场越强磁流体“O”形环的耐压也越大。磁流体的“O”形环由复数个所构成，就形成了耐高压差的磁流体密封若外加在铁磁流体上的磁场有不同磁化系数（比如在不同温度下，磁化系数会不同），会产生不均一的磁力，进而产生热量传导，通常叫做磁热对流。这种热量传导可以做为普通热传导方式的补充，应用于处于微重力下的微型仪器。铁磁流体通常应用于扬声器中，以吸收音圈以及磁体之间所产生的热量，并同时可以被动地减弱扬声器圆锥的运动。铁磁流体通常位于音圈之间的空气空隙中，并由扬声器中的磁体固定。铁磁流体具有顺磁性的特性，因而满足居里定律：在温度升高时磁性降低。由于扬声器磁体在工作时产生热量导致周围被加热的铁磁流体此行降低，周围被加热的铁磁流体会被外围的冷铁磁流体所取代。这是一种有效的无需外界提供能量的散热办法