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1材料科学与工程学院指导老师签名：2013年11月2日实验名称：磁性材料的制备与表征专业班级：10级金属材料工程1班姓名：叶明逵学号：1008102107指导教师：钟海长评定成绩：教师评语：2磁性材料的制备与表征一、实验目的*了解磁性材料的制备过程与磁性材料的表征*熟悉并使用制备磁性材料的仪器二、实验设备等离子快速烧结炉，行星式混料机，行星式球磨机，干燥箱，喷雾式造粒机，万能拉伸试验机三、实验原理1.磁性是物质最基本的属性之一。磁性材料可分为金属磁性材料和铁氧体磁性材料，它们有单晶、多晶和薄膜等形式。磁性材料的磁性能属于铁磁性。铁磁性物质最主要的特征在磁场中很容易被磁化。当温度概予某一值时，铁磁体的自发磁化被破坏，铁磁性消失，这一温度称为居里温度。居里温度是磁性材料使用温度的最高极限。铁磁体在居里温度以下，其内部分裂为多个磁畴，每个磁畴的磁化取向不同，因此在整个铁磁体在未磁化时，对外不显线磁性，当把铁磁性材料至于外磁场的作用下，则磁畴结构将发生变化，这种变化称为技术磁化过程。通常用磁化曲线来描述铁磁体的磁化速度或磁感应强度B随外磁场H变化的情况。磁性材料常用磁滞回线来描述，其相关物理量分别是：（1）饱和磁感应强度B：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。（2）矫顽力：是表示材料磁化难易程度的量，该数值取决于材料的成分及缺陷（杂质，应力等）（3）居里温度：铁磁物质的磁化强度随温度的升高而下降，当达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度，他确定了磁性器件的工作温度上限（4）剩余磁感应强度：是磁滞回线上的特征参数，为H回到0的B的值。（5）磁导率：是磁滞回线上的任何点所对应的B与H的比值，该数值与器件工作状态密切相关，初始磁导率是磁化曲线在原点的斜率。最大磁导率是磁化曲线切线斜率的最大值即最陡峭的部分。磁性器件是利用磁性材料的磁特性和各种特殊效应制成的，用于转换、传递和存储能量和信息。它们在电力和电子产业中应用广泛，除了应用于大型大电机、电动机和变压器以外，还有雷达、声呐，通信、广播、电视、电子计算机、、自动控制、仪器仪表中制造重要器件的材料。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3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，抗磁性和顺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、镍基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。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致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、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线、磁滞回线和磁损耗等。2.磁性材料的生产，目前主要使用的是铸造法和粉末冶金法。铸造法主要生产的是金属及合金磁性材料，大量用于电机、变压器等强电技术中（金属——熔炼——浇注——压制——加工——退火——磁芯）粉末冶金法主要用于无线电、电话、电子计算机及微波等弱电技术中（金属——制粉——压形——烧结——磁芯）四、实验步骤磁性材料的制备（主要是软磁与硬磁）(1)硬磁材料又称为永磁材料。硬磁材料要求有大的矫顽力、较高的剩磁及高的最大磁能积。硬磁材料的主要品种有铝镍钴（占硬磁材料的3/4）,铁氧体（1/4）及稀土钴永磁材料，后者是世界上磁性最强的磁体。烧结铝镍钴磁钢的生产工艺如下Fe粉+Fe-Al合金粉+Ni粉+Co粉——配料混合——还原——成形——烧结——时效热处理——研磨加工——检验——成品其中成形的压力500-1500MPa；烧结时真空或纯氢中，1200-1350°C，2-5h。时效热处理在空气中500-800°C，2-5h。(2)软磁材料的制备凡是具有低矫顽力和高的磁导率的材料都属于软磁材料。粉末软磁材料主要用于无线电电子学与电讯工程等若电子技术中，通常的粉末软磁材料，主要有烧结铁及铁合金，磁介质，软磁铁氧体等。烧结铁的制造工艺和普通粉末铁制品的工艺过程基本相同，为了提高烧结铁的力学性能和磁学性能，多采用复压及热处理等工艺，其工艺流程如下：配料（铁粉）——混合（加入硬脂酸锌0.01及锭子油0.004）——压制（压力600-700MPa）——预氧化处理（380-420°C）——烧结（氢气中。1100°C，2h）——复压（700-1000MPa，外加润滑剂）——热处理（氢气中，860-930°C，2h）——检验（外形，尺寸，磁性）——成品4五、实验总结经过本次的实验，我更好的了解到了通过粉末冶金的方法制作磁性材料，同时熟悉并使用仪器设备，增强了动手操作的能力。我们实验制作磁性材料用粉末冶金的方法，它的主要优点是（1）粉末冶金能够制造各种磁性材料的单品或单畴尺寸的微粒（数十纳米到几微米），通过在磁场下成型等工艺制程高磁性的磁体。（2）粉末冶金能够把磁性粉末与其它屋子复合制成具有某些特定性能的材料。（3）使用粉末冶金能减少加工工序节省材料，直接制成接近最终形状的小型磁体。