磁性材料28663課件

五、磁性材料一、磁化和退磁1、磁化：鋼鐵物體與磁鐵接觸后顯示磁性的現(xiàn)象叫做磁化。2、退磁：原來(lái)有磁性的物體，經(jīng)過(guò)高溫、劇烈振動(dòng)或者遂漸減弱的交變磁場(chǎng)的作用就會(huì)失去磁性，這種現(xiàn)象叫做退磁3、鐵磁性物質(zhì)：鐵、鈷、鎳以及它們的合金，還有一些氧化物，磁化后的磁性比其他物質(zhì)強(qiáng)得多，這些物質(zhì)叫做鐵磁性物質(zhì)4、解釋：鐵磁性物質(zhì)磁化后有很強(qiáng)磁性（1）磁疇：鐵磁性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與其他物質(zhì)有所不同，它們本身就是由很多已經(jīng)磁化的小區(qū)域組成，這些磁化的小區(qū)域叫做“磁疇”。硬磁性材料的應(yīng)用

揚(yáng)聲器硬（永）磁直流步進(jìn)電機(jī)6、軟磁性材料：外磁場(chǎng)撤去后，沒(méi)有的剩磁，這樣的材料叫做軟磁性材料。制電磁鐵軟磁材料的用途：主要用于導(dǎo)磁，可用作變壓器、線圈、繼電器等電子元件的導(dǎo)磁體。

變壓器磁性傳感器在傳統(tǒng)工業(yè)中的應(yīng)用磁性材料的應(yīng)用生物界和醫(yī)學(xué)界的磁應(yīng)用軍事領(lǐng)域的磁應(yīng)用考古天文地址采礦界領(lǐng)域的磁應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上，利用核磁共振可以診斷人體異常組織，判斷疾病，這就是我們比較熟悉的核磁共振成像。利用磁性納米材料表面功能基團(tuán)與可識(shí)別病兆的功能分子進(jìn)行耦聯(lián)，是實(shí)現(xiàn)磁性納米晶體在疾病鑒別診斷中應(yīng)用的最可行的手段之一。生物醫(yī)學(xué)隱身技術(shù)是目前世界軍事科研領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。美國(guó)的F117隱形戰(zhàn)斗機(jī)便是一個(gè)成功運(yùn)用隱身技術(shù)的例子。電磁炮是把炮彈放在螺線管中，螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)炮彈將產(chǎn)生巨大的推動(dòng)力將炮彈射出的一種新型武器“電磁式武器”。類似的還有電磁導(dǎo)彈等。軍事領(lǐng)域地球是一塊巨大的磁鐵，磁性來(lái)自何處？它是自古就有的嗎？它和地質(zhì)狀況有什么聯(lián)系？宇宙中的磁場(chǎng)又是如何的？太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)上磁場(chǎng)活動(dòng)非常劇烈的區(qū)域。太陽(yáng)黑子的爆發(fā)對(duì)我們的生活會(huì)產(chǎn)生影響，例如使得無(wú)線電通信暫時(shí)中斷等。因此，研究太陽(yáng)黑子對(duì)我們有重要意義。地磁的變化可以用來(lái)勘探礦床。由于所有物質(zhì)均具有或強(qiáng)或弱的磁性，如果它們聚集在一起，形成礦床，那么必然對(duì)附近區(qū)域的地磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾，使得地磁場(chǎng)出現(xiàn)異常情況。根據(jù)這一點(diǎn)，可以在陸地、海洋或者空中測(cè)量大地的磁性，獲得地磁圖，對(duì)地磁圖上磁場(chǎng)異常的區(qū)域進(jìn)行分析和進(jìn)一步勘探，往往可以發(fā)現(xiàn)未知的礦藏或者特殊的地質(zhì)構(gòu)造。電磁爐

電磁爐的內(nèi)部有一個(gè)金屬線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。這一隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)導(dǎo)致在金屬煲內(nèi)產(chǎn)生一感應(yīng)電場(chǎng)。金屬煲內(nèi)的電子受電場(chǎng)影響進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。由于有電阻，電子運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)放出大量熱能，這些熱能便可用作煮食。金屬煲的電阻必須足夠大，才能產(chǎn)生足夠的熱量，所以一般只能選用鐵和不不銹鋼煲，銅煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料等。

特點(diǎn)：直接發(fā)熱，熱效率高達(dá)90%

爐面無(wú)明火，無(wú)煙無(wú)廢氣電磁火力強(qiáng)勁，安全可靠磁懸浮列車

上海磁懸浮列車平均時(shí)速300公里/小時(shí)，最高時(shí)速430公里/小時(shí)傳統(tǒng)輪軌技術(shù)：速度低、噪音大磁懸浮技術(shù)：

采用磁力懸浮的方式，使列車懸浮在軌道上方行駛，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

?減少摩擦力，大幅度提高車輛的行駛速度；

?不會(huì)造成噪音或空氣污染，并可提高能源的使用效率；

磁懸浮列車是運(yùn)用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質(zhì)，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為“無(wú)輪”列車。

磁懸浮列車原理

兩種磁懸浮列車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖：(a)電磁型；(b)電動(dòng)型?隱身飛機(jī)

F117隱形戰(zhàn)斗機(jī)

為了躲避敵方雷達(dá)的監(jiān)測(cè)，在飛機(jī)表面涂一層特殊的磁性材料－吸波材料，它可以吸收雷達(dá)發(fā)射的電磁波，使得雷達(dá)電磁波很少發(fā)生反射，因此敵方雷達(dá)無(wú)法探測(cè)到雷達(dá)回波，不能發(fā)現(xiàn)飛機(jī)，這就使飛機(jī)達(dá)到了隱身的目的。磁熱效應(yīng)與磁制冷磁制冷是利用自旋系統(tǒng)磁熵變的制冷方式，是一種以磁性材料為工質(zhì)的全新的制冷技術(shù)。其基本原理是借助磁制冷材料的磁卡效應(yīng)，即磁制冷材料等溫磁化時(shí)向外界放出熱量，而等溫退磁時(shí)從外界吸取熱量，達(dá)到制冷目的。TT+ΔTTT-ΔTΔQΔQAbsorbheatNSNS磁制冷的優(yōu)點(diǎn)磁制冷機(jī)外型圖優(yōu)點(diǎn):效率高噪音低體積小環(huán)保磁致伸縮效應(yīng)

磁致伸縮效應(yīng)：材料在電磁場(chǎng)的作用下可以產(chǎn)生微變形或聲能；壓磁效應(yīng)：將微變形或聲能轉(zhuǎn)化為電磁能。

應(yīng)用：在國(guó)防、航空航天和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如聲納與水聲對(duì)抗換能器、線性馬達(dá)、微位移驅(qū)動(dòng)（如飛機(jī)機(jī)翼和機(jī)器人的自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)），噪聲與振動(dòng)控制系統(tǒng)、海洋勘探與水下通訊、超聲技術(shù)（醫(yī)療、化工、制藥、焊接等）、燃油噴射系統(tǒng)等領(lǐng)域。它具有磁致伸縮值大，機(jī)械響應(yīng)速度快和功率密度高特點(diǎn)。MTS磁致伸縮位移傳感器：高精度、多種規(guī)格、長(zhǎng)行程、非接觸式測(cè)量模塊組裝、堅(jiān)固耐用敏感元件平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）長(zhǎng)達(dá)23年真正的絕對(duì)位置輸出、無(wú)需重新標(biāo)定或定期維適用于高溫、高壓、高振蕩及空間狹小環(huán)境

安裝方便、快捷，不需定期標(biāo)定和維護(hù)

冶金工業(yè)連鑄、冷熱軋、AGC控制、模件成型等

5000年前：天然磁石(Fe3O4)

2300年前：天然磁石，“司南”，指南儀

1086年：沈括，《夢(mèng)溪筆談》，指南針

1119年：朱或，《萍洲可談》，羅盤，航海

1405-1432年：鄭和，指南儀，航海

1488-1521年：哥倫布，伽馬，麥哲倫，指南儀，航海發(fā)現(xiàn)磁性材料的發(fā)展史

二十世紀(jì)1905：法國(guó)，郎之萬(wàn)基于統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論解釋了順磁性隨溫度的變化。1907：法國(guó)，外斯提出分子場(chǎng)理論，擴(kuò)展了郎之萬(wàn)的理論。1921：奧地利，泡利提出玻爾磁子作為原子磁矩的基本單位。美國(guó)，康普頓提出電子也具有自旋相應(yīng)的磁矩。

1928：英國(guó)，狄拉克用相對(duì)論量子力學(xué)完美地解釋了電子的內(nèi)稟自旋和磁矩，并與德國(guó)物理學(xué)家海森伯一起證明了靜電起源的交換力的存在，奠定了現(xiàn)代磁學(xué)的基礎(chǔ)。1936：蘇聯(lián)，郎道完成了巨著“理論物理學(xué)教程”，其中包含全面而精彩地論述現(xiàn)代電磁學(xué)和鐵磁學(xué)的篇章。1936-1948：法國(guó)，奈耳提出反鐵磁性和亞鐵磁性的概念和理論。

1967：奧地利，斯奈特在量子磁學(xué)的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)了磁能積空前高的稀土磁體(SmCo5)，從而揭開了永磁材料發(fā)展的新篇章。1974：第二代稀土永磁Sm2Co17問(wèn)世。1982：第三代稀土永磁Nd2Fe14B問(wèn)世。1986年高溫超導(dǎo)體，Bednortz-muller

1990：原子間隙磁體Sm-Fe-N問(wèn)世。1991：德國(guó)，克內(nèi)勒提出了雙相復(fù)合磁體交換作用的理論基礎(chǔ)，指出了納米晶磁體的發(fā)展前景。磁學(xué)內(nèi)容是不斷與諾貝爾獎(jiǎng)得主結(jié)緣的學(xué)科從1902年度的塞曼(P.Zeeman)洛論茨(H.A.Lorentz)到后來(lái)的居里夫婦(P.CurieandM.Curie)，愛因斯坦(A.Einstein)，玻爾(N.H.D.Bohr)，海森堡(W.K.Heisenberg)，斯特恩(O.Stern)，拉比(I.I.Rabi)，泡利(W.Pauli)，布洛赫(F.Bloch)，鉑塞爾(E.M.Purcell)，庫(kù)什(P.Kusch)，穆斯堡爾(R.L.M?ssbauer)，朗道(L.D.Landau)，阿爾芬(H.O.G.Alfven)，奈爾(L.E.F.Neel)，范費(fèi)萊克(J.H.VanVleck)，莫特(Sir.N.F.Mott)，菲利浦.安德遜(P.W.Anderson)，克里福德.沙爾(C.G.Shull)，伯特倫