矩磁材料

矩磁材料是具有矩形磁滞回线、剩余磁感强度Br和工作时最大磁感应强度Bm的比值,即Br/Bm接近于1以及矫顽磁力较小的磁性材料。其特点是: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。矩磁材料磁滞回线如概念图所示。1

矩磁材料类型在常温使用的矩磁材料有（Mn-Mg）Fe2O4系、（Mn-Cu）Fe2O4系、（Mn-Ni）Fe2O4在系等。在-65℃~125℃范围内使用的矩磁材料有Li-Mn、Li-Ni、Mn-Ni、Li-Cu等。12

矩磁材料功能矩磁性材料是指磁滞回线近似矩形的磁性材料。矩磁材料主要用于电子计算机随机存取的记忆装置,还可用于磁放大器、变压器、脉冲变压器等。用这类材料作为磁性涂层可制成磁鼓、磁盘、磁卡和各种磁带等。

矩磁材料的剩磁感应强度Br很高,接近于饱和磁感应强度Bs,在易磁化方向具有接近矩形的磁滞回线,矩磁比Br/Bs,通常在85%以上。主要用于制造磁放大器、磁调制器、中小功率脉冲变压器和磁心存储器等。材料的矩磁性主要来源于两个方面：晶粒取向和磁畴取向。对于磁晶各向异性不等于零的合金,通过高压下的冷轧和适当的热处理,使晶粒的易磁化轴整齐地排列在同一方向上,在这个方向磁化时即可获得高的矩磁比、高磁导率和低矫顽力。对于居里温度较高(约500℃)、磁晶各向异性常数和磁致伸缩系数接近零的合金,经磁场热处理可获得磁畴取向结构,沿磁场处理方向具有高的矩磁比和高的磁导率。因矩磁材料的(BH)max比较高,可以得到高的读“1”信号和低的读“0”磁噪声;矫顽力低,可降低存取“1”信号和“0”磁噪声的功率,因而降低温度。其次信噪比和抗干扰比高,对环境和温度稳定性好等。2

这类材料包括铁氧体磁芯材料和磁膜材料。如（Mg,Mn）Fe2O4系、（Li,Mn,Fe）3O4系、（Cu,Mn）Fe2O4系、（Mg,Ni）Fe2O4系、（Co—Fe）Fe2O4系和（Ni,Zn,Cu）Fe2O4系等铁氧体。其中(Mg,Mn)Fe2O4系常温磁芯和（Li,Mn,Fe）3O4系宽温磁芯,加少量Cu和稀土元素可以改善其热处理的矩磁性。还有矩磁合金如Fe-Ni系、Fe-Ni-Co-Mn系、Fe-Ni-Mo系等。其中以占80%的Fe-Ni（Mo）系的综合性能为最佳。如右图所示列出了几种矩磁性铁氧体材料的主要性能。2

磁性材料相关概念—压磁材料当铁磁材料因磁化而引起伸缩产生应力时,其内部必然存在磁弹性能量,从而产生应力σ,导致磁导率μ发生变化,这种现象称为压磁效应。具有压磁效应的材料称为压磁材料。可以采用压磁材料制成的传感器来感知其磁性（磁导率）变化,从而检测其内部应力及外部载荷的变化。压磁效应的逆效应即磁滞伸缩效应。磁致伸缩材料具有电磁能与机械能或声能的相互转换功能,是重要的磁功能材料之一。

压磁材料有如下特点:①饱和磁致伸缩系数高,可获得最大变形量；②产生饱和磁致伸缩的外加磁场低；③在恒定应力作用下,单位磁场变化可获得高的磁致伸缩变化,或是在恒定磁场下单位应力变化可获得高的磁通密度变化；④材料的磁状态和上述磁参量对温度等环境的稳定性好。

常见的压磁材料有：金属压磁材料,其饱和磁化强度高,力学性能优良,可在大功率下使用,但电阻率低,不能用于高频,例如Fe-Co-V系、Fe-Ni系、Fe-AI系和Ni-Co系合金;而铁氧体压磁材料与金属压磁材料正相反,其电阻率高,可用于高频,但饱和磁化强度低,力学强度也不高,不能用于大功率状态;一些含稀土元素的金属化合物如TbFe2、SmFe2系,其饱和磁致伸缩系数和磁弹耦合系数都高,但缺点是要求外加磁场高,往往难以满足。

压磁材料主要用于电磁能和机械能相互转换的超声发声器、接受器、超声探伤器、超声钻头、超声焊接器、滤波器、稳频器、谐波发声器、振荡器、微波检波器以及声纳、回声探测仪等。1

本词条内容贡献者为:

张尉 - 副教授 - 西南大学