纳米铁氧体磁性材料的制备
材料科学前沿
题目：纳米铁氧体磁性材料
学院：理学院
班级： Y130802
姓名：陈国红
学号： S1*******
摘要：铁氧体纳米磁性材料是一类非常重要的无机功能材料，其应用涉
及到电子、信息、航天航空、生物医学等领域。综述了纳米结构铁氧体磁性材料化学制备方法的研究进展，以及它们的应用，分析了其存在的问题，展望了研究和开发纳米结构铁氧体磁性材料的新性能和新技术的应用前景。
关键词：纳米磁性材料；铁氧体；制备；应用
铁氧体是从20世纪40年代迅速发展起来的一种新型的非金属磁性材料。与金属磁性材料相比，铁氧体具有电阻率大、介电性能高、在高频时具有较高的磁导率等优点。随着科学技术的发展，铁氧体不仅在通讯广播、自动控制、计算技术和仪器仪表等电子工业部门应用日益广泛，已经成为不可缺少的组成部分，而且在宇宙航行、卫星通讯、信息显示和污染处理等方面，也开辟了广阔的应用空间。在生产工艺上，铁氧体类似于一般的陶瓷工艺，操作方便易于控制，不像金属磁性材料那样要轧成薄片或制成细粉介质才能应用。由于铁氧体性能好、成本低、工艺简单、又能节约大量贵金属，已成为高频弱电领域中很有发展前途的一种非金属磁性材料
l铁氧体的晶体结构
铁氧体作为一种具有铁磁性的金属氧化物，是由铁和其他一种或多种金属组成的复合氧化物。实用化的铁氧体主要有以下几种晶体类刑1．1尖晶石型铁氧体
尖晶石型铁氧体的化学分子式为MnFe
04或M0Fe203，M是指离子半径与
2
二价铁离子相近的二价金属离子(Mn2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Co2+等)或平均
Fe0.53)。以Mn2+替代Fe2+所合成的复合化学价为二价的多种金属离子组(如Li
0.5
04称为锰铁氧体，以Zn2+替代Fe2+所合成的复合氧化物ZnFe204称氧化物MnFe
2
为锌铁氧体。通过控制替代金属，可以达到控制材料磁特性的目的。由一种金属离子替代而成的铁氧体称为单组分铁氧体。由两种或两种以上的金属离子替代可以合成出双组分铁氧体和多组分铁氧体。锰锌铁氧体(Mn—ZnFe2O4)和镍锌铁氧体(Ni—ZnFe204)就是双组分铁氧体，而锰镁锌铁氧体
(Mn—Mg—ZnFe2O4)则是多组分铁氧体。
1．2磁铅石型铁氧体
Mn3.5Al o.5Ti0.5)019有类似晶磁铅石型铁氧体是与天然矿物——磁铅石Pb(Fe
7.5
019或Bao·6Fe203，M为二价体结构的铁氧体，属于六角晶系，分子式为MFe
l2
金属离子Ba2+、Sr2+、Pb2+等。通过控制替代金属，也可以获得性能改善的多组分铁氧体。
1．3石榴石型铁氧体
石榴石型铁氧体是指一种与天然石榴石(Fe，Mg)
A12(Si04)3有类似晶体结
3
Fe5012或3Me203·5Fe203，M表示三价构的铁氧体，属于立方晶系，分子式为R
3
稀土金属离子Y3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tu3+、Y3+b或Lu3+等。如果其他金属离子M3+或(M2++M4+)置换部分Fe3+，就组成了石榴石型复合铁氧体。
1．4钙钛矿型铁氧体
钙钛矿型铁氧体是指一种与钙钛矿(CaTiO
)有类似晶体结构的铁氧体，
3
，M表示三价稀土金属离子。其他金属离子M3+或(M2++M4+)也分子式为RFe0
3
可以置换部分Fe3+，组成复合钙钛矿型铁氧体。
2 纳米尖晶石铁氧体磁性材料的制备
经典的制备方法是陶瓷方法，需要很高的温度和很长的反应时间，而且伴随研磨，这就导致了杂质的产生。化学法制备在近几年引起了人们的广泛关注，化学合成法制得的材料颗粒尺寸、形状、组分可控，而且材料的性能可根据条件进行改善，发展较快的制备纳米结构铁氧体的方法有溶胶．凝胶法、化学共沉淀法、前驱体热解法、水热法、自蔓延
燃烧法、微乳法和模板法等。
2．1溶胶．凝胶法
金属醇盐、溶剂、水以及催化剂组成均相溶液，由水解缩聚而形成均相溶胶，进一步陈化成为湿凝胶，经过蒸发得到干凝胶，烧结，得到致密的纳米颗粒材料。其磁性能与干凝胶的焙烧温度和铁氧体的含量有关。Hutlova 等[1]采用改进的溶胶-凝胶法。得到高矫顽力的SiO 2包裹CoFe 204的纳米颗粒。有文献报道了溶胶-凝胶法可制得SiO 2包裹的y-Fe 203纳米颗粒，并详细地研究了反应组分、温度等对产物的磁性能影响。通过W ／O 微乳法形成纳米胶束限制大小，可制得分散于微米抗磁基体中超顺磁纳米晶；改变基体材料后，采用类似的方法制得Fe 203／A1203复合材料。Gao 等[2]将含有Fe 2+和Fe 3+的水溶液逐滴加入到含有CTAB 的甲苯溶液中，搅拌4 h 后加入NH 3·H 20，再加入硅酸乙酯，得到球形纳米磁性材料均匀分散在SiO 2基体中的纳米磁性复合材料。
用以柠檬酸为络合物的络合物型溶胶一凝胶法在相对低的温度制备了单一的z 型铁氧体，并表现出良好的磁性能。Xiong 等[3]采用硬脂酸溶胶．凝胶法制备了CoCrFe04和Ba 4Co 2Fe 36060纳米晶，并研究了他们的磁性能。
2．2化学共沉淀法
化学共沉淀法是制备铁氧体的一种常见的方法。Ryu 等[4]通过化学共沉淀法制得Co 1-x Ni x Fe 204纳米颗粒，发现热处理温度在400—600 o C ，矫顽力随温度的升高而增加，当磁性纳米颗粒大小为20-30 nm ，其矫顽力可达1 450—1 800Oe 。采用该法制得的纳米颗粒，用油酸包裹，经酸化、洗涤和分离，得到不同直径纳米颗粒。然后重新分散、沉积，用尼龙薄膜过滤扩散到
Langmuir薄膜上，得到两维纳米颗粒阵列。刘辉等[5]以水合硫酸锌和水合三氯化铁为原料，在微量相转化催化剂的存在下，用沸腾回流的方法制备了纳米铁酸锌微晶。
2-、Na+等杂质，为共沉淀法制备的铁氧体粉末表面常吸附Cl一、SO
4
了得到高纯度的铁氧体，通常采用加入添加剂的方法，在碱性溶液中成功合成了纯度高、均匀性好，颗粒度为1um左右的不同Zn含量的锌铁氧体超细粉末。
2．3前驱体一热解法
前驱体一热解法是利用金属阳离子与阴离子在低温下发生化学反应形成稳定的化合物或络合物，或者在溶液中发生聚合反应形成稳定的金属聚合物，经过高温焙烧得到纳米氧化物。该法制得的颗粒纯度高、均匀性好、所需时间短、操作简单，可连续制备且通过改变操作条件可制得各种形态和性能的纳米微粉。
近年来，采用单分子前驱体制备铁氧体纳米磁性材料越来越受到关注。Duan等[6]采用一种新的合成路线，先形成单分子前驱体双氢氧化物金属盐。然后在900℃灼烧，制得铁氧体纳米颗粒。Fu等[7]通过实验论证和条件筛选，发现丙烯酸盐聚合后热分解得到的纳米级铁氧体颗粒分散性好、粒度分布均匀和工艺参数易控，并具有软化学特征，尤其可大量制备纳米级铁氧体。
2．4水热法
桑商斌等哺[8]采用水热法制备了单相、无硬团聚的10—20 nm锰锌铁氧体纳米晶。Yu等[9]将金属锌片和FeCl
作为起始反应物，通过水热法制备出
2
ZnFe204超微粒子，粒径达到300 nm，在80 K和300K时饱和磁化强度分别达到
61．2 A·m2／kg和54．6A·m2／kg。通过水热法还能制备出Ni0.5Zno0.5Fe2O4纳米粒子、钴铁氧体纳米粒子以及六角片状钡铁氧体纳米颗粒。付绍云等[10]采用水热法合成软磁材料MnFe
2
O4纳米晶，并研究了形成机理以及反应条件(如温度)对磁性能的影响。
近年来，微波水热法合成铁氧体纳米磁性材料取得了明显进展。用有机溶剂代替水作介质，采用类似水热合成的原理可制备铁氧体磁性材料。通常采用金属配合物或盐，在有机溶剂中经溶剂热处理后得到尖晶石结构的铁氧体纳米颗粒。
2．5自蔓延燃烧合成法
李矗等[11]采用自蔓延燃烧合成法合成了不同的铁氧体系列，并通过对燃烧合成产物的Mossbauer谱分析，研究了产物的结构和组分。岳振星等[12]将粉末的溶胶．凝胶湿化学合成法和白蔓延高温合成法结合起来，合成的铁氧体粉末因具有纳米尺度而表现出铁磁相和顺磁相共存。采用燃烧合成法合成纳米尖晶石铁氧体，主要通过控制燃料和氧化剂的摩尔分数来控制颗粒大小。
2．6微乳液法
肖旭贤等[13] TX-10+AE09／正戊醇／环己烷/水为微乳体系，制备了大小
均匀，粒径为20—50nm的CoFe
2
04纳米颗粒。Sun等[14]将Fe(acac)3加入含有油酸、
油酸氨的二苯醚溶液中制得Fe
2
O4纳米晶；当Co(acac)2或Mn(acac)2与Fe(acac)3以l：2混合，可制得CoFe204或MnFe204纳米晶。Pileni等[15]在Fe和Co盐水溶液中加
入一定量的SDS，形成Co(DS)
2和Fe(DS)
2
胶束，用NaOH调节pH值，生成纳米
磁性颗粒。将表面活性剂SDS加入CoCl
2和FeCI
2
的水溶液中，搅拌成微乳液，
然后加入CH
3
NH2溶液，并搅拌3 h，离心得到颗粒均匀的纳米钻铁氧体。用甲苯作为油相，NaDBS或SDS作为表面活性剂，分别制得了磁性能优异
的MnFe204和CoCrFe0
4
纳米晶。
微乳法还可制备纳米棒、纳米线和核壳结构等。w00等[16]在FeCl
3
的水溶液中加入含有油酸的苯醚溶液，搅拌，加人环氧丙烷(作为去质子剂)，
经多步处理后得到Fe
2
03纳米棒。采用CRAB／水／环己烷/正戊醇组成的反胶束体系中，还可以得到其它铁氧体纳米棒，如钴铁氧体纳米棒。核壳
结构的MnFe
2
O4／SiO2复合磁性材料可以通过反胶束法制得；且用类似方法
可得到核壳结构的MnFe
2
O4／聚苯乙烯纳米磁性复合材料。
2．7模板法
Ji等[17]先将钴和铁盐按计量比溶解于柠檬酸和乙二醇中，140℃下酯化并形成溶胶，然后将多孔阳极氧化铝模板浸入其中，取出在80℃下干燥
变成凝胶，在500 cc焙烧后，即得到CoFe
2
O4纳米线，而且发现升温速率为0．6℃／rain。焙烧后产物矫顽力高达l 405 Oe。
3 铁氧体纳米磁性材料的应用
铁氧体纳米磁性材料除了大量地用作磁芯元器件材料，还可用作磁记录介质、磁性液体、磁性药物和吸波材料。
3．1磁记录介质
钡铁氧体磁粉既可以用于纵向记录，又可以用于实现更高记录密度的垂直记录，除已应用在软、硬磁盘上，还广泛用于各种磁卡上。特别是为保持机密性的高档磁卡。用它涂敷的磁带矩形比高，化学稳定性和
温度稳定性优良，可用传统的涂布工艺进行生产，价格低廉，是具有良好应用前景的高密度垂直磁记录介质。
3．2磁性液体
磁性液体是一种新颖的液体磁性材料。用于制备磁流体的磁性材料03，MFe2O4(M=Fe，Co，Ni，Mn)和合金等，目前应用最多的是Fe3O4，通常有y—Fe
2
能均匀地分散在水、润滑油、硅油及氟醚油等载液中，经混合而成的胶体物质。由于每一个粒子的表面都形成一层很薄的分子层弹性薄膜，因而在重力、强磁场、离心力等的作用下，微粒都不会发生聚合、沉淀，具有防止铁粒子相互粘合的功能。磁性液体的这种奇异特性，使它成为大力发展的新型材料之一，并有着广阔的应用前景。
3．3磁性药物
纳米磁性材料及其生物医学中应用研究是纳米生物学发展的前沿领域之一。该领域研究内容主要分为两方面：①纳米磁性材料在生物分离、检测等方面的应用研究，包括核酸分子识别与分离、蛋白分离纯化的研究、细胞识别及其分离、生物医学检测等；②纳米磁性材料在肿瘤治疗方面的应用研究，主要包括用于磁过热疗法及药物疗法等磁性纳米材料的研制、相关纳米磁性材料的介入给药应用研究、过热治疗的方法研究等。
3．4吸波材料
纳米磁性吸波材料是能使入射电磁波吸收衰减的材料，发展很快，如铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料等方面都获得了重要的应用。尖晶石结构铁氧体材料电阻率高，是一种性能优良的高频软磁性材料。作
为磁铁氧体重要的研究方向，研究者在高频、高功率、高磁导率、低损耗方面开展了大量工作。铁氧体作为吸波材料的研究也一直没有放弃。特别是在EMC室和微波暗室材料方面已产业化。近10年来，铁氧体吸收剂主要集中在六角铁氧体吸收剂研究上，其吸收机理主要为电子自旋磁距的自然共振。六角铁氧体结构根据单位晶胞堆垛方式不同，可形成不同的六角结构，而具有不同的磁特性。特别是磁晶各向异性通过离子的取代，可以进行大范围调整，因此六角铁氧体材料作为微波吸收材料受到广泛重视。
3．5 催化材料
纳米尖晶石型复合材料亦可以作为高效的催化剂。例如纳米 ZnAl2O4 尖晶石, 由于其结构中存在阳离子空位和表面能很大的棱、角等缺陷, 且热稳定性好, 是很有潜力的催化材料, 纳米 MgAl2O4尖晶石也可以作为负载型甲醇和低碳醇合成催化剂的载体, 改进催化剂的性能。尖晶石铁氧体是一类重要的催化剂。近年来, 人们又发现了氧缺位的该类化合物具有将二氧化碳还原的碳的优良催化性能。氧缺位铁氧体催化氧化物后又转为铁氧体, 尖晶石结构不被破坏, 经还原活化后又能恢复其活性, 可反复使用, 而且具有选择性好、反应温度低、无副产物等优点, 为二氧化碳、二氧化硫和二氧化氮等物质的转化和利用提供了一个有效途径。此外, 常铮等应用组装的方法合成了铁氧体的磁性纳米固体酸催化剂, 将其作为乙酸丁酯合成反应的催化剂, 酯化转化率最高可达 84%, 然后利用磁性又可以将催化剂进行分离。
3.6新型的涂料或颜料
涂料或颜料是一种具有装饰和保护作用的色物质, 目前大量用于塑料、陶瓷及纺织品的着色方面, 新的作用还在不断地增加, 如化妆品、磁带、食品、粘合剂等方面。纳米尖晶石复合铁氧体材料是一种类重要的无机颜料, 例如钻铁颜料, 具有鲜艳的色泽, 有极其优良的耐侯性、耐酸解性和耐热性,可以作为耐高温涂料、陶瓷、搪瓷、玻璃等的着色剂, 以及美术颜料等。另外, ZnFe2O4 纳米粒子也是优良的透明无机颜料, 具有耐热、耐光、无毒和防锈等显著特点。
4 存在的问题与展望
虽然铁氧体磁性材料相对于金属磁性材料来说有很多优点，但是它还不能完全替代金属磁性材料，它和各种高质量的铁磁合金相比也有不足之处。存在的问题主要包括：(1)在体系的选择和性能的提高等方面主要是以对大量的实验结果进行经验总结为基础，缺乏有效的理论指导。对材料的性能与电子结构、化学键性能及晶体结构的内在关系尚无系统研究，导致一些微观结构方面的重要基本问题未被很好地认识。(2)目前铁氧体磁性材料多采用常规的高温固相反应方法制备，不仅烧结时间长，难于获得均匀致密的显微结构，而且组分易挥发，使产物偏离预期的组成并形成多相结构，从而导致材料性能的劣化和不稳定性。
4．1铁氧体磁性材料的结构与性能的关系有待于改善
铁氧体磁性材料是一种结构敏感性材料，只有控制微观结构和晶界才能获得高性能的铁氧体材料。在众多的影响铁氧体的生产因素中，关键是原材料的纯度、合适的添加剂和最优化的烧结工艺。近来共喷雾烧结法已用于日本铁氧体工业化生产，采用这种先进工艺可利用成本低的
不太纯的原料便可生产出高纯的铁氧体。相信通过新的材料加工工艺和工艺理论控制微观结构可得到性能更高、更可靠的铁氧体新材料。4．2组成与结构可控的铁氧体磁性材料的制备
材料的组成与结构的可控性研究是保证材料具有商陛能和高可靠性的基础，铁氧体磁性材料的合成与制备中目前存在的问题影响了材料的高性能和高可靠性。近年来软化学方法[18,19]作为一种先进的材料制备方法，已经在先进功能材料的制备方面开辟了一条新的工艺路线。
铁氧体的性能与其制备方法被密切相关，尖晶石型铁氧体的制备方法一直是该研究领域的一个重要课题。通过建立的一些新方法、新工艺为可控制备微纳米结构铁氧体磁性材料及其复合材料奠定了基础，对丰富和发展功能微纳米磁性材料的制备技术，开拓更为广阔的应用领域，具有重要的意义。
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铁氧体吸波材料研究进展
铁氧体吸波材料的研究进展 物理科学与技术学院凝聚态物理罗衡102211013 摘要：铁氧体吸波材料是既具有磁吸收的磁介质又具有电吸收的电介质，是性能极佳的一类吸波材料。本文对铁氧体吸波材料的工作原理、研究进展作了系统的介绍，并指出了铁氧体吸波材料的发展趋势。 关键词：铁氧体吸波材料研究进展 0 引言 近年来，随着电磁技术的快速发展，电磁波辐射也越来越多的充斥于我们的生活空间，电磁波辐射已成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。如电磁波辐射产生的电磁干扰(EMI)不仅会影响各种电子设备的正常运行，而且对身体健康也有危害。在军事高科技领域，随着世界各国防御体系的探测、跟踪、攻击能力越来越强，陆，海、空各军兵种军事目标的生存力，突防能力日益受到严重威胁；作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段之一的隐身技术，正逐渐成为集陆、海、空、天、电、磁五位一体之立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术手段。 目前一般采用的手段是利用电磁屏蔽材料的技术，来进行抗电磁干扰和电磁兼容设计，但是屏蔽材料对电磁波有反射作用，可能造成二次电磁辐射污染和干扰，所以最好的解决办法是采用吸波材料技术，因为吸波材料可以将投射到它表面的电磁波能量吸收，并使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量消耗而不反射[1-3]。 用于隐身技术的雷达吸波材料已达十几种之多，与透波材料相比，吸波材料研究得更为成熟，其中应用较广的几类吸波材料有铁氧体、金属微粉、纳米吸波材料、导电高聚物和铁电吸波材料等。在众多吸波材料中，磁性吸波材料具有明显优势，而且将是主要的研究对象。磁性吸波材料主要包括铁氧体、超细金属粉、多晶铁纤维等几类。其中金属吸收剂具有使用温度高、饱和磁化强度和磁损耗能力大等特点，但也存在一些自身的缺点：如频率展宽有一定难度，这主要是由于其磁损耗不够大，磁导率随频率的升高而降低比较慢的缘故；化学稳定性差；耐腐蚀性能不如铁氧体等[4]；而对于铁氧体来说，除了具有吸收强、吸收频带宽、成本低廉、制备工艺简单等优点外，还因为具有较好的频率特性(其相对磁导率较大，而相对介电常较小)，更适合制作匹配层，相对于高介电常数高磁导率的金属粉，在低频率拓宽频带方面，更具有良好的应用前景[5-8]。
干压成型制备锶铁氧体
1 前言 铁氧体是从20世纪40年代迅速发展起来的一种新型的非金属磁性材料。与金属磁性材料相比，铁氧体具有电阻率大、介电性能高、在高频时具有较高的磁导率等优点。随着科学技术的发展，铁氧体不仅在通讯广播、自动控制、计算技术和仪器仪表等电子工业部门应用日益广泛，而且在宇宙航行、卫星通讯、信息显示和污染处理等方面，也开辟了广阔的应用空间。 在生产工艺上，铁氧体类似于一般的陶瓷材料制备工艺，操作方便易于控制，不像金属磁性材料那样要轧成薄片或制成细粉才能应用。由于铁氧体性能好、成本低、工艺简单、又能节约大量贵金属，已成为很有发展前途的一种非金属磁性材料。 铁氧体永磁材料属于氧化物硬磁材料，始于1952年菲利浦公司J.Went等研制的六角晶系钡铁氧体。到目前为止，常用的有两种：锶铁氧体（SrO·6Fe2O3）和钡铁氧体（BaO·6Fe2O3），两者的晶体结构为六角晶系中的磁铅石型，其易磁化轴为C轴。它们的磁性能差不多，锶铁氧体的矫顽力略高于钡铁氧体。锶铁氧体永磁材料最大磁能积的理论值为42.2 kJ/m3，钡铁氧体永磁材料为45.4 kJ/m3。 锶铁氧体常用碳酸锶及氧化铁为主要原料，采用陶瓷工艺（混料→预烧结→细磨制粉→制粒→模压成型→烧结）制造而成，锶铁氧体生产中希望得到M相结构，其分子式为SrO·6Fe2O3。在实际生产中，总是按某一n值进行配料，即按分子式为SrO·nFe2O3进行配方，n值通常小于6，这种配方就使得SrO过剩。 锶铁氧体在压制过程中一般采用湿压成型和干压成型两种方式，其中又有同性压制和异性压制之分。同湿法成型相比，干压成型具有效率高、收缩率小和产品尺寸容易控制等优点。 本课题是按分子式为SrO·nFe2O3进行配方，n值小于6，以SrCO3及Fe2O3或Fe 为主要原料，通过干压成型制备锶铁氧体。
纳米磁性材料的制备和研究进展综述教案资料
纳米磁性材料的制备和研究进展综述 一．前言 纳米材料又称纳米结构材料 ,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料 (1-100 nm) ,或由它们作为基本单元构成的材料 ,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系。磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。因此 ,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。 司马迁《史记》记载黄帝作战所用的指南针是人类首次对磁性材料的应用。而今纳米磁性材料广泛应用于生物学，磁流体力学，原子核磁学，机体物理学，磁化学，
天文学，磁波电子学等方面。随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的,微波吸收材料的应用日趋广泛 ,磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米磁性材料也对人们的生产与生活带来诸多的利益。 本次综述，主要针对磁性纳米材料的制备方法和研究进展两个问题进行阐述。首先，介绍磁性纳米材料的发展历史，可以追溯到黄帝时期。其次，介绍磁性纳米材料的分类。------再次，重点介绍磁性纳米材料是怎么制备的。其制备方法一般分为三大类：1.由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图形等。2.由下到上，即由小到大，将原子，分子按需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳米膜或纳米粒子复合物 3. 气相法、液相法、固相法等。第四、介绍磁性纳米材来噢的现状和发展前景。最后，将全文主题扼要总结，并且找出研究的优缺点和差距，提出自己的见解。 二、主题 1、纳米磁性材料的发展史 磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料，磁性是物质的基本属性之一。人们对物质磁性的认识源远流长，早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁矿Fe3O4),，据传说，那是黄帝大战蚩尤于涿鹿，迷雾漫天，伸手不见五指，黄帝利用磁石指南的特性，制备了能指示方向的原始型的指南器，遂大获全胜．古代取其名为慈石，所谓“慈石吸铁，母子相恋”十分形象地表征磁性物体间的互作用。人们对物质磁性的研究具有悠久的历史,是在十七世纪末期和十八世纪前半叶开始发展起来的。1788年,库仑(Coulomb)把他的二点电荷之间的相互作用力规律推广到二磁极之间的相互作用上。1820年,丹麦物理学家奥斯特(Oersted)发现了电流的磁效应;同年法国物理学家安培(Ampere)提出了分子电流假说,认为物质磁性起源于分子电流。
磁性纳米材料论文
1 磁性纳米材料的定义和进展 纳米材料又称纳米结构材料,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料(1 - 100nm) ,或由它们作为基本单元构成的材料,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系,因此,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。而纳米磁性材料和纳米磁性又分别是纳米科学技术和纳米物性的一个组成部分。 颗粒的磁性,理论上始于20 世纪初期发展起来的磁畴理论,理论与实验表明:当磁性微粒处于单畴尺寸时,矫顽力将呈现极大值。铁磁材料,如铁、镍、钻等磁性单畴临界尺寸大约处于l0 nm 量级,在应用上,可以作为高矫顽力的永磁材料和磁记录材料。由于颗粒磁性与其尺寸有关,若尺寸进一步减小,颗粒将在一定的温度范围内将呈现出超顺磁性。利用微粒的超顺磁性,人们在50 年代开始对镍纳米微粒的低温磁性进行了研究,提出了磁宏观量子隧道效应的概念,并在60 年代末期研制成了磁性液体。60 年代非晶态磁性材料的诞生为磁性材料增添了新的一页,也为80 年代纳米微晶磁性材料(纳米微晶软磁材料、纳米复合永磁材料) 的问世铺平了道路。80 年代以后,在理论与实验二方面,开始对纳米磁性微粒的磁宏观量子隧道效应进行研究,现已成为基础研究的重要课题之一。如1988 年首先在Fe/ Cr 多层膜中发现了巨磁电阻效应,叩开了新兴的磁电子学的大门,为纳米磁性材料的研究开拓了新的领域[2 - 4 ] 。 2 磁性纳米材料的特点 量子尺寸效应: 材料的能级间距是和原子数N 成反比的,因此,
当颗粒尺度小到一定的程度,颗粒内含有的原子数N 有限,纳米金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散,纳米半导体微粒则存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道,能隙变宽。当这能隙间距大于材料物性的热能,磁能,静电能,光子能等等时,就导致纳米粒子特性与宏观材料物性有显著不同。例如,导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体,磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关,比热亦会反常变化,光谱线会产生向短波长方向的移动,这就是量子尺寸效应的宏观表现。 小尺寸效应:当粒子尺度小到可以与光波波长,磁交换长度,磁畴壁宽度,传导电子德布罗意波长,超导态相干长度等物理特征长度相当或更小时,原有晶体周期性边界条件破坏,物性也就表现出新的效应,如从磁有序变成磁无序,磁矫顽力变化,金属熔点下降等。 宏观量子隧道效应:微观粒子具有穿越势垒的能力,称为量子隧道效应。而在马的脾脏铁蛋白纳米颗粒研究中,发现宏观磁学量如磁化强度,磁通量等也具有隧道效应,这就是宏观量子隧道效应。它限定了磁存储信息的时间极限和微电子器件的尺寸极限。 3 磁性纳米材料的应用 由于纳米磁性材料具有多种特别的纳米磁特性,可制成纳米磁膜(包括磁多层膜) 、纳米磁线、纳米磁粉(包括磁粉块体) 和磁性液体等多种形态的磁性材料,因而已在传统技术和高新技术、工农业生产和国防科研以及社会生活中获得了多方面的广泛而重要的应用
1纳米铁氧体磁性材料的制备
材料科学前沿 题目：纳米铁氧体磁性材料学院：理学院 班级：Y130802 姓名：陈国红 学号：S1*******
摘要：铁氧体纳米磁性材料是一类非常重要的无机功能材料，其应用涉及到电子、信息、航天航空、生物医学等领域。综述了纳米结构铁氧体磁性材料化学制备方法的研究进展，以及它们的应用，分析了其存在的问题，展望了研究和开发纳米结构铁氧体磁性材料的新性能和新技术的应用前景。 关键词：纳米磁性材料；铁氧体；制备；应用
铁氧体是从20世纪40年代迅速发展起来的一种新型的非金属磁性材料。与金属磁性材料相比，铁氧体具有电阻率大、介电性能高、在高频时具有较高的磁导率等优点。随着科学技术的发展，铁氧体不仅在通讯广播、自动控制、计算技术和仪器仪表等电子工业部门应用日益广泛，已经成为不可缺少的组成部分，而且在宇宙航行、卫星通讯、信息显示和污染处理等方面，也开辟了广阔的应用空间。在生产工艺上，铁氧体类似于一般的陶瓷工艺，操作方便易于控制，不像金属磁性材料那样要轧成薄片或制成细粉介质才能应用。由于铁氧体性能好、成本低、工艺简单、又能节约大量贵金属，已成为高频弱电领域中很有发展前途的一种非金属磁性材料 l铁氧体的晶体结构 铁氧体作为一种具有铁磁性的金属氧化物，是由铁和其他一种或多种金属组成的复合氧化物。实用化的铁氧体主要有以下几种晶体类刑 1．1尖晶石型铁氧体 尖晶石型铁氧体的化学分子式为MnFe 20 4 或M0Fe 2 3 ，M是指离子半径与二价 铁离子相近的二价金属离子(Mn2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Co2+等)或平均化学价为 二价的多种金属离子组(如Li 0.5Fe 0.53 )。以Mn2+替代Fe2+所合成的复合氧化物 MnFe 20 4 称为锰铁氧体，以Zn2+替代Fe2+所合成的复合氧化物ZnFe 2 4 称为锌铁氧体。 通过控制替代金属，可以达到控制材料磁特性的目的。由一种金属离子替代而成的铁氧体称为单组分铁氧体。由两种或两种以上的金属离子替代可以合成出双组 分铁氧体和多组分铁氧体。锰锌铁氧体(Mn—ZnFe 2O 4 )和镍锌铁氧体(Ni—ZnFe 2 4 ) 就是双组分铁氧体，而锰镁锌铁氧体(Mn—Mg—ZnFe 2O 4 )则是多组分铁氧体。 1．2磁铅石型铁氧体 磁铅石型铁氧体是与天然矿物——磁铅石Pb(Fe 7.5Mn 3.5 Al o.5 Ti 0.5 )0 19 有类似晶 体结构的铁氧体，属于六角晶系，分子式为MFe l20 19 或Bao·6Fe 2 3 ，M为二价金 属离子Ba2+、Sr2+、Pb2+等。通过控制替代金属，也可以获得性能改善的多组分铁氧体。 1．3石榴石型铁氧体 石榴石型铁氧体是指一种与天然石榴石(Fe，Mg) 3A1 2 (Si0 4 ) 3 有类似晶体结构
高分子有机磁性材料
高分子有机磁性材料 1 引言 磁性材料是一簇新兴的基础功能材料。虽然早在3000多年前我国就已发现磁石相互吸引和磁石吸铁的现象, 并在世界上最先发明用磁石作为指示方向和校正时间的应用, 在《韩非子》和东汉王充著的《论衡》两书中所提到的“司南”就是指此, 但毕竟只是单一地应用了天然的磁性材料。人类注意于磁性材料的性能特点、制造、应用等的研究、开发的发展历史尚不到100年时间。经过近百年的发展, 磁性材料已经形成了一个庞大的家族,按材料的磁特性来划分, 有软磁、永磁、旋磁、记忆磁、压磁等; 按材料构成来划分, 有合金磁性材料, 铁氧体磁性材料, 分类情况如下: 上述材料尽管种类繁多, 庞杂交叉, 但都属于无机物质的磁性材料或以无机物质为主的混合物质磁性材料。 近年来, 由于一种全新的磁性材料的面世, 使磁性材料家族喜添新成员, 这就是高分子有机磁性材料,其独特之处在于它属于纯有机物质的磁性材料。过去
一般认为, 有机高分子化合物是难于具有磁性的, 因此本身具有磁性的有机高分子化合物的出现, 就是高分子材料研究领域的一个重大突破。有机高分子磁性材料的发现被国内外专家认为是80年代末科学技术领域最重要的成果之一, 它的发现在理论和应用上可与固体超导和有机超导相提并论。有可能在磁性材料领域产生一系列新技术。 2高分子有机磁性材料的主要性能特点 由于高分子有机磁性材料既属于高分子有机材料, 又属于磁性材料, 对这类材料的研究属于交叉科学,人们对这类新型材料的研究和认识尚处于起步阶段,因此尽管专家们已对其进行了多方面的测量、试验和分析、研究, 但对其特性的认识仍很不系统、很不准确、很不全面。从现已了解到的一些测试数据和分析情况可以初步看出其主要的性能特点: (1) 该材料是采用与过去所有磁性材料的制备方法完全不同的高分子化工工艺制成的高分子有机物质,是高分子有机物再加上二茂铁的络合物, 分子量高达数千。该类材料和元件制备的主要工艺流程如图1。 有机物的主要构成元素是碳、氢、氮,结构和化学性能十分稳定。将磁粉加工
电机中常用永磁材料
电机中常用永磁材料 永磁材料Br(T) Hc(kA/m) Hjc(kA/m) （BH）max(kj/m3) Δb(%/c) Te(?C) 钕铁硼 1.26 967 955 310 -0.12 350 钐钴 1.00 746 796 210 -0.03 850 铝镍钴 1.08 120 --- 85 -0.02 850 铁氧体0.41 300 325 32 -0.18 450 马氏体钢 1880年发现，其矫顽力和磁能积均低，可进行各种机加工，很少使用； 铁氧体永磁材料 非金属永磁材料，电机中常用的有1962年发现的钡铁氧体（BaO·6Fe2O3）和1965年发现的锶铁氧体（SrO·Fe2O3），二者磁性能接近。锶铁氧体的Hc值略高于钡铁氧体，更适合在电机中应用。主要优点包括矫顽力高（Hc范围为128~320 160kA/m）、价格便宜、不含稀土元素及贵金属成分、比重相对较小（4.6~5.1g/cm3）、退磁曲线（或曲线中很大一部分）接近直线，回复线基本与退磁曲线的直线部分重合，不需要进行工作性能稳定处理。 其缺点是剩磁感应不大（0.2~0.44T）、磁能积（BH）最大仅为6.4~40kj/m3；环境温度对磁性能的影响较大、剩磁温度系数αBr为-0.18~-0.20%/K-1，αHjc的温度系数为0.4~0.6%/K-1，易碎。需要特别注意的是αHjc为正值，其矫顽力随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，所以必须进行最低环境温度下的最大去磁工作点的校核计算，以防止在低温时产生不可逆退磁。该材料一般适合设计成扁平状。铁氧体原料为FeO3和金属盐类（碳酸盐、硫酸盐等）及添加剂（高岭土Ca2O3）等。经处理，再混合、预压、预热、粉碎成一定粒度，在0.7T以上磁场中取向，然后在1200~1240C?下烧结1~2小时成型。 铝镍钴（AlNiCo）永磁材料 由铝镍铁合金发展而来，分铸造型和粘结型两类。铸造型铝镍钴（1940年发现）和铝镍（1931年发现）系永磁合金：以Fe-Ni-Al-Co和Fe-Ni-Al为基础的高矫顽力和磁能积合金，缺点是材料硬而脆，除磨削和电加工外，不能进行机加工。 可塑性变形永磁合金 可进行机加工。现有铁基合金、铁钴钒和铁锰钛合金等。其中铁钴钒合金是目前可塑性变形永磁材料中电磁性能较好的一种，应用最广。铜基合金是在铁镍钴中，加入铜和硅的新型永磁合金，大多用在磁滞电机中；分为铸造和粉末烧结两种。铸造型磁性能较高，电机中常用。粉末压制的铝镍和铝镍钴系永磁合金，工艺更简单，磁性能更低。 其显著特点是温度系数较高，αBr仅为-0.02%/K-1左右，因此随温度的改变磁性能变化很小。剩余磁感应强度Br较高（1~1,40T），但矫顽力Hc很低，仅为40~160kA/m，最大磁能积可达100Kj/m3，相对磁导率在3以上。其退磁曲线非线性，回复线与退磁曲线不重合，所以必须对永磁体进行稳磁处理。而电机一旦拆卸、维修之后重新装配时，还必须进行再次整体饱和充磁和稳磁处理，否则永磁体工作点将会下降，磁性能大大降低。 由于其矫顽力低，所以在使用时严禁与其它任何铁器接触，以免造成局部的不可逆退磁。在实际生产中，往往设计成长柱体。 钐钴永磁材料 主要有两种材料，1:5钐钴（1969年研制成功）和2:17钐钴（1981年研制成功）。 钕铁硼永磁材料 1983年6月研制成功。磁能积（BH）最大可达400kj/m3是铁氧体的12倍，是铝镍钴的8倍，是钐钴的2倍，剩磁（Br，可达1.48T，特斯拉）和矫顽力（Hjc，可达2300kA/m）很高。钕在稀土中含量是
磁性材料分类
磁性材料 主要是指由过度元素铁,钴,镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质. 磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。 从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一问题、得到广泛应用。 磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液体材料、块体材料、薄膜材料等。 磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。 顺磁性 paramagnetism 顺磁性物质的磁化率为正值，比反磁性大1～3个数量级，X约10-5～10-3，遵守Curie定律或Curie-Weiss定律。物质中具有不成对电子的离子、原子或分子时，存在电子的自旋角动量和轨道角动量，也就存在自旋磁矩和轨道磁矩。在外磁场作用下，原来取向杂乱的磁矩将定向，从而表现出顺磁性。 顺磁性是一种弱磁性。顺磁(性)物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。但是原子(或分子)磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用)，因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。但是当受到外加磁场作用时，这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。这样便使磁化率(磁化强度与磁场强度之比)成为正值，但数值也是很小,一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一(10-5)，并且随温度的降低而增大。 抗磁性 diamagnetism 抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。但是当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量)。磁化率是物质在外加磁场作用下的合磁矩(称为磁化强度)与磁场强度之比值，符号为κ。一般抗磁(性)物
聚合物无机物纳米复合材料
聚合物/无机物纳米复合材料 张凌燕 牛艳萍 （武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉，430070） E-mail：zhly@https://www.docsj.com/doc/d87242403.html,或niuyanping2004@https://www.docsj.com/doc/d87242403.html, 摘 要：本文从聚合物/无机物纳米复合材料的类型、各种制备方法及原理、优异性能及应用等方面，总结了聚合物/无机物纳米复合材料的研究进展。 关键词：聚合物/无机物纳米复合材料；增韧；表面改性 1 前 言 纳米材料是指材料二相显微结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸（100nm以下）的材料。纳米复合材料是指2种或2种以上的吉布斯固相至少在一个方向以纳米级大小（1～100nm）复合而成的复合材料[1]。聚合物/无机物纳米复合材料（简称OINC）是以聚合物为基体（连续相）、无机物以纳米尺度（小于100nm）分散于基体中的新型高分子复合材料[2]。按照无机物纳米粒子形态结构，OINC可分为聚合物/无机粒子纳米复合材料、聚合物/无机纤维纳米复合材料、聚合物/片层状无机物纳米复合材料。用于制备OINC的无机物包括：粘土类如滑石粉、蒙脱土、云母、水辉石等，陶瓷如SiO2、TiO2、Al2O3、AlN、ZrO2、SiC、Si3N4等，聚硅氧烷，CaCO3，分子筛，金属氧化物如V2O5、MoO3、WO3等，层状过渡金属二硫化物或硫代亚磷酸盐如MoS2、TiS2、TaS2、MPS3（M=Mn、Cd等），层状金属盐类化合物、双氢氧化物，以及碳黑、碳纤维等[3]。与传统的复合材料相比，由于纳米粒子带来的纳米效应和纳米粒子与基体间强的界面相互作用，聚合物纳米复合材料具有优于相同组分常规聚合物复合材料的力学、热学性能，为制备高性能、多功能的新一代复合材料提供了可能。 2 无机纳米粒子的增韧机理及表面修饰 2.1 增韧机理 （1）在变形中，刚性无机粒子不会产生大的伸长变形，在大的拉应力作用下，基体和无机粒子的界面部分脱粘形成空穴，使裂纹钝化，不致发展成破坏性裂缝；无机粒子的存在产生应力集中效应，引发粒子周围的树脂基体屈服（空化、银纹、剪切带）。这种界面脱粘和屈服都需要消耗更多的能量，从而起到增韧作用。 （2）由于纳米粒子的比表面积大，表面的物理和化学缺陷越多，粒子与高分子链发生物理或化学结合的机会越多，因而与基体接触面积增大，材料受冲击时，会产生更多的微开裂，吸收更多的冲击能[4]。 2.2 表面修饰 刚性无机粒子的粒径越小，与基体接触面积越大，若能均匀分布，增韧增强的效果就越 1
软磁铁氧体材料基本类别及主要应用Featuresand
软磁铁氧体材料基本类别及主要应用(Features and applicat ion of Soft magnet) 软磁铁氧体按成份一般分为MnZn、NiZn系尖晶石和平面型两大类。前者主要用于低、中频(MnZn)和高频(NiZn)，后者可用于特高频范围；从应用角度又可分高磁导率μi、高饱和磁通密度Bs、高电阻率及高频大功率(又称功率铁氧体)等几大类。由于软磁铁氧体在高频作用下具有高导磁率、高电阻率、低损耗等特点，同时还具有陶瓷的耐磨性，因而被广泛用于工业和民用等领域。工业产品主要用于计算机、通信、电磁兼容等用开关电源、滤波器和宽带变压器等方面；民用产品主要用于电视机、收录机等电子束偏转线圈、回扫变压器、中周变压器、电感器及轭流圈部分等。 一：国内外研发现状： 在软磁铁氧体磁性材料中一般以μi>5000的材料称为高磁导率，该材料近年来产量不断递增，尤其是随着当今数字技术和光纤通信的高速发展，以及市场对电感器、滤波器、轭流圈、宽带和脉冲变压器的需求大量增加，它们所使用的磁性材料都要求μi>10000以上，从而可使磁芯体积缩小很多，以适应元器件向小型化、轻量化发展要求。另外为满足使用需求，这类高磁导率小磁芯表面必须很好，平滑圆整，没有毛刺，且表面上须涂覆一层均匀、致密、绝缘、美观的有机涂层，针对这一技术难点，高磁导率软磁铁氧体产业需求中迫切希望再提高该功能材料的磁导率(μi>10000)。 上世纪90年代后，一些国外知名公司如日本TDK、TOKIN、HITACHI、IROX-NKK、FDK、KAWATETSU等、德国SIEMENS、荷兰Philips、美国SPANG磁性分公司等相继研发出新一代超高磁导率H5D(?i=15000)、H5E(?i=18000)铁氧体材料。日本TDK公司是全球磁性材料最富盛名的领头羊企业，他们在早期生产的H5C2(?i=10000)基础上，又先后开发了H5C3(?i=12000)、H5D(?i=15000)和H5E(?i=18000)等系列高?软磁铁氧体材料；90年代末已试验成功?i=20000的超高磁导率Mn-Zn铁氧体材料。TOKIN公司已向市场推出了12000H(?i=12000)、15000H(?i=15000)和18000H(?i=18000)的铁氧体材料。德国西门子、荷兰飞利浦、美国SPANG公司分别开发的高磁导率软磁铁氧体T42、T46、T56、3E6、3E7和MAT-W、MAT-H材料，其中T46:?i=15000、3E7:?i=15000、MA T-H:?i=15000，2000年西门子和飞利浦公司研制的T56、3E9材料最高磁导率已超过?i=18000。 虽然，我国软磁铁氧体工业发展较快，现有的生产厂家通过技术改造和工艺改进已取得不少成果，产品质量和产量得到明显提高，但目前国内只能大量生产?i=5000-7000的低档铁氧体材料，在高磁导率锰锌铁氧体材料研发生产上，国内与国外的水平与距离相差甚远，且大多数企业生产规模还太小，年产量普遍在1000吨以下，μi>10000的材料生产厂家更是屈指可数，而初具规模的国外公司一般年产软磁铁氧体在3000吨以上，TDK、FDK等公司年产量更是高达20000吨以上。依据我国磁性行业协会的统计，1999年我国生产μi=8000-10000材料的产量很少，但2000年后生产这类中低档软磁铁氧体材料却有较大改观。上海、浙江、
烧结锶铁氧体的极图分析
硅酸盐学报 · 748 ·2011年 烧结锶铁氧体的极图分析 朱存福1,2，金鸣林1，王占勇1，刘克家1，包宗宏2，蒋涵涵1 (1. 上海应用技术学院材料科学与工程学院，上海 200235；2. 南京工业大学化学工程学院，南京 210009) 摘要：将不同强度取向磁场下湿压成型的生坯在1190℃烧结2h，获得锶铁氧体烧结磁体。采用X射线极图分析样品的织构取向特征，根据Stoner–Wohlfarth模型，建立了描述取向度的表示方法。分析表明：在磁场下成型的样品{001}晶面族衍射峰强度显著增强。用(008)晶面极图描述磁体取向度时，随取向磁场强度的增大，晶粒取向逐渐增强，当磁场强度为600kA/m时，取向度达78.3%，锶铁氧体的磁性能明显提高。此外，(107)晶面的极图也被尝试用来描述磁体的织构特征。 关键词：锶铁氧体；极图；取向 中图分类号：O72 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)05–0748–05 Pole Figure Analysis of Sintered Strontium Ferrite ZHU Cunfu1,2，JIN Minglin1，WANG Zhanyong1，LIU Kejia1，BAO Zonghong2，JIANG Hanhan1 (1. Department of Material Science and Engineering, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 200235; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China) Abstract: Sintered strontium ferrites were prepared by wet compaction under different applied magnetic fields and sintered at 1190 for 2 ℃h. An X-ray pole figure was used to analyse the texture character of the magnets. The method to describe the alignment de-gree was proposed based on the Stoner–Wohlfarth model. Diffraction intensity of {001} crystal planes for the samples with magnetic compact is higher than that without magnetic field applied. It is indicated that the (008) pole figure can be used to measure alignment degree of these sintered ferrites. The alignment degree of these ferrites enhances with the increase of magnetic field. The alignment degree reaches 78.3% at the applied magnetic field of 600kA/m. The (107) pole figure is also attempted to measure the crystal align-ment of ferrites. Key words: strontium ferrite; pole figure; alignment 随着汽车、摩托车、电子信息等产业的发展，对永磁铁氧体磁性材料的需求量正逐步增加，特别是汽车工业的快速发展给传统永磁产业的发展带来了新的机遇，混合动力汽车和新能源汽车对电机的要求更加小型化、集约化，进而需要进一步提高永磁材料的综合磁性能。M型锶铁氧体晶体具有较高的磁晶各向异性，其对铁氧体磁性能的贡献尤为重要。改善铁氧体综合磁性能除了采用选择性离子取代改变其空间结构外，还需要通过外磁场成型来提高晶粒的取向程度[1–4]。 目前，采用X射线衍射研究物质晶粒的取向已有文献报道[5–6]，但采用极图分析方法研究永磁铁氧体的晶粒取向却很少；为此，选择不同磁场强度下湿压成型的生坯烧结制备的SrFe12O19铁氧体为对象，利用(008)晶面和(107)晶面的X射线极图分析施加不同强度的外加磁场对样品晶粒取向的影响，并研究样品的磁性能。 1 实验 1.1 样品制备 将SrCO3(分析纯)和Fe2O3(分析纯)按摩尔比为1:5.8进行配料，并添加适量LaO(分析纯)和CoO(分 收稿日期：2010–08–24。修改稿收到日期：2010–12–01。 基金项目：上海科技发展基金(0952*******)和上海市教委产业化基金(11CXY58)资助项目。 第一作者：朱存福(1983—)，男，硕士。 通信作者：金鸣林(1960—)，男，教授。Received date:2010–08–24. Approved date: 2010–12–01. First author: ZHU Cunfu (1983–), male, master. E-mail: zcf9871@https://www.docsj.com/doc/d87242403.html, Correspondent author: JIN Minglin (1960–), male, professor. E-mail: jml@https://www.docsj.com/doc/d87242403.html, 第39卷第5期2011年5月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 39，No. 5 M a y，2011
铁氧体磁性材料
第一节铁氧体磁性材料概述 铁氧体磁性材料可用化学分子式MFe 2O 4表示。式中M 代表锰、镍、锌、铜等二价金属离子。铁氧体磁性是通过烧结这些金属化合物的混合物而制造出来的。铁氧体磁性的主要特点是电阻率远大于金属磁性材料，这抑制了涡流的产生，使铁氧体磁性能应用于高频领域。 首先，按照预定的配方比重，把高纯、粉状的氧化物（如Fe 2O 4、Mn 3O 4、ZnO 、NiO 等）混合均匀，再经过煅烧、粉碎、造粒和模压成型，在高温（1000～1400℃）下进行烧结。烧结出的铁氧体制品通过机械加工获得成品尺寸。上述各道工序均受到严格的控制，以使产品的所有特性符合规定的指标。 不同的用途要选择不同的铁氧体材料。有适用于低损耗、高频特性好的系列，有磁导率的线性材料。按照不同的适用频率范围分为：中低频段（20～150kHz ）、中高频段（100～500kHz ）、超高频段（500~1MHz ）。 第二节铁氧体磁性材料的各项物理特性定义与计算公式 01) 初始磁导率μi 初始磁导率是磁性材料的磁导率（B/H ）在磁性曲线始端的极限值，即 H B H i 00lim 1→μ＝μ 式中 μ0：真空磁导率（4π×10-7H/m ）； H ： 交流磁场强度（A/m ）； B ： 交流磁通密度（T ）。 02) 有效磁导率μe 在闭合磁路中（漏磁可以忽略），磁芯的有效磁导率可表示为： μe 72104××= e e A l N L π 式中 L ：装有磁芯的线圈的自感量； N ：线圈匝数； e e A l ＝C 1＝磁芯常数（mm -1） 03) 饱和磁通密度B s
磁化到饱和状态的磁通密度。 04) 剩余磁通密度B r 从磁饱和状态去处磁场后，剩余的 磁通密度。 05) 矫顽力H c 从饱和状态去处磁场后，磁芯继续被反向的磁场磁化，直至磁通密度减小到零，此时的磁场强度称为矫顽力， 06) 损耗因素tan δ 损耗因数是磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗三者之和： tan δ＝r e δδδtan tan tan h ++ =111r f e i V L h ++ 损耗因数也可用电阻和电抗之比来表示： L R R L R w eff m ωωδ?==tan 式中：tan δe ：涡流损耗因数； tan δr ：剩余损耗因数； h1：磁滞损耗因数； L ：装有磁芯的线圈的自感量（H ）； V ：磁芯体积（m 3）； i ：电流（A ）； e 1：涡流损耗系数； f ：频率（Hz ）； r 1：剩余损耗系数； R m ：磁芯损耗的等效电阻（Ω）； ０ＨＨ
永磁电机中常用的磁铁材质有哪些
永磁电机中常用的磁铁材质有哪些 永磁电机中常用的磁铁材质有哪些？电机磁铁全面解析：电机中常用的永磁材料包括烧结磁体跟粘结磁体，主要种类有铝镍钴、铁氧体、钐钴、钕铁硼等。 铝镍钴：铝镍钴永磁材料是最早广泛使用的一种永磁材料，其制备工艺和技术比较成熟。目前日本、美国、欧洲、俄罗斯、中国都有工厂生产。在大规模的生产企业当中，杭州永磁的产量目前在国内数第一，年产能力达3000吨。 永磁铁氧体材料：进入50年代，铁氧体开始蓬勃发展起来，尤其是70年代，在矫顽力、磁能机方面性能较好的锶铁氧体大量投入生产，迅速扩大了永磁铁氧体的用途。作为一款非金属磁性材料，铁氧体没有金属永磁材料易氧化、居里温度低、成本高的弊端，因此大受欢迎。 钐钴材料：20世纪60年代中期兴起的磁性能优异的永磁材料，且性能非常稳定。钐钴从磁性能方面来说特别适合于制造电机，但由于其价格昂贵，主要用于研究开发航空、航天、
武器等军用电机和高性能而价格不是主要因素的高科技领域的电机中。 钕铁硼材料：钕铁硼磁性材料是钕，氧化铁等的合金，又称磁钢。具有极高的磁能积和矫力，同时高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。由于含有大量的钕和铁，容易锈蚀。表面化学钝化是目前很好的解决方法之一。 电机常用永磁材料抗腐蚀性能、最高工作温度、加工性能、退磁曲线形状、价格对比（图） 安徽沃弗电力科技有限公司是一家集科研、设计、生产、销售服务为一体的高新技术企业，凭借在永磁传动领域的专业水平和成熟的技术，在工业领域迅速崛起。安徽沃弗电力科技有限公司奉行“进取、求实、严谨、团结”的方针，不断开拓创新，以技术为核心，视质量为生命，奉用户为上帝，竭诚为您提供性价比最高的永磁产品，高质量的工程改造设计及无微不至的售后服务。
金属基纳米复合材料的研究现状与发展前景
金属基纳米复合材料的研究现状与发展前景 摘要：本文综述了金属基纳米复合材料的制备方法和金属基纳米复合材料的特性，分析了金属基纳米复合材料的微观结构，介绍了国内外相关研究现状及应用的最新进展。文中指出了金属基纳米复合材料现阶段研究中存在的几个重要问题，展望了金属基纳米复合材料的未来发展趋势。 关键词：纳米材料；金属基纳米复合材料；机械合金化；微观结构；塑性流动；断裂行为；碳纳米管 1.发展历史 1.1概述 纳米材料是由纳米量级（1-100nm）的纳米粒子组成的固体材料。纳米微粒有4个基本效应：小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。因此，纳米材料表现出一些特殊性能，如高热膨胀系数、高比热容、低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性能等。纳米微粒尺寸很小，纳米粒子的表面原子数与其总原子数之比随粒径尺寸的减小而急剧增大，所以纳米材料有高密度缺陷、高的过剩能、大的比表面积和界面过剩体积。纳米材料也因此具有许多特殊的性能，如高的弹性模量、较强的韧性、高强度、超强的耐磨性、自润滑性和超塑性等。 []3-1。 由于纳米材料的特异性能，纳米材料有着广泛的应用 金属基纳米复合材料用颗粒、晶须、纤维增强金属基体，具有原组分不具有的特殊性能或功能，为设计和制备高性能的功能材料提供了新的机遇[]4。所以，金属基纳米复合材料已成为纳米材料工程的重要分支，世界上各发达国家已经把纳米复合材料的研究放在重要地位。 1.2分类
纳米复合材料按基体材料类型可以分为金属基纳米复合材料、陶瓷基纳米复合材料、聚合物基纳米复合材料。金属基复合材料兼具金属与非金属的综合性能，在韧性、耐磨性、热膨胀、导电性等多种机械物理性能方面比同性材料优异得多。金属基纳米复合材料是由纳米级的金属或非金属粒子均匀地弥散在金属及合金基体中而成，较之传统的金属基复合材料，其比强度、比模量、耐磨性、导电、导热性能等均有大幅度的提高。因此，金属基纳米复合材料在航空航天、汽车，电子等高科技领域有极大的应用前景。如碳化硅纤维与颗粒增强钛合金用于大推力飞机压气机部件，颗粒增强铝基复合材料广泛用于航空、航天及汽车、电子领域。 2.制备工艺 2.1机械合金化法 制备金属基纳米材料的MA 法：将按合金粉末金属元素配比配制的试料放入立滚、行星或转子高能球磨机中进行高能球磨，制得纳米晶的预合金混合粉末，为防止粉末氧化，球磨过程中采用惰性气体保护；球磨制得的纳米晶混合粉经烧结致密化形成金属基纳米复合材料。在球磨过程中，大量的碰撞现象发生在球粉末与磨球之间，被捕获的粉末在碰撞作用下发生严重的塑性变形，使粉末反复的焊合和断裂。经过“微型锻造”作用，元素粉末混合均匀，晶粒尺度达到纳米级，层状结构达到 m 1μ 以下，比表面积大大增加。由于增加了反应的接触面积，缩短了扩散距离，元素粉末间能充分进行扩散，扩散速率对反应动力的限制减小[]5 ，而且晶粒产生高密度缺陷，储备了大量的畸变能，使反应驱动力大大增加。实验研究表明，在球磨阶段元素粉末晶粒度达到20-50nm 左右，甚至几个纳米，球磨温升在30-40K 左右[]6 可使互不相溶的W ，Cu 等合金元素、或溶解度较低的合金粉末如W ，Ni ，Fe 等发生互扩散，形成具有一定溶解度或较大溶解度的 W-Cu ，E-Ni-Fe 超饱和固溶体和Ni 非晶相。 最近，黄等[]7用行星式高能球磨机制备了）（30-20Fe Cu Al 20-80=χχχ三元非晶纳米合金粉末，发现成分为204040Fe Cu Al 的粉末球磨时逐步非晶化，球磨33h 后，非晶化程度最大，最小颗粒尺寸达到5.6进一步球磨，非晶晶化，颗粒尺寸
磁性材料
磁性材料
磁性材料 磁学解释（名词）；关于钕铁硼永磁体常用的衡量指标有以下四种：；剩磁（Br）单位为特斯拉（T）和高斯（Gs）1T；剩磁将一个磁体在外磁场的作用下充磁到技术饱和后撤；磁感矫顽力（Hcb）单位是奥斯特（Oe）或安/米；磁体在反向充磁时，使磁感应强度降为零所需反向磁场；内禀矫顽力（Hcj）单位为奥斯特（Oe）或安/米；使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度， 剩磁（Br）单位为特斯拉（T）和高斯（Gs） 1T=10000Gs 剩磁将一个磁体在外磁场的作用下充磁到技术饱和后撤消外磁场，此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。它表示磁体所能提供的最大的磁通值。从退磁曲线上可见，它对应于气隙为零时的情况，故在实际磁路中没有多少实际的用处。钕铁硼的剩磁一般是11500高斯以上。 磁感矫顽力（Hcb）单位是奥斯特（Oe）或安/米（A/m） 1A/m=79.6Oe 磁体在反向充磁时，使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力（Hc b）。但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。钕铁硼的矫顽力一般是10000Oe以上。 内禀矫顽力（Hcj）单位为奥斯特（Oe）或安/米（A/m） 使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。 磁能积(（BH）max ) 单位为兆高·奥（MGOe）或焦/米3（J/m3） 退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,而B×H的最大值称之为最大磁能积，为退磁曲线上的D点。磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一。在磁体使用时对应于一定能量的磁体，要求磁体的体积尽可能小。 各向同性磁体：任何方向磁性能都相同的磁体。各向同性磁体可以任意方向多极充磁。粘结钕铁硼是各向同性磁体。 各向异性磁体：不同方向上磁性能会有不同；且存在一个方向，在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。 烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。烧结钕铁硼只能平面轴向多极充磁，粘结钕铁硼可以任意方向多极充磁。
锶铁氧体磁性材料
磁性材料是电子行业非常重要的材料，在家电、汽车、计算机、通讯、医疗、航天、军事等领域的应用十分广泛。经过20多年的建设和发展，中国现在已经成为世界磁性材料中心， 1995年中国永磁铁氧体已占全球首位。进入21世纪后中国各类磁体的产量均已稳居世界首位。随着工业发展和消费类电子产品的变化，磁性材料还将有10年-20年的较长的发展期。现在，中国已经成为世界最大的磁性材料生产基地和销售市场之一，具有良好的发展前景。据预测今后20年内中国的磁性材料工业还将以10%-20%的速度发展。 现代电子信息技术和环保产业的发展推动着高性能永磁铁氧体材料向前迈进，高剩磁(Br)、高矫顽力(Hcj)、高磁能积(BH)max的高性能永磁铁氧体是近几年来世界电子信息产业、汽车工业高速发展的新市场需求，这为高性能永磁铁氧体材料提供更宽的应用领域。总体来看，中国的磁体性能还以中低档为多数，虽然产量高居世界第一，但产值并不理想。今天磁性材料的生产主要集中在亚洲，日本以高档磁体为主体；中国以中低档磁体为主体，并分割部分高档产品市场；其他东南亚国家分割部分中低档产品市场。由此可以看出我国锶铁氧体的永磁性能较国外先进水平有一定的差距。 近几年，中国铁氧体磁体的产品质量和档次有很大的提高，基本上能生产日本TDK公司的各种牌号标准的产品。用铁鳞为原料生产的烧结铁氧体永磁性能达到FB4B，用氧化铁为原料能生产的磁体性能达到FB5、FB6。目前正值中国磁性材料行业大变革、大发展的时代，国内磁材行业具备上下游优势。原材料和下游两方面的支撑使得中国磁性材料企业发展壮大，成为日本、欧美厂商以外的磁性材料的主要来源。虽然在工艺、设备、原材料方面逊于日本TDK等领先厂商，但国内一些实力较强的企业，例如广东江粉磁材有限公司，正通过自身的努力，力争在国际市场上与TDK等一争高下。 而随着人们对高性能永磁锶铁氧体材料的要求变得越来越高，通过La-Co等离子的替代、工艺技术的改良已使锶铁氧体的磁性能得到了较高的提升，但是要想有更进一步的突破却甚难。因为铁氧体晶粒在料浆中的凝聚是影响铁氧体晶粒在磁场定向排列的一个重要原因，减小料浆中铁氧体粉的凝聚，可以通过降低铁氧体粉的矫顽力和添加分散剂来实现。分散剂的适宜添加可以在原有基础上更好的提高取向度，改变晶粒的大小、均匀性，从而改善成型等工艺条件，提高磁性能（Br∝Ms?ρ?f，式中Ms为饱和磁化强度，ρ为密度，f为取向度）。而在这方面的研究国内较少，但分散剂的适当添加对开发高性能磁铁氧体起到很重要的作用，因此这个课题的研究是非常有价值的。