材料是人类社会文明的柱石和里程碑。家庭磁性材料的平均使用量已成为衡量一个国家文明与发达程度的标志之一。所谓磁性材料就是指可以用于制造磁功能器件的材料,它包括硬磁材料,软磁材料,半硬磁材料,磁致伸缩材料,磁性薄膜,磁性微粉,磁性液体,磁致冷材料以及磁蓄冷材料等,其中用量最大和用途最广的是硬磁材料和软磁材料。硬磁材料和软磁材料的主要区别在于硬磁材料的各向异性场高,矫顽力高,磁滞回线面积大,磁化到技术饱和所需要的磁化场大。现代硬磁材料的矫顽力一般均大于4000KA/M,而软磁材料的矫顽力一般小于80A/M,最低可达0.08A/M左右。由于软磁材料的矫顽力低,技术磁化到饱和并去掉外磁场后,它仍然能保持很强的磁性,因此,硬磁材料又被称为永磁材料。
将永磁材料放在外磁场中磁化时,外磁场对永磁体所做的功被称为磁化功。对于闭路永磁体而言,磁化功以磁能积BH的形式贮存于材料的内部。对于开路永磁体来说,磁化功一部分贮存于永磁材料内部,另一部分以磁场的形式贮存于两磁极附近的空间,永磁体在气隙中贮存的磁场能和永磁体的磁能积成正比。永磁体是一空贮能器,利用永磁体磁极的相互作用和气隙中的磁场可以实现机械能或声能与电磁能之间的相互转换,可以制成各式各样的功能器件。例如,利用磁场与运动导线的相互作用将机械能或声能转化为电能或电信号来制造发电机,话筒和传感器;利用磁场与载流导线的相互作用将电能或电信息转变为机械能,声能或非电信息来制成诸如音圈电机,步进电机以及扬声器,耳机等各种永磁电机;利用磁场之间的相互作用力可以实现磁传动,磁悬浮,磁起重和磁分离等;利用磁场与荷电离子的相互作用可以做成各种微波功率器件,如微波通讯之中的行波管,返波管及环行器等;利用磁场对物质作用所产生的各种物理效应,如核磁共振效应,磁化学效应,磁生物效应,磁光效应和磁霍耳效应等,来制造核磁共振成像仪,或利用宏观物质(包括固态,液态及气态)的磁化改变其内部结构或键合力的性质与状态,来制造磁水器和磁疗器件等。这些永磁材料功能器件的优点是节能,效率高,与系统兼容,便于操作和可靠性高。
摘自《先进材料导论》