磁性材料毕业实习报告.docx
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磁性材料毕业实习报告
毕业实习报告（磁性材料方向）
班级：
材料科学与工程0904班
姓名：
吴涛学号：
200905010427
指导老师：
杨春利
摘要磁性材料最开始在中国被发现并应用于中国四大发明中的指南针上，随后历经多年的发展，磁性材料已经广泛的应用在我们的生活之中，也与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。
本文综述了对磁性材料的认识，磁性材料的分类与相关概况，磁性材料的基本特性，磁性材料的机理与生产工艺，实际应用以及发展前景等。
关键词磁性材料磁性材料的应用磁性材料的发展前景
Abtract：
MagneticmaterialsinthebeginninginChinawasfoundandappliedinthefourgreatinventionsofthecompass,andaftermanyyearsofdevelopment,magneticmaterialshavebeenwidelyusedinourlife,andwiththeinformation,automation,mechanicalandelectricalintegration,nationaldefense,nationaleconomyiscloselyrelatedtoallaspectsof.Thispapersummarizesthemagneticmaterialunderstanding,magneticmaterialsclassificationandrelatedsurvey,thebasiccharacteristicofthemagneticmaterial,themechanismofmagneticmaterialsandproductionprocess,applicationanddevelopmentprospect,etc.
Keywords：
MagneticmaterialsApplicationsofMagneticMaterialsDevelopmentofMagneticmaterials
目录
1磁性材料的认识3
2磁性材料的分类与概念3
2.1永磁材料4
2.2．软磁材料4
2.3矩磁材料和磁记录材料4
2.4旋磁材料4
3磁性材料的基本特性4
3.1磁性材料的磁化曲线4
3.2软磁材料的常用磁性能参数5
3.3软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换5
4磁性材料的机理和生产工艺5
4.1磁流体材料的机理和生产工艺5
4.2软磁锰锌铁氧体的机理及生产工艺5
4.2.1软磁锰锌铁氧体的机理及生产工艺5
4.2.1.1氧化物法（干法）制备锰锌铁氧体6
4.2.2软磁铁氧体生产工艺流程的分析6
4.2.3锰锌铁氧体的制备机理6
5磁性材料的实际应用与发展10
5.1磁性液体的应用10
6市场分析与前景10
6.1中国磁性产品市场变化10
6.1.1中国家电市场的变化10
6.1.2工业类整机应用发展11
6.2磁性材料市场前景11
参考文献：
13
1磁性材料的认识
中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。
早在战国时期就有关于天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。
11世纪就发明了制造人工永磁材料的方法。
1086年《梦溪笔谈》记载了指南针的制作和使用。
1099～1102年有指南针用于航海的记述，同时还发现了地磁偏角的现象。
近代，电力工业的发展促进了金属磁性材料——硅钢片（Si-Fe合金）的研制。
永磁金属从19世纪的碳钢发展到后来的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。
20世纪40年代，荷兰J.L.斯诺伊克发明电阻率高、高频特性好的铁氧体软磁材料，接着又出现了价格低廉的永磁铁氧体。
50年代初，随着电子计算机的发展，美籍华人王安首先使用矩磁合金元件作为计算机的内存储器，不久被矩磁铁氧体记忆磁芯取代。
50年代初人们发现铁氧体具有独特的微波特性，制成一系列微波铁氧体器件。
后来又出现了强压磁性的稀土合金，非晶态（无定形）磁性材料等。
现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，例如将永磁材料用作马达，应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。
可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。
而通常认为，磁性材料是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。
2磁性材料的分类与概念
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。
2.1永磁材料
永磁材料经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。
对这类材料的要求是剩余磁感应强度B高，矫顽力BHC（即磁性材料抗退磁能力）强，磁能积（BH）（即给空间提供的磁场能量）大。
相对于软磁材料而言，它亦称为硬磁材料。
2.2．软磁材料
它的功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。
因此，对这类材料要求有较高的磁导率和磁感应强度，同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。
与永磁材料相反，其Br和BHC越小越好，但饱和磁感应强度Bs则越大越好。
2.3矩磁材料和磁记录材料
主要用作信息记录、无接点开关、逻辑操作和信息放大。
这种材料的特点是磁滞回线呈矩形。
2.4旋磁材料
具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收、场移、相移、双折射和自旋波等效应。
据此设计的器件主要用作微波能量的传输和转换，常用的有隔离器、环行器、滤波器（固定式或电调式）、衰减器、相移器、调制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展中的磁表面波和静磁波器件（见微波铁氧体器件）。
3磁性材料的基本特性
3.1磁性材料的磁化曲线
磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，磁化曲线是表征物质磁化强度（B）与磁场强度（H）的依赖关系的曲线。
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）。
磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：
磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。
材料的工作状态相当于M~H曲线或B~H曲线上的某一点，该点常为工作点。
3.2软磁材料的常用磁性能参数
饱和磁感应强度Bm剩余磁感应强度Br矩形比矫顽力Hc磁导率μ居里温度Tc损耗P最大磁能积
3.3软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换
在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流性。
器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。
设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。
设计软磁器件通常包括三个步骤：
正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
4磁性材料的机理和生产工艺
4.1磁流体材料的机理和生产工艺
磁流体又称磁性液体（MagneticFluids）,是由纳米级的磁性颗粒通过表面活性剂的包覆,高度均匀分散于基载液中所形成的稳定的固2液两相胶液体。
这种材料既具有固相材料的磁性,又具有液相的流动性,即使在重力、离心力、电磁力等作用下也不会发生固液分离,是一种典型的纳米复合材料,同时它也是目前真正具有工业实用价值的液体磁性材料,自20世纪60年代问世以来,发展非常迅速。
目前磁性液体已经发展成为一个横跨多学科的综合体系,其应用领域已扩展到机械、航空、电子、医疗、生物、环保等诸多方面。
4.2软磁锰锌铁氧体的机理及生产工艺
4.2.1软磁锰锌铁氧体的机理及生产工艺
锰锌铁氧体是一钟广泛用于通信、传感、音像设备、开关电源和磁头工业的软磁材料。
随着这些行业的发展，对锰锌铁氧体的质量和性能提出了越来越高的要求。
锰锌铁氧体材料的生产工艺分为2种：
一是将氧化物原料直接球磨混合，经成型和高温烧结制成铁氧体，即为干法。
这种方法工艺简单，配方准确，应用较普遍。
但采用氧化物作原料，烧结活性和混合的均匀性受到限制，制约了产品性能的进一步提高。
而另一种则是以化学沉淀法为主的湿法工艺，此工艺制备的铁氧体粉烧结活性和均匀性好，但湿法的工艺路线长长、条件敏感、稳定性较差。
现以应用较为普遍的干法生产锰锌铁氧体的工艺为例做详细的分析。
4.2.1.1氧化物法（干法）制备锰锌铁氧体
我国目前工业生产锰锌铁氧体主要采用此方法，即选用高纯度的氧化铁、碳酸锰（或氧化锰）氧化锌等作原料，铵一定配比混合后烧结成型制成。
粉料制作的一般工艺流程如图4所示。
另外，铁氧体微粉生产工艺流程示意图如图5所示
图4氧化法制备锰锌铁氧体粉料的工艺流程
图5干法铁氧体微粉生产工艺流程示意图
4.2.3锰锌铁氧体的制备机理
图6为采用氧化共沉淀法在液相中制备的Mn-Zn铁氧体样品的红外光谱ＩＲ图从图中可以看出400~600ｃｍ-１处有２个明显的吸收峰它们是尖晶石铁氧体的特征峰Waldon[4-5]和Hafner把600cm-１附近的吸收带归于四面体Ａ位Fe３＋O２－的伸缩振动生的吸收峰而410cm-１附近的吸收带为八面体Ｂ位Fe-Ｏ２－的伸缩振动所产生的吸收峰1627cm-１和3387cm-１处的吸收峰分别是样品中水分子中Ｏ-Ｈ键的伸缩和弯曲振动造成的12cm。
图6样品的红外光谱图
图7为制备的Mn-Zn铁氧体样品的XRD衍射图谱通过JADE软分析图中各衍射峰的位置强度与标准的尖晶石结构的铁氧体衍射峰吻合得很好图6和图7都说明了采用氧化共沉淀法能在液相中形成尖晶石结构的Mn-Zn铁氧体液相中Mn-Zn铁氧体的形成机理文献中很少有报道由Mn-Zn铁氧体与Fe３O４具有相同的晶体结构都是尖晶石结构Mn-Zn铁氧体就是用Mn２＋和Zn２＋替代Fe３O４中Fe２＋所以可以借助液相中
Fe3Ｏ４的形成机理进行解释而氧化－共沉淀制Fe３O４的形成机理目前普遍能被人们所接受的就是:
图7氧化-共沉淀法制备的Mn-Zn铁氧体粉末样品X射线衍射（XRD）图谱
溶解－再沉淀机理该机理认为在空气中前驱沉淀Fe（OH）２首先溶解然后缓慢氧化成FeOOＨ在生FeOOH的同时Fe2＋会来不及氧化就进入FeOOH中形成Fe（O,OH）６八面体结构[6]Fe（O,OH）６八面体通过可溶性的八面体型的含水络合物缩聚反应生成Fe３O４若溶液的浓度过高或用强氧化剂如Ｈ２Ｏ２很难得到Fe３O４因为溶液中的Fe２＋会迅速被全部氧化而不能进FeOOH中形成Fe（O,OＨ）６八面体结构而氧化－共沉淀制备Mn-Ｚｎ铁氧体正好利用这一点用Ｈ２Ｏ２迅速氧化Fe（OH）２变成FeOOH,Mn2＋和Zn２＋进入FeOOH中形成Fe（Mn-Zn）（O,OH）６八面体结构．其化学反应方程式如下:
但能否确定生成的产物中不含Fe３O４从XRD衍射图谱中是很难辨别的因为Mn-Zn铁氧体和Fe３O４都是尖晶石结构它们的衍射峰几乎叠在一起为了进一步验证产物中是否含有Fe３O４我们对产物进行了热处理图4是产物分别600℃和1100℃处理后的XRD衍射图谱从图中可以看出与图8相比空气中600℃热处理后的样品Ｘ射线衍射XRD图谱出现大量Fe2O3杂峰而1100℃热处理后只存在少量的Fe2O3杂峰其原因可能是温度为600℃时产物内部氧分压低于外界氧分压发生如下的吸氧反应[8]:
图8热处理后的Mn-Zn铁氧体粉末样品X射线衍射（XRD）图谱
当温度较低时3r-Fe2O3发生同质异构转变成为具有菱面体结构的a-Fe2O3由于a-Fe2O3的结构和Mn-Zn铁氧体结构不同就要从Mn-Zn铁氧体固溶体中析出来以另相存在随着热处理的温度上升样品内的氧分解压力增大而且它的增大速度比周围气氛的氧分压增大速度要快当其内部氧分压接近或大于外界氧分压时就要发生放氧反应重新生成Mn-Zn铁氧体,上面的的反应向左进行所以样品1100℃热处理后只剩下少量的Fe2O3进一步提高热处理温度样品的Ｘ射线衍射XRD图谱中仍然存在少量的Fe2O3峰这说明产物中可能含有Fe３O４经热处理后变成了Fe2O3从图中还可看出氮气气氛中600℃热处理后的产物Ｘ射线衍射XRD图谱中未出现Fe2O3杂峰说明产物在氮气气氛中热处理可能未发生任何相变。
5磁性材料的实际应用与发展
5.1磁性液体的应用
磁性液体分离技术磁性液体研磨和抛光
6市场分析与前景
6.1中国磁性产品市场变化
产品档次从低端向高端发展，高档产品占全部产量的30%以上。
产品向片式化、集约化发展，器件尺寸越来越小。
国际市场竞争，促使磁性材料的价格下降。
磁性产品向新技术和新应用领域发展。
6.1.1中国家电市场的变化
平板电视的发展、变频空调、冰箱压缩机洗衣机、微波炉、电磁炉、电剃刀、厨房用品等用磁的发展。
平面显示器是典型的数字电子消费品。
提供的一些重要电子元件，这些元件可以使平面显示器更薄，质量更高，电磁噪音更低。
数字家电产品要求磁性元件抗电磁干扰和电磁兼容材料。
随着电子设备向高频、高速、高组装密度发展，各类磁芯向高磁导率、高频化和小型化发展。
现在国际上绿色环保对电磁干扰和电磁兼容提出更高的要求，禁止无上述功能的电子设备销售。
6.1.2工业类整机应用发展
汽车工业、IT行业、通讯行业中国成为世界最大生产基地和销售市场之一，具有良好的发展前景。
WTO后，与世界接轨，电子、电力产品必须达到抗电磁干扰，市场强劲，世界各大电子元件公司投入开发，我国起步较晚，EMI对策元件将迅速发展，器件片式化、微小型化、高频化、集成化发展，磁性薄膜和厚膜是EMI软磁元件面临的主题。
另外，汽车成为中国经济的第五柱工业，2006排名世界第三（1-7月）生产400万辆，2010年达1000万辆，磁性材料最大的受益行业之一，现在汽车是“行驶的计算机”舒适、安全的理念，新一代汽车技术的开发硕果频频，如混合动力和燃料电池汽车和用于无线通讯的远程信息处理技术。
同时，汽车的安全保障是无条件的。
汽车导航系统被认为是汽车的“大脑”，并且在日益计算机化。
它们是如此的便利，以至于一旦使用，便难以释手。
功能的进化是飞速的，包括数据的存储从DVD到移动硬盘的更新换代。
6.2磁性材料市场前景
中国的磁性材料工业凭借丰富的资源和劳动力的优势，以及巨大的国内外市场的支持，一跃成为世界磁性材料生产大国和制造中心。
据制冷快报记者了解，我国磁性材料中低档产品占据国际市场的60%以上，高档产品方面也开始形成竞争力。
纵观国际国内市场发展的需求，在通信、计算机、汽车和电动自行车以及消费类电子产品市场的拉动下，磁性材料市场前景十分光明。
随着产业扶持政策的颁布实施，一大批企业更是迎着政策的东风抢占市场的制高点，竞争态势空前高涨、磁性材料行业的发展将迎来黄金机遇期。
可谓是“前途一片光明”。
7致谢
衷心的感谢咸阳金山磁业责任有限公司给我们提供这次实习的机会！
同时感谢你们的精彩讲解和热情负责的态度。
毕业实习的时间虽然不长，但却获益无穷，这么大的收获与我的带队老师的认真负责是分不开，本次的毕业实习是在杨春利老师的带领下和指导下完成的。
在此，谨向带队老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
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