色播亚洲视频在线播放_ 〖名绪〗-洪江培训班
淘宝减肥药排行榜十强
只推淘宝安全有效的减肥药

当前位置:色播亚洲视频在线播放 > 减肥产品

色播亚洲视频在线播放

时间:2021-04-18 10:10  射洪违章查询发布

磁性材料的磁性及工程应用

磁性材料指具有强的磁性及工程应用价值的材料。大抵可分为:「永久磁性材料」、「暂时磁性材料」及「半永久磁性材料」三大类。它们广泛地应用於电子、电机、资讯、机械及交通等产业上。本文简介磁性的由来、各类磁性材料的特性与功用。

磁性材料(magnetic materials)系你我周遭俯拾即是的材料。较醒目的,如白板上的磁铁、磁性跳棋下面的磁石、指南针、录音带、磁头、软式磁碟片等等;另外有更大量包装在某些装置裏面的磁性材料,如马达、电视机、变压器、汽车等等内部,不一而足。可以说,磁性材料已与现代人的生活息息相关。

在材料科学的领域内,它回类在「电子材料」裏面(与导电材料、尽缘体、半导体等并列)。但具有磁性之材料又涵盖金属材料、陶瓷材料,甚至於高分子材料。它的形态还包括块料(b1uk)、粉体(particulate)及薄膜(thin film)等。因此磁性材料本身为具有多元化角色的材料。

以物理学的观点来说,任何材料都是磁性材料,也就是说,每一种材料都有一定的磁现象。有的在磁场内会抵消一小部分磁场强度,呈现「反磁性」(diamagnetism),如铜;有的在磁场内有微小的正感应,呈现「顺磁性」(paramagnetism),如空气;有的在磁场内会感应产生很强的磁性量——称为磁化量(magnetization),呈现铁磁性(ferromagnetism,又称强磁性)或者亚铁磁性(ferrimagnetism,又称亚强磁性)等种类繁多。在产业上,只有具强磁性

或亚强磁性的材料才能加以利用。但在物理、化学及医学上,其他类型的磁性也有很大的功用。最有趣的例子是,医学上利用人体器官分子的磁共振,可以迅速作完全身健康检查,由器官分子的「磁性」,可以检测病变之有无,所使用的设备叫做MRI(magnetic resonance imaging)。在此,只拟介绍产业应用价值较大的强磁性及亚强磁性材料(永久及暂时磁性材料;半永久性者种类及应用较少,限於篇幅不谈)。

磁性的由来

直到二十世纪以前,人们(包括科学家)对物质磁性的了解,不会比我们的老祖宗在数百、甚至於数千年前的了解好到那裏往。最近七十多年来,靠著很多受过严密科学练习的物理家、化学家及数学家不断的努力,终能逐渐解开它神秘的面纱,一窥其全貌。让我们循著先哲的路线来了解磁性的起源。

由实验得知,两磁极间有相吸或相斥之力,称为磁力。因此由力的丈量,可以得知「磁」的大小。有力就会有力矩,因磁所起的力矩称为「磁矩」(magnetic moment)。早期科学家(例如法拉第、居里等人)尝试在磁场内丈量物质所含磁矩之大小及其随温度变化的关系,从而发现不同物质的不同反应。一物体所含磁矩之量称为「磁化量」。单位磁场所能引起的磁化量称为「磁化率」(magneticsusceptibility),由磁化率对温度的定量关系,吾人便可定义反磁性、顺磁性及强磁性等的不同。但何以如此?仍然没有答案。

首先,磁矩是什麼呢?若将磁铁一再分割,每一新得之颗粒皆为一新的磁铁,具有南、北(N、S)极,分割到最小而仍会保有N、S两极的即为磁矩。目前,我们已知电子自旋或公转,就造成此种最小单位(比如电流绕线圈活动造成磁场)。

换句话说,磁矩就是电子运动(公转、自转),未被抵消的净量,亦即为磁陀(magnetic spin)之净值。除反磁性物质以外,所有其他物质在磁场内都有或多或少的磁矩,可以定量地量测出来,很显然地它们都含有磁性的原子(分子)。那麼强磁性是怎麼来的呢?何以同样含有磁性原子而有的是强磁性,有的却没有呢?

1907年,魏斯(Weiss)重复居理於1895年的实验,再配合数学家蓝古文(Langeuim)的理论,假设磁性「分子」(当时以为分子是物质之最小单位)间有相互作用,称为分子场(molecularfield),并大胆推断非强磁性物质之分子场很小,而强磁性物质之分子场非常大,大到足以使「分子」之磁矩同向排列而达饱和。温度高到居里点(编注:铁磁性物质由强磁性变为顺磁性时的温度,称为居里点)以上时,热能破坏了分子场的排列作用,使磁性「分子」混乱,即为顺磁性。

然则,何以大部分铁、钴、镍等强磁性元素不会吸引别的铁、钴、镍呢?既然它们内部已磁化到饱和,应可作为很强的永久磁铁才是啊。魏斯又提出另一个大胆假设,那就是物系为降低自由能以达安定化,会进步乱度。强磁性物质内部自动分成很多小区域,称为磁区(magnetic domain)。在同一磁区内磁化方向是一致的,不同磁区间的磁化方向不同且呈混乱化,故互相抵消,平常感觉不到它有磁性,只有在磁场内加以磁化,打破磁区之混乱状态,才能感受到它的强磁性。后人的实验(1931年)印证此一「预言」(见图一),使魏斯名垂千古,其大胆假设、小心求证的治学态度更是为人津津乐道的原则。

1948年,魏斯的门生尼尔(Néel)继续他的研究,发现某些物质原子的磁矩受结晶格子影响很大,且分子场的作用很强,为负的,导致相邻原子列之磁化方向相反。若大小相等则完全抵消,呈现「反强磁性」(antiferromagnetism)。若大小

不等,则呈现「亚强磁性」;至此,物质之「磁」现象原理已大致揭晓,尼尔因而在1970年荣获诺贝尔物理奖。

磁性材料的磁现象由磁区之消长来决定。磁区与磁区之间的界面称为磁区壁(domain wall),其内磁陀由一个方向逐渐转至另一方向,它很薄,只有数十至数百埃(Å)。磁性材料的磁区壁假如能随外加磁场的变动而随时移动,该材料即是很轻易被磁化到饱和,也很轻易消磁;反之,假如想法阻碍磁区壁的运动,则被磁化到饱和后该材料便不易被消磁。前者呈现暂时磁性,后者呈现永久磁性。磁性材料学家的工作即在於:利用固态物理、材料工程学、物理冶金学、机械冶金学等学理或技术,控制磁性材料的成分、显微结构而使其性质合於所需。

永久磁性材料及其应用

磁性材料的优劣常以磁滞曲线(hysteresisloop,见图二),所呈现的数据表示之。图上OBs表磁化曲线,其上於原点的切线斜率称为初导磁率(initial permeability,μo),割线斜率代表特定的B/H(磁感应/磁场强度)比值,最大者即为最大导磁率(μm)。Bs点代表饱和磁感应(saturation induction)单位以千高斯(kG)表示;Br点为残留磁感应;Hc点称为保磁力或矫顽磁力〔coercive force,单位为Oe或kOe,1Oe相当於(1000/4π)A/m〕。在第二象限之磁滞曲线上任一点都代表一特定之B×H值(对B、H投影线所围面积),其最大者称为最大磁能积〔maximum energy product,简写为(BH)m,单位G. Oe,以百万倍表之则为MGOe〕。

永久磁性材料讲究Hc、Br及(BH)m愈大愈好,尤其(BH)m,它代表该磁铁磁化后所贮存在内部的能量,(BH)m值愈大代表它愈能对外作功,就像永不枯竭

的电池一样,若Hc够大(数千Oe以上),居里温度够高,它便不易被消(退)磁。工程上Hc>200Oe者,便可称为永久磁铁。十九世纪末至二十世纪初,可用的永久磁铁只有淬火碳钢。碳钢淬火硬化,Hc即升高,愈硬者Hc愈高,故永久磁性又称「硬」磁性;反之退火软化者呈现暂时磁性,或「软」磁性。淬火钢Hc只有50~70Oe,(BH)m只有0.2~0.3MGOe。

1916年,科学家在碳钢内添加Cr、W、Co,使Hc增至145~250Oe,(BH)m近於1MGOe,在当时是很大的突破。1931年日人三岛发明Fe-Ni-Al三元合金磁铁,Hc 高达500Oe(BH)m则达1.4MGOe,打开近代永磁材料发展的大门。以Fe-Al-Ni 为主,添加Co、Cu、Si、Ti等元素改进而成的Alnico合金,直到1970年以前一直是永久磁铁的主流。

材料科学家藉合金设计的法则,控制其相变化,使产生离相分解反应(spinodal decomposition);并在磁场内冷却,令分解所得之相沿磁场方向生长而得异方性很高的优秀磁铁,Hc达600~2000Oe,(BH)m为3~12MGOe间,可藉合金组成分及热处理而调整磁性材料的特性。时至本日,虽大量更新式或价廉之永磁已逐渐取而代之,但它极为稳定的磁性(可应用至500℃之高温,使它在某些特定的应用(如微波通讯)上,仍然不易遭淘汰。1970年代发明之Fe-Cr-Co永磁合金即采用Alnico之原理设计出来,其磁性亦与Alnico合金相当,笔者曾作过多年研究,图三即显示利用磁场热处理,使Fe28Cr-12Co-Ti合金的离相分解沿磁场方向排列的情况。分解出来的颗粒均匀直径约300Å,均匀长度约1200Å,磁区壁在其内之运动极其困难,故Hc值很高,成为永久磁铁。

1932~1938年间,在日、荷两地开始发展的磁性氧化物——铁氧体(ferrites),为本日永久磁性材料主流之一。铁氧体的主要成分为Ba0.6Fe2O3及Sr0.6Fe2O3,

属於六方晶系;其Hc约1.8~3.2kOe,Br约2.2~4.3,(BH)m约1.0~4.0MGOe (视添加剂及装程等而异)。由於价廉、制取轻易,应用很广,目前台湾月需2,000余吨,约3/4自制。

1969年,材料科学家研制成功稀土-钴化物的永久磁铁,为永久磁铁开辟了另一片新天地。近二十年来,稀土永久磁铁有长足进步。自最早之SmCo5合金而Sm(Co,Fe,Cu,Zr )7.2-8.5(即Sm2CO17型)合金,到最近的Nd2Fe14B合金(1984年起),磁能积从破纪录的20MGOe(SmCo5 )到30MGOe(Sm2Co17型)再到50MGOe (Nd-Fe-B合金),呈现奔腾式的进展,这都是回功於材料科学的研究与发展。国内目前在这方面的研究与开发工作已与国际同步,产业产制也展开,为很有潜力的高科技产业。图四为笔者所研究的Nd-Fe-B合金之高解像电子显微镜照片,显示两颗Nd2Fe14B晶粒间的粒界有一层体心立方(bcc)相的构造,晶粒内之平行线纹为c平面之格子像。

其他的永磁材料还有很多,例如Cu-Ni-Co合金、Mn-Al-C合金及Pt-Co合金等,还有不下十余种,限於篇幅无法逐一介绍。

在永久磁性材料中,有一些是体积很小而功效很大的「磁纪录材料」(magnetic recordingmaterial):粉末状的有γ-Fe2O3、CrO2、Fe4N,金属粉如Fe粉、Fe-Co 合金粉等,大量用於录音带、录影带、磁碟等产业;另有制成薄膜状的Fe-Ni、Fe-Ni-P、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Co等用於硬式磁碟,Co-Cr用於垂直纪录,Tb-Fe-Co 及Gd-Co等用於可读写的磁光纪录等。

永磁材料如前所述是一贮能装置,只要设计得当,它便能作功,上述之「纪录」即为一例。其他的应用场合包括:喇叭、马达、发电机、计器、吸著装置、磁选

机等不胜枚举。

暂时磁性材料及其应用

暂时磁性材料系在受到磁化(例如绕在其外面的线圈通上电流时)后呈现很强的磁性,磁化场移除后,马上消磁的材料。因此,可以用在交流电机上,甚至於高频及超高频的应用场合。其应用上的要求是导磁率及Bs值愈高愈佳,Hc值愈低愈佳(因此B×H值——代表磁损,愈小)。

以发展的历程来说,暂时磁性材料(即软磁材料)比永磁材料更早,而且成果较丰富。例如纯铁本身即为甚佳之软磁材料,自十九世纪末即开始使用,目前的用量仍然很大。1910年代Fe-Ni合金即已由美国贝尔实验室发明出来,后来称为高导磁合金(permalloy);到1950年代其μ0值(见图二)已可高达100,000,称为超导磁合金(supermalloy)。其磁性受镍含量、轧延及退火方式等的影响甚大。矽钢片首创於1900年前后,至1930年制成方向性矽钢片以来,它已成为电机用软磁合金的主流。这些软性合金因系导体,大多只适合於低频应用的场合。

铁氧体软磁材料以尖晶石晶系为主;一般式为MFe2O4,M为二价离子,如Mn++、Zn++、Ni++、Cu++、Mg++、Co++,甚至於Fe++等,例如目前市面上最常见的(Mn,Zn)Fe2O4、(Ni,Zn).Fe2O4及(Mn,Mg)Fe2O4等。因铁氧体软磁材料系氧化物,电阻大,适用於高频(100MHz以下的场合。若是超高频,如100MHz~500GHz(微波范围)则需柘榴石系铁氧磁体——Y3Fe5O12及其衍生物。

1958年,杜威齐(Duwez)发明非晶质合金(amorphous alloy)装置以来,非晶合金〔又称为金属玻璃(metallic glass)〕的磁性及机械性便非常受重视,并

於1970~1980年间形成很大的一股研究高潮。美国Allied公司於1974年,开始推出商用的非晶薄带,其Bs高达16kG,Hc极小(0.01Oe以下),电阻较矽钢片高,因此用它制成变压器,磁损远低於矽钢片者,为最被看好的下一世代软磁性材料。

软磁性材料广泛应用於下列各方面:

一通讯方面——电感器、滤波器、天线棒等。

二电力方面——变压器、马达、发电机、阻流器等。

三消费性产品方面——电视机偏向轭及驰返变压器、阻流线圈等。

四磁头方面——录音用磁头(高导磁合金)、录影用磁头(Fe-Si-Al合金)、电脑用磁头(Mn-Zn铁氧体)等。

五其他用途如磁遮蔽器、磁放大器、切换磁心及高级电磁铁等。

磁性材料是一多样化的材料涵盖金属及非金属(陶瓷),薄膜、粉粒及块料;其应用范围广及机械、电机、电子、资讯、交通、家用用具;其研究的基础又有赖於固态物理、材料科学及材料工程。因此,磁性材料是一种「吸力很强」的材料,它在「兼容并蓄」中快速茁壮成长。我国的磁性材料产业已有近二十年的历史,磁性材料研究则仅有十余年历史,固然也小有成绩,但与产业先进国家比较,仍落后甚远,需要政府、企业界及学术界多方面配合,投进人力、财力,以提升磁性材料的技术层次。由於它是多样化的技术,其提升也能带动其他相关技术的进

步。我们邻国日本对磁性材料的重视、提倡与投资,堪为我们的借镜。

参考资料

1.B.D.Cullity, Introduction to Magnetic Materials, Addison-Wesley Pub. Co., 197

2.

2.《磁性材料》产业技术研究院产业材料研究所技术资料 1987年

金重勋任教於清华大学材料科学工程系

回答者:babi20boy - 见习魔法师三级 3-2 19:25

【摘要】磁性材料指具有强的磁性及工程应用价值的材料。

因此磁性材料本身为具有多元化角色的材料。在产业上,只有具强磁性或亚强磁性的材料才能加以利用。早期科学家(例如法拉第、居里等人)尝试在磁场内丈量物质所含磁

矩之大小及其随温度变化的关系,从而发现不同物质的不同反应。换句话说,磁矩就是电子运动(公转、自转),未被抵消的净量,亦即为磁陀(magnetic spin)之净值。在同一磁区内磁化方向是一致

的,不同磁区间的磁化方向不同且呈混乱化,故互相抵消,平常感觉不到它有磁性,只有在磁场内加以磁化,打破磁区之混乱状态,才能感受到它的强磁性。若大小不等,则呈现「亚强磁性」;至此,物质之「磁」现象原理已大致揭晓,尼尔因而在1970年荣获诺贝尔物理奖。Bs点代表饱和磁感应(saturation induction)

单位以千高斯(kG)表示;Br点为残留磁感应;Hc点称为保磁力或矫顽磁力〔coercive force,单位为Oe或kOe,1Oe相当於(1000/4π)A/m〕。

永久磁性材料讲究Hc、Br及(BH)m愈大愈好,尤其(BH)m,它代表该磁铁磁化后所贮存在内部的能量,(BH)m值愈大代表它愈能对外作功,就像永不枯竭的电池一样,若Hc够大(数千Oe以上),居里温度够高,它便不易被消(退)磁。时至本日,虽大量更新式或价廉之永磁已逐渐取而代之,但它极为稳定的磁性(可应用至500℃之高温,使它在某些特定的应

用(如微波通讯)上,仍然不易遭淘汰。铁氧体的主要成分为Ba0.6Fe2O3及Sr0.6Fe2O3,属於六方晶系;其Hc约1.8~3.2kOe,Br约2.2~4.3,(BH)m约1.0~4.0MGOe (视添加剂及装程等而异)。其他的应用场合包括:喇叭、马达、发电机、计器、吸著装置、磁选机等不胜枚举。

1958年,杜威齐(Duwez)发明非晶质合金(amorphous alloy)装置以来,非晶合金〔又称为金属玻璃(metallic glass)〕的磁性及机械性便非常受重视,并於1970~1980年间形成很大的一股研究高潮。由於它是多样化的技术,其提升也能带动其他相关技术的进步。

回答者:tutu9454 - 魔法学徒一级 3-2 19:29

磁性材料指具有强的磁性及工程应用价值的材料。单位磁场所能引起的磁化量称为「磁化率」

(magneticsusceptibility),由磁化率对温度的定量关系,吾人便可定义反磁性、顺磁性及强磁性等的不同。后

人的实验(1931年)印证此一「预言」(见图一),使魏斯名垂千古,其大胆假设、小心求证的治学态度更是为人津津乐道的原则。在第二

象限之磁滞曲线上任一点都代表一特定之B×H值(对B、H投影线所围面积),其最大者称为最大磁能积〔maximum energy product,简写为(BH)m,单位G. Oe,以百万倍表之则为MGOe〕。1970年代发明之Fe-Cr-Co永磁合金即采用Alnico之原理设计出来,其磁性亦与Alnico合金相当,笔者曾作过多年研

究,图三即显示利用磁场热处理,使Fe28Cr-12Co-Ti合金的离相分解沿磁场方向排列的情况。

在永久磁性材料中,有一些是体积很小而功效很大的「磁纪录材料」(magnetic recordingmaterial):粉末状的有γ-Fe2O3、CrO2、Fe4N,金属粉如Fe粉、Fe-Co

合金粉等,大量用於录音带、录影带、磁碟等产业;另有制成薄膜状的Fe-Ni、Fe-Ni-P、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Co等用於硬式磁碟,Co-Cr用於垂直纪录,Tb-Fe-Co 及Gd-Co等用於可读写的磁光纪录等。

铁氧体软磁材料以尖晶石晶系为主;一般式为MFe2O4,M为二价离子,如Mn++、Zn++、Ni++、Cu++、Mg++、Co++,甚至於Fe++等,例如目前市面上最常见的

(Mn,Zn)Fe2O4、(Ni,Zn).Fe2O4及(Mn,Mg)Fe2O4等。

磁性材料是一多样化的材料涵盖金属及非金属(陶瓷),薄膜、粉粒及块料;其

应用范围广及机械、电机、电子、资讯、交通、家用用具;其研究的基础又有赖於固态物理、材料科学及材料工程。

参考资料

1.B.D.Cullity, Introduction to Magnetic Materials, Addison-Wesley Pub. Co., 197

2.

2.《磁性材料》产业技术研究院产业材料研究所技术资料 1987年

金重勋任教於清华大学材料科学工程系

回答者:babi20boy - 见习魔法师三级 3-2 19:25

--------------------------------------------------------------------------------

【摘要】磁性材料指具有强的磁性及工程应用价值的材料。那麼强磁性是怎麼来的呢?何以同样含有磁性原子而有的是强磁性,有的却没有呢?

1907年,魏斯(Weiss)重复居理於1895年的实验,再配合数学家蓝古文(Langeuim)的理论,假设磁性「分子」(当时以为分子是物质之最小单位)间有相互作用,

称为分子场(molecularfield),并大胆推断非强磁性物质之分子场很小,而强磁性物质之分子场非常大,大到足以使「分子」之磁矩同向排列而达饱和。

磁性材料学家的工作即在於:利用固态物理、材料工程学、物理冶金学、机械冶金学等学理或技术,控制磁性材料的成分、显微结构而使其性质合於所需。1931年日人三岛发明Fe-Ni-Al三元合金磁铁,Hc

高达500Oe(BH)m则达1.4MGOe,打开近代永磁材料发展的大门。自最早之SmCo5合金而Sm(Co,Fe,Cu,Zr )7.2-8.5(即Sm2CO17型)合金,到最近的Nd2Fe14B合金(1984年起),磁能积从破纪录的20MGOe(SmCo5 )到30MGOe(Sm2Co17型)再到50MGOe

(Nd-Fe-B合金),呈现奔腾式的进展,这都是回功於材料科学的研究与发展。若是超高频,如100MHz~500GHz(微波范围)则需柘榴石系铁氧磁体——Y3Fe5O12及其衍生物

。

猜你喜欢

最安全有效的减肥药

最安全有效的减肥药

编辑:小徐

现在的减肥药真的是真假难分,在选择减肥药的同时也应该更加小心,减肥药多种多样,那么如何才能选择最安全有效的减肥药,也成了很多小仙女的内心疑问,下面就跟着色播亚洲视频在线播放小编一起看一下,如何选择最安全有效的减肥药。 最安全有效的减肥药选购方法 1、首先需要观察产品的外包装,在包装中可以看到其配方是不是含有激素,含有激素的减肥药对身体的内..

吃减肥药失眠

吃减肥药失眠

编辑:小徐

随着现在流行以瘦为美,很多人会不顾身体的健康选择减肥药,达到快速减肥瘦身的效果,但是很多减肥药都是有副作用的,副作用比较轻的就是失眠现象,那么吃减肥药出现失眠是怎么回事儿?如果出现失眠后,我们应该怎样缓解? 吃减肥药失眠是怎么回事 减肥药中富含安非他命,所以减肥药服用了太多会有失眠现象,服用减肥药期间,身体会逐渐出现抗药性,身..

最新文章