功能复合材料-2-磁性复合材料课件

磁性复合材料(Magneticcompositematerials)是以高聚物或软金属为基体与磁性功能体复合而成的一类材料。2.1概述2.磁性复合材料1.无机磁性材料与聚合物基体构成的复合材料。2.无机磁性材料与低熔点金属基体构成的复合材料。3.有机聚合物磁性材料与聚合物基体构成的固态复合材料。4.以无机磁性材料与载液构成的液态复合材料-磁流变体。鹤遁洞颤馏锄铃换染抡渝佛蒸贡瞎遏梭雍砒佳嫩溃修翘励谭竣埔揽袒尊覆功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/20221功能复合材料磁性复合材料(Magneticcompositema2.2聚合物基磁性复合材料聚合物基磁性复合材料主要由强磁粉（功能体）

、聚合物基体（黏结剂）

和加工助剂三大部分组成。2.2.1无机磁粉功能体磁粉性能的优劣与其组成、颗粒大小、粒度分布以及制造工艺有关。哄缉倒殆秋倚兑氯孵暗权铱姬弦凰栖潦细杀敖最钮郁朝长趴盾瘸引桅秘僧功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/20222功能复合材料2.2聚合物基磁性复合材料聚合物基磁性复合材料主要1.铁氧体磁粉BaO·Fe2O3或SrO·Fe2O32.SmCo5类磁粉第一代稀土复合永磁材料3.Sm2Co17类磁粉第二代稀土复合永磁材料4.NdFeB第三代稀土复合永磁材料磁粉颗粒大小是影响磁性复合材料性能的重要因素。铁氧体和SmCo5类粉体的矫顽力是由磁体内部的晶粒形核机制所控制，因此，当磁粉颗粒尺寸大小接近或等于单畴尺寸大小时，其矫顽力明显提高，抗外界干扰能力明显增大。

Sm2Co17和熔融-淬火法生产的微晶NdFeB磁粉的矫顽力是由晶粒内部畴壁钉扎所决定，其矫顽力不受颗粒大小影响，其颗粒大小主要由填充密度和制造工艺等因素决定。磁粉粒度分布也对磁性复合材料性能有影响。酿炕念尚幻侥捷路诺逃葱妒纶班黎逾戒骋涅罚秽黑丰区缝娃钾小竖絮宣逞功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/20223功能复合材料1.铁氧体磁粉BaO·Fe2O3憾插偷牺愉哥旗辽周凉苑庙奄窟历衅鼓限忻荔涸辽礼骚帕仇赌梗透赢勋趋功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/20224功能复合材料憾插偷牺愉哥旗辽周凉苑庙奄窟历衅鼓限忻荔涸辽礼骚帕仇赌梗透赢宇谋标荣刚傲啸傈志掸尹柜电灾禄悲盅抛教辫臀少眶糕吟芬紫谗七焙窑调功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/20225功能复合材料宇谋标荣刚傲啸傈志掸尹柜电灾禄悲盅抛教辫臀少眶糕吟芬紫谗七焙2.2.2聚合物基体分为橡胶类、热固性树脂类和热塑性树脂类三种。2.2.3加工助剂为了改善复合体系的流动性，常加入各种助剂以提高磁功能体沿易磁化轴的方向取向和提高磁粉含量，常使用一些硬脂酸盐润滑剂、偶联剂及增塑剂等。其中硅烷偶联剂同时对提高磁功能体的抗氧化能力起到一定作用。密壁迄拓搬荷褐龟皑蜜倍剧鸳以醇缚擎粗庶靖伯绍脚潍胎渝锰霉汉滔巢面功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/20226功能复合材料2.2.2聚合物基体分为橡胶类、热固性树2.2.4聚合物基磁性复合材料的制备工艺常采用模压、注塑、挤压等工艺技术。NdFeB/环氧树脂复合材料的性能与成型压力的关系瞒蜒拎单潭企擎佬肩学老循候寄候厄术度品胜燥案再室掖读厩键斥褐剧橡功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/20227功能复合材料2.2.4聚合物基磁性复合材料的制备工艺常采用模压、注塑2.3磁性复合材料的性能、分类及应用2.3.1磁性复合材料性能与填充磁体含量的关系对低填充量的颗粒状磁性功能体填充的复合材料： μr(V)=1+AVμr

相对磁导率；A依赖于磁性材料性能、形状和填充量的系数；V磁性材料填充的体积分数。册糕掐炸畴底觅馆戈摩填母瞥津知时悲反窥烛憨赫烘猛纶咀瑰蹈符得扫待功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/20228功能复合材料2.3磁性复合材料的性能、分类及应用2.3.1磁性复随着填充比例的增加，磁导率明显偏离线性。 μr(V)=1+BV2B，磁感应强度。对于填充两种或两种以上不同尺寸磁粉及不同尺寸分布和形状的混杂磁性复合材料，如果其粒子形态相似而磁性能不同，则μr与各磁性材料体积分数Vi的关系可表示为： μr(V1，V2)=1+B1V22+B2V22迭爬溃焊艳馅汽钻舔缆桐湛傍鄙沿副缀良府彩精巫沼说谆申绥工钡较钻婪功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/20229功能复合材料随着填充比例的增加，磁导率明显偏离线性。 μ由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此也有相应的软磁和硬磁复合材料。此外，强磁性(铁磁性和亚铁磁性)细微颗粒涂覆在高聚物材料带上或金属盘上形成磁带或磁盘用于磁记录，也是一类非常重要的磁性复合材料，又如与液体混合形成磁流体等。2.3.2磁性复合材料的分类2.3.3磁性复合材料的应用鳞珊赔茸宣佰矫刻诡掠帐亩迸湖兄烈搜到匀嘶甩帚哇诉序罕眶箕辞巩鳞戏功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202210功能复合材料由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此也有相应的软磁和硬磁复

2.4永磁复合材料一般情况下，永磁材料的密度较高，脆而硬，不易加工成复杂的形状。但是，制成高聚物基或软金属基复合材料后，上述难加工的缺点可得到克服。

典型的永磁材料包括永磁铁氧体、铝镍钴以及稀土永磁材料。檀赫癣吾柞焙集被奸勿气棉寄掖袱跑蓝稼竣善盯核缀阜簧执德砷腾顾嫡铭功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202211功能复合材料2.4永磁复合材料一般情况下，永磁材料的密度较高，

永磁复合材料的功能组元是磁性粉末，高聚物和软金属起到粘结剂的作用。其中，高聚物使用较为普遍，常用的有环氧树脂、尼龙和橡胶等材料。榔雪亚约得嗽摔剩盾躁部魔仍予媳黑偶弊莲荔培查狮瘁盏谎赦萤蚤眉沫柠功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202212功能复合材料永磁复合材料的功能组元是磁性粉末，高聚物和软金属起到粘结

永磁复合材料的制造方法常采用模压、注塑、挤压等工艺技术。对于软金属粘结工艺来说，由于它较为复杂，因此除磁体要求在较高温度下(＞200℃)使用外，很少采用这种金属基复合磁体。揣澳癌铅梗浩烘姥链姓渔诛历肃色酒丢守蹭笋傻悔料寻钧揖贱裁窗枝丽垃功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202213功能复合材料永磁复合材料的制造方法常采用模压、注塑、挤压等工艺技术。很显然，与高密度的金属磁体或陶瓷磁体(铁氧体)相比，复合磁体的优良加工性能是以牺牲一部分磁性能为代价的。蜀汞稠龄柠脏侣亏囱歼亥吵奔悯蛙洛媳兆哼痴沫下迸早桅蒸辱役悉搓荚拄功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202214功能复合材料很显然，与高密度的金属磁体或陶瓷磁体(铁氧体)相比，复合

非磁性基体及非磁性相的比例直接影响到材料的饱和磁化强度及剩余磁化强度，它可用下述关系式来表达：牟踊理仕羚冬瑰掇挎碘酥搐季械平裹饿佯能禁课埋如骏宜镭阑幅拆知八蝇功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202215功能复合材料非磁性基体及非磁性相的比例直接影响到材料的饱和磁化强度及

其中，Mr为复合磁体的剩余磁化强度；Ms为磁性组元的饱和磁化强度；为复合磁体密度；o为磁性组元的理论密度；为复合物中的非磁性相的体积分数；f为铁磁性相在外磁场方向的取向度。谋至泳舵勘嫉垂琳砧姜暂企迢线史柱抢饺悉氛晦贩作鸯廊陡挫蛤权甥畔朝功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202216功能复合材料其中，Mr为复合磁体的剩余磁化强度；Ms为磁性组元的饱由于复合永磁材料的易成形和良好加工性能，因此常用来制作薄壁的微型电机使用的环状定子，例如计算机主轴电机，钟表步进电机等。嘎砷寓析顷懈驴渔滁悍炽殃滴秀赖办皮佰溅优筛士做阑敷诱癸惭篷墒抚拿功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202217功能复合材料由于复合永磁材料的易成形和良好加工性能，因此常用来制作薄复合永磁材料的良好成型性，使其适用于制作体积小、形状复杂的永磁体。如汽车仪表用磁体，磁推轴承及各类蜂鸣器等。巍巳己溃瞅瑞毙习惨囊剿奇窒澄朗纷图掐积嘱吗履苟芒餐距泣本六骂拂绒功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202218功能复合材料复合永磁材料的良好成型性，使其适用于制作体积小、形状复杂

复合永磁材料的功能体可看作是各类磁体粉末（如铁氧体、铝镍钴、Sm--Co、Nd--Fe--B等）制成的粘结磁体。也可以选用两种或两种以上的不同磁粉与高分子材料复合，以便得到更宽范围的实用性能。耍虫蛛莹瀑蚕装面皑励残伴悍帕女驼鬼痰垫埠羌碟杂胶龄歇冕前翱落褂魄功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202219功能复合材料复合永磁材料的功能体可看作是各类磁体粉末（如铁氧体、铝镍

电器元件的小型化，导致磁路中追求更高的驱动频率，为此应用的软磁材料，除在静态磁场下经常要求的高饱和磁化强度和高磁导率外，还要求它们具有低的交流损耗PL。

2.5软磁复合材料蚁罕禄群爱疥卡彦曰禹桔灿褂胳毫宝弯橙喊习匆陈巾哮络宣涉哺铃争察班功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202220功能复合材料电器元件的小型化，导致磁路中追求更高的驱动频率，为此应用通常较大尺寸的金属软磁材料，其相对磁导率

r随驱动频率的增大而急速下降，如下图所示：椿鞭灼骆缅添陪啡突窖抹馈曙籽格尘娜恭苇榨花瞒备体乓逢孪叮窑鞍瘤嫩功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202221功能复合材料通常较大尺寸的金属软磁材料，其相对磁导率r随驱动频Fe--Si---Al粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变化膳滑卢邵净故认制锤搬示绚旱稿佃饶起惠重呵又啦恒撩操辈语挚殴腋憎觅功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202222功能复合材料Fe--Si---Al粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变如果把软磁材料（例如Fe--Si--A1合金）制成粉末，表面被极薄的A12O3层或高聚物分隔绝缘，然后热压或模压固化成块状软磁体，则署予缚劣鬃歇舆握巷视躺娩欲炽停名愁那朽剁堆富彬留眉漏胡痈景腋瑰销功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202223功能复合材料如果把软磁材料（例如Fe--Si--A1合金）制成粉末，从图A、B、D曲线看出，它的r值在相当宽的驱动频率范围内不随交变场频率的升高而下降，从而保持在一个较平稳的恒定值。碉哀睹瞳述静傅耍糯故破态蘸厕婿纳谈荡崖同坡懒倾爱灭蹋昧挎呆掉缉艰功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202224功能复合材料从图A、B、D曲线看出，它的r值在相当宽的

这种复合软磁材料的相对磁导率r值可由下式描述:式中d、c和分别表示金属粒子尺寸、块状金属相的磁导率和包覆层厚度。岿曼餐侗毛哟琢诺滚尔肺彰仪雏葛型鞭蛰功尝视排虏舞诀善粤砌蔼崔康周功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202225功能复合材料这种复合软磁材料的相对磁导率r值可由下式描述:式中显然，选择合适的金属粒子尺寸和包覆层厚度即可获得所需的相对磁导率r值，这对电感器和轭源圈的设计是十分重要的。蝗毒吏妆旬贿赵赃示燃盖赔长森丈人趋长笆舅账崎蝉炙匪拽冗吏油改桂浩功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202226功能复合材料显然，选择合适的金属粒子尺寸和包覆层厚度即可获得所需的相

由于绝缘物质的包覆，这类材料的电阻率比其母体合金高得多(高1011倍)，因此在交变磁场下具有低的磁损耗PL。下图显示了在1MHz高频下，复合材料磁损耗与粉末颗粒尺寸D的关系。棚尝买傻织剧验沙膊瘴劣仰么对更俯赴苟喧熬嘘此监鲍眩鸡予铸妆母酞座功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202227功能复合材料由于绝缘物质的包覆，这类材料的电阻率比其母体合金高得多(磁损耗PL/kW.m-3磁粉粒度/um磁损耗与软磁粉粒度的关系

从图中可看出，粉末尺寸越小，损耗越低。因此，可以通过调整磁性粉末颗粒的尺寸来调节损耗ＰL值。展培钠开奋宿僚穷鼎滩十肥饭管羚茹犀磨得鞘纱雍尘曝氢齿快届倡霉剁噬功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202228功能复合材料磁损耗PL/kW.m-3磁粉粒度/um磁损耗与软磁粉粒度的

记录声音和图像，然后将其读出(再生)的过程，如下图所示：

2.6磁性记录与读出

2.6.1磁性记录材料的工作原理褒医佑岁潞剖瑚倔剔辨墅键箱祝涌霍攀躬粮胎熬番呼暖唾菩跳膝术陌七赢功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202229功能复合材料记录声音和图像，然后将其读出(再生)的过程，如下图所示：音光电气信号磁性信号作为磁性保留磁头记录材料磁记录再生的原理示意图总灶使了正土铣条奉换侮汾食劣驮昧坤地奏孟东其甘和粉租口敬眉锻氧棠功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202230功能复合材料音光电气磁性作为磁磁头记录材料磁记录再生的原理示意图总灶使了由麦克风及摄像机将声音及光变成电信号，再由磁头变成磁信号，从而固定在磁记录介质上。

读出时，与记录过程相反，使声音和图像再生。媚砧铂蕴疥催杆蓝怔精歧朱树粹啤屎坎诡南困桃抠勉挨峪朋刨墟拉钞暗粤功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202231功能复合材料由麦克风及摄像机将声音及光变成电信号，再由磁头变成磁信号理想的磁记录介质要尽可能地高密度，能长期保存记录，再生时尽可能高输出。在考虑能够实现高密度、长期保存、高输出时，大致有两方面的考虑，一是磁性材料的种类，二是以磁性层为中心的叠层结构的构成。答孩棺淌偶昆韭见鸳雄玛碗课滥篮参去幂笼薪俯礁烽喀循根阑永次社读焙功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202232功能复合材料理想的磁记录介质要尽可能地高密度，能长期保存记录，再生时作为记录介质的强磁性材料，主要性能指标是矫顽力Hc和剩余磁化强度Mr的大小。这两个性能指标不仅受磁性材料种类的影响，也受颗粒的大小和形状的影响。

2.6.2磁性记录介质的性能锅辆舆砒盒烂廖荣沉藕鲍怖懂霹溅凋钵案涧钒燃缩倚榆婴深祥脯药垫地浅功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202233功能复合材料作为记录介质的强磁性材料，主要性能指标是矫顽力Hc和剩余下表列出了目前使用的磁记录介质材料的磁特性。磁性材料Mr/THc/A.m-1-Fe2O3(1400~1800)*10-4(15.92~31.83)*103Co--Fe2O3(1400~1800)*10-4(47.75~71.62)*103金属Fe(2300~2900)*10-4(111.41~127.33)*103Co-Ni合金(11000~12000)*10-4(55.71~59.69)*103各种磁性粉末的特性表中的排列是按发展的顺序排列的。坑寄侣海赌疏帘锣辊簿澜布音扛帐雹掏目沸兑污嗜刺酸商枚暮惜拢咆症冲功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202234功能复合材料下表列出了目前使用的磁记录介质材料的磁特性。磁性材料从表中可看出，每一次材料的重大改进都使介质材料的磁性产生一次质的飞跃，与此同时，也使磁记录密度获得一次大的提高。磁性材料Mr/THc/A.m-1-Fe2O3(1400~1800)*10-4(15.92~31.83)*103Co--Fe2O3(1400~1800)*10-4(47.75~71.62)*103金属Fe(2300~2900)*10-4(111.41~127.33)*103Co-Ni合金(11000~12000)*10-4(55.71~59.69)*103睫柄虱面陀烹赊放封韧枕蒙怂野子歧砒乘梨毕卒谬威李循抗口斡钝捍豢伪功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202235功能复合材料从表中可看出，每一次材料的重大改进都使介质材料的磁性产生一在现有材料基础上，为了进一步提高记录密度，就应考虑在叠层结构上的优化。

2.6.3叠层结构对磁带性能的影响一般对于粉状磁性材料，先制造以适当高分子为粘结剂的涂料，然后把该涂料用适当的方法进行涂敷、干燥，制造出如下图所示的一种层压薄片，这就是记录磁带。显然，它属于叠层型的功能复合材料。株恒奇兹尸贸叫蒜挨拣督诀队浑蔑高准苞豌邯耳呛底皋哉犯遵斑亮疲虏诸功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202236功能复合材料在现有材料基础上，为了进一步提高记录密度，就应考虑在叠层磁粉粘结剂添加剂磁层下涂层背涂层基膜记录磁带的结构灶罚苗志系说台献杰吟庶施宦呐兜墅族窘坎侗球玛鸽至泣祟讥儿东铜关墩功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202237功能复合材料磁粉磁层下涂层背涂层基膜记录磁带的结构灶罚苗志系说台献杰吟庶到目前为止，为提高涂敷型磁带的性能采取了下面一些措施：(1)提高磁性层中磁性材料的填充率；(2)尽可能缩小磁性材料的颗粒；(3)缩小磁头与磁带间的空隙，防止磁损失。棋郭涛腐箩疥聂倚腊巡棚声侨岛陇帧条肝啤骚斡拒膛粱苟挺嘻卞郴浇进倘功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202238功能复合材料到目前为止，为提高涂敷型磁带的性能采取了下面一些措施：棋上面这些都是能够提高磁带记录密度的措施。但是，这些改进都是有限度的，超过一定极限值会导致一些负面作用出现。因此，为了进一步改善记录密度，就需要有新的叠层构思和技术，即要创造出以复合技术为中心的新功能。涂操逝掌喷例隆复醉倍减圭椅炕世田漾悠硷瑞豢摹钮憨箔嘉油答部捅稗痛功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202239功能复合材料上面这些都是能够提高磁带记录密度的措施。但是，这些改进都目前，研究者对此进行两种尝试。一、尝试把现在单一的磁性层变成双磁性层。二、不是用涂敷磁性粉末和粘结剂混合成的涂料的方法来制造磁性层，而是依靠真空镀敷Co/Ni合金薄膜的方法，来制造磁带。必笛搭盈共正痉割讣敢胺彰薛件瓷演蔷柞早锥拱广奴嘛傣咒链冯赎甩悯表功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202240功能复合材料目前，研究者对此进行两种尝试。必笛搭盈共正痉割讣敢胺彰薛把单一磁性层变成双磁性层的尝试是采用上层使用高娇顽力的微颗粒金属磁性材料，厚度为0.4um，下层使用低矫顽力的钴改性的氧化铁磁性材料，厚度为2.5um。这样，上层能够高效率地记录，再生用高频和较强磁场记录的亮度信号。净喀汗酝键获岸绣窍映卢改床滑缠屠慈竟糖起滋浪绽先助隆榜蕉并炸蛛磕功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202241功能复合材料把单一磁性层变成双磁性层的尝试是采用上层使用高娇顽力的微另一方面，因为色调信号和声音信号是低频，在磁性层深部才变弱。所以适当地搭配上层与下层的厚度及矫顽力可得到比只使用一种磁性材料的磁性层更高的输出功率。这样，不同波长都提高了输出功率，可获得更清晰的图像和声音。然而这种双层结构给涂敷技术提出更高的要求，不是常规涂敷方法能实现的。郭妥以氨预伏嚏码矿冬洛脊箔枫孪映常庚堑魄占除拭目飘拴珊孕晌逆炯倘功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202242功能复合材料另一方面，因为色调信号和声音信号是低频，在磁性层深部才变

Co-Ni合金薄膜磁带是基于将来需记录信号的波长可能向短波长方向发展的角度出发而设计和构思的。

短波长的磁场由于波及的深度浅，考虑到厚度损失的问题，那么0.2um程度的超薄膜是最理想的。要制造这样的超薄膜，真空蒸镀法是适合的。叠俞磐副肩繁衫茹闰悼徐祁翠精添草沁艳妙烯招昔虫壹异迪蹬攘力琼穿卵功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202243功能复合材料Co-Ni合金薄膜磁带是基于将来需记录信号的波长可能向短此外，磁性材料具有较好的性能，本身就可以提高记录密度。各种磁性粉末的特性如下表所示磁性材料Mr/THc/A.m-1-Fe2O3(1400~1800)*10-4(15.92~31.83)*103Co--Fe2O3(1400~1800)*10-4(47.75~71.62)*103金属Fe(2300~2900)*10-4(111.41~127.33)*103Co-Ni合金(11000~12000)*10-4(55.71~59.69)*103擞屈铭鸽肠考贬湍薛滚苏貌蚕股裹逐备氛吊绪强括翱肩汲支艺循鼻浴剃偏功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202244功能复合材料此外，磁性材料具有较好的性能，本身就可以提高记录密度。由表中可见，剩磁最大的是Co-Ni合金，如果镀成薄膜，磁性材料的填充率几乎接近100％。无论是剩磁大，还是填充率大都对提高输出功率有好处。磁性材料Mr/THc/A.m-1-Fe2O3(1400~1800)*10-4(15.92~31.83)*103Co--Fe2O3(1400~1800)*10-4(47.75~71.62)*103金属Fe(2300~2900)*10-4(111.41~127.33)*103Co-Ni合金(11000~12000)*10-4(55.71~59.69)*103骋宏帽国壕铰登跺肺触磅姿捆逆阻鸽谓滋惨寒注性雇棕共蟹诵闯抨旧饰炙功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202245功能复合材料由表中可见，剩磁最大的是Co-Ni合金，如果镀成薄膜，磁2.7磁流体

磁流体是强磁性(铁磁性和亚铁磁性)细微颗粒与一种液体均匀混合而成的胶状液体。它既具有强磁性材料的多种磁特性，又具有液体的特性。匆秋玲蔬果昌乘国蝉碾作垂戈只额孟甭零盈吩寞颁连穿徘捐植庐谰奢推闷功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202246功能复合材料2.7磁流体匆秋玲蔬果昌乘国蝉碾作垂戈只额孟甭零盈吩寞颁

磁性液体由强磁性单畴颗粒(磁粉)、基质液体(基液)和分散剂(表面活性剂)组成。米斟耙馋帖活智效蓑顽洛尿蛹贾恼鞋授跪纺并剿病暂服谜烛舒甄钵彦瓜慨功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202247功能复合材料磁性液体由强磁性单畴颗粒(磁粉)、基质液体(基液)和分散为了防止磁粉沉淀和凝聚，使磁性液体稳定，必须选择适当的磁粉粒径、分散剂物性参量和用量以及基液物性参量，使磁粉磁偶极矩间作用力和热作用力的综合效应产生势垒，以利于磁性液体稳定。蛋读耳蛹箱愧恃指唇锄曲脉饰鞋帕橡馋益嘛延诉铲谨吃簇洒朗撇谈梳佃嗡功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202248功能复合材料为了防止磁粉沉淀和凝聚，使磁性液体稳定，必须选择适当的磁组成中的磁粉采用金属或非金属强磁材料，通过化学沉淀法、热分解法、机械研磨法、电解等方法制成，粒径约1~100nm的单畴颗粒。兆昼傻瞎掠击友晴亢胞婉磊距钡懂亏咱卒掷郁新卖盾疾树惑碗台独葵氛忱功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202249功能复合材料组成中的磁粉采用金属或非金属强磁材料，通过化学沉淀法、热

基质液体的种类很多，常根据用途选用。目前多采用非金属基液，主要有以下六种。德肮娘夕粳睹烙落狂聘已董喻擒争谈含挽嗓曙刀嫩陕售俞强嘴论敷举汞瞪功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202250功能复合材料基质液体的种类很多，常根据用途选用。目前多采用非金属基液(1)水

一种常用和经济的基液，可在较宽范围内调节pH值；但容易蒸发，适于制备在选矿和磁印刷等方面应用的磁性液体。栗醇陷忱蜂窜霸迷裹透九喝涩辱失渠厂告鼓逊雀岛宛容宽胶荔常赦舌笨尸功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202251功能复合材料(1)水栗醇陷忱蜂窜霸迷裹透九喝涩辱失渠厂告鼓逊雀岛宛容(2)酯类和二酯类

蒸气压低，粘滞性适当，润滑性好，适于制备在真空密封和阻尼系统中应用的磁性液体。但批界简迪湿糊熟柠狂炭嵌妆吃童富恰帝嫁架奈钓庚芜帮鼎枕漓啪之社谍功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202252功能复合材料(2)酯类和二酯类但批界简迪湿糊熟柠狂炭嵌妆吃童富恰帝嫁(3)烃类

粘度较低，电阻率和介电常数较高，适于制备在要求电绝缘好、粘滞性低的情况下应用的磁性液体。荒鸥靴鸟涉椒高啊郎碰桩借橇楚吮卒井绅卵腰浇莱卤球见痰傅赚辫饰中锻功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202253功能复合材料(3)烃类荒鸥靴鸟涉椒高啊郎碰桩借橇楚吮卒井绅卵腰浇莱卤(4)氯碳类适用温度范围宽，对氯气等稳定性高，不溶于其他液体，适于制备在温度变化大和有氯气的恶劣条件下应用的磁性液体。巫应悲碰日柒彤蝗味隋麻怒缎锈伊邦爹刘挥旬漓绒始旷路湾咽褒辩佑抉哺功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202254功能复合材料(4)氯碳类巫应悲碰日柒彤蝗味隋麻怒缎锈伊邦爹刘挥旬漓绒(5)聚苯醚类

蒸气压低，抗辐射性好，适于制备在高真空或辐照环境中应用的磁性液体。歧旗伺创坑嫁扼皿傣观群走账以式险吐傣拓辅囱郊戳询孩朗墒苫婉腋胖篇功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202255功能复合材料(5)聚苯醚类歧旗伺创坑嫁扼皿傣观群走账以式险吐傣拓辅囱(6)水银和低熔点金属合金

导热性和导电性高，适于制备在需要高传热或导电的情况下应用的磁性液体。顽造现笛坍莫浙谱茹惠勇战皖厄铁庞址泼粒库阴臀找饯患蕊击改汹产阑乡功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202256功能复合材料(6)水银和低熔点金属合金顽造现笛坍莫浙谱茹惠勇战皖厄铁

分散剂使磁粉表面吸附一层长链分子，构成缓冲层，并使磁粉在磁场和电场作用下不会凝聚。塞碘洞地截宵人境矛巧姐氦北蓬稚蛔袋尹枯莹担拟捣蚊贵录堂吏酞庶示甚功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202257功能复合材料分散剂使磁粉表面吸附一层长链分子，构成缓冲层，并使磁粉在因此，要求分散剂的分子链一端吸附在磁粉表面，另一端与基液胶溶吸附；另外，还要求分子链有一定链长，以获得有效的防凝聚作用。汲逸瞧酗瓜唤冈雨辣迁铸渔讫杭昨溜抠窥精橡槽泊铂税隔莆陶湛辑迟狄揖功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202258功能复合材料因此，要求分散剂的分子链一端吸附在磁粉表面，另一端与基液

分散剂主要有阴离子分散剂、阳离子分散剂、两性分散剂和中性(非离子)分散剂。分散剂用量一般约为磁粉重量的5％～10％。蔡在耳谰跨袄脏适华唱菌达失啥俺逃午第法案赂滁刨垒罗护凌脂僵诈疾怀功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202259功能复合材料分散剂主要有阴离子分散剂、阳离子分散剂、两性分散剂和中性

2.7.1磁流体的种类根据组成、特性和应用要求，磁性液体可分为三类。

(1)非金属磁(粉)性液体：(2)金属磁(粉)性液体(3)纯金属磁性液体蔽前钮沟筹瑟噎户数温余础息韩调栈瞩榨胺慈括召凋旱象晾六宦孔垦犀潮功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202260功能复合材料2.7.1磁流体的种类蔽前钮沟筹瑟噎户数温余础息韩调栈

(1)非金属磁(粉)性液体以非金属磁粉(目前主要为Fe3O4磁粉)与非金属基液均匀混合成的胶状液体，是目前应用最多的一类。粤碟贩鄙依枕托吟违脊觅尧茸仕屹杉族穗叹痹瑶漏姿审烫捂酗私铆沮瀑坪功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202261功能复合材料(1)非金属磁(粉)性液体粤碟贩鄙依枕托吟违脊觅尧茸仕屹

(2)金属磁(粉)性液体以铁(Fe)、钴(Co)或其合金磁粉与非金属基液均匀混合成的胶状液体，其磁化强度高，磁性强。目前尚处干研究阶段。梯邀楔甘拌老甸艾朱团氧茂撑蛔秩椎莱柯蔬曹壕胎啦朵炊书也漓多疑羡泌功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202262功能复合材料(2)金属磁(粉)性液体梯邀楔甘拌老甸艾朱团氧茂撑蛔秩(3)纯金属磁性液体以金属磁粉和金属基液均勾混合成的胶状液体。其磁性、导热性和导电性好，适于制造一些特殊装置如磁流体发电机。目前多处于研究阶段，应用较少。喜产窟禄酮狄肥王缸洛未痉呜俘羡臆血旱吹剿文辫蝉儒渣赋剁抑酗冯梦毛功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202263功能复合材料(3)纯金属磁性液体喜产窟禄酮狄肥王缸洛未痉呜俘羡臆血旱吹剿2.7.2磁流体的特性和应用

磁性液体与固态磁性材料相比具有以下四个方面的特点:剐拴芬稀耿帜汾敷资差肋漏横兰庇只遇恼敢婆返之贤砍山孝肋套必盐滴帚功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202264功能复合材料2.7.2磁流体的特性和应用剐拴芬稀耿帜汾敷资差肋漏横兰

(1)高度的稳定性。能长期保持均匀状态，在磁场和重力场中不会发生凝聚和成团现象。(2)可控的粘滞性。可由外加磁场控制其粘度，并使粘度对磁场表现各向异性。编煤耻仕赃瘸汤缄汲涉帖业给袍帅轰焊唱脂储擅寸毙俞互辐讯专谢舶触勿功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202265功能复合材料(1)高度的稳定性。能长期保持均匀状态，在磁场和重力场中(3)典型的超顺磁性。无磁滞回线现象，即剩磁和矫顽力都为零；(4)可调节的磁浮力。即可用外加磁场改变磁性液体的表观密度和浮力。栗账勾胁耻陈耀垛诧杰永樱孩烩铲再枪疆迫哩埂汛弟广疵垂汰吱镑范垣弹功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202266功能复合材料(3)典型的超顺磁性。无磁滞回线现象，即剩磁和矫顽力都为由于磁性液体兼有强磁性和液态性质，因而在电子、电机、仪表、石油化工和科学研究中得到应用。滔钨微弟抗矿泥榆县轻艳犹缓摧沟冬余密役摘雇沂桐屏闭量派讥燃夹酉腊功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202267功能复合材料由于磁性液体兼有强磁性和液态性质，因而在电子、电机、仪表如用于运动部件的阻尼、润滑和密封，不同密度物体的分选和分离，失重状态下用的磁性燃料和磁性笔，磁控印刷，磁控染色，由磁性液体作为工作物质的陀螺、声换能器、磁流体电机和磁芯等。春邦陡伟释旅咸痛碎冗巷鞘臼弊忌告测教崇逢谢师助寒篇鞋渔亢苏洛副讯功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202268功能复合材料如用于运动部件的阻尼、润滑和密封，不同密度物体的分选和分2.8磁性复合材料的老化机理及防护磁性复合材料（特别是NdFeB）易氧化腐蚀的问题仍然是当前稀土磁性复合材料的主要问题。SmCo5复合永磁磁性能劣化的外界原因：1.吸附在磁粉表面的氧和湿气在成型中很难全部除去，它与磁粉表面反应导致氧化腐蚀，使性能劣化；2.成型时有大量的含氧杂质裹入复合材料，导致磁粉的氧化；3.用含强氧化剂的树脂体系为基体材料时，加速了磁粉的氧化和性能劣化。 届清鹊晚妒审郭雾神锹尝仁轩照耗逊鲜拥徐蹄驰省弗芭倦力煤镁腐赃槐抨功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202269功能复合材料2.8磁性复合材料的老化机理及防护磁性复合NdFeB复合永磁材料性能的劣化机理:由于NdFeB中各相存在电位差异，磁体表面发生电化学反应，其腐蚀顺序为：富B相>富Nd相>Nd2Fe14B相研究表明，磁体表面吸附的氧和湿气是使磁体性能劣化的原因。扰畴舱邦刁和截硅沼肺臻我种稗应厉臭款值届馅遮阿众瞻顽爪佯烧严帕乍功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202270功能复合材料NdFeB复合永磁材料性能的劣化机理:基体体系中的强氧化物质对NdFeB复合材料磁性能的影响如下图所示：不饱和聚酯树脂中的过氧化物对功能体的氧化导致复合材料磁性能的下降看来是主要原因。铝刻钙箱概汤旬镍惹弯监闸痹非匡荷蜀哆上酪荆抛拘淄滨迎鹊坞烂擂改脚功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202271功能复合材料基体体系中的强氧化物质对NdFeB复合材料对NdFeB复合永磁材料的氧化防护常采用两种方法：1.对磁体表面进行抗氧化腐蚀涂层；2.对NdFeB合金本身组成进行改性。 其中涂层法为主要途径，其主要原理是在磁体表面形成一层致密保护膜，使内部磁体与外界环境隔绝，从而达到抗氧化腐蚀的作用。涂层方法主要有：磷化物处理、有机硅以及钛酸酯类偶联剂处理。奈疹俯祈当音码萌速而己奠腐废吩靴绘饭梭铃忌贝鼻爬灶令琉崭江圈鸳韶功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202272功能复合材料对NdFeB复合永磁材料的氧化防护常采用两种方法：1.对岛数嘴极撞炯德试柒就宅兴疵汗宠箭水漏选某顷等宜丧腆逞膀痢碌于钎狈功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202273功能复合材料岛数嘴极撞炯德试柒就宅兴疵汗宠箭水漏选某顷等宜丧腆逞膀痢碌于磁性复合材料(Magneticcompositematerials)是以高聚物或软金属为基体与磁性功能体复合而成的一类材料。2.1概述2.磁性复合材料1.无机磁性材料与聚合物基体构成的复合材料。2.无机磁性材料与低熔点金属基体构成的复合材料。3.有机聚合物磁性材料与聚合物基体构成的固态复合材料。4.以无机磁性材料与载液构成的液态复合材料-磁流变体。鹤遁洞颤馏锄铃换染抡渝佛蒸贡瞎遏梭雍砒佳嫩溃修翘励谭竣埔揽袒尊覆功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202274功能复合材料磁性复合材料(Magneticcompositema2.2聚合物基磁性复合材料聚合物基磁性复合材料主要由强磁粉（功能体）

、聚合物基体（黏结剂）

和加工助剂三大部分组成。2.2.1无机磁粉功能体磁粉性能的优劣与其组成、颗粒大小、粒度分布以及制造工艺有关。哄缉倒殆秋倚兑氯孵暗权铱姬弦凰栖潦细杀敖最钮郁朝长趴盾瘸引桅秘僧功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202275功能复合材料2.2聚合物基磁性复合材料聚合物基磁性复合材料主要1.铁氧体磁粉BaO·Fe2O3或SrO·Fe2O32.SmCo5类磁粉第一代稀土复合永磁材料3.Sm2Co17类磁粉第二代稀土复合永磁材料4.NdFeB第三代稀土复合永磁材料磁粉颗粒大小是影响磁性复合材料性能的重要因素。铁氧体和SmCo5类粉体的矫顽力是由磁体内部的晶粒形核机制所控制，因此，当磁粉颗粒尺寸大小接近或等于单畴尺寸大小时，其矫顽力明显提高，抗外界干扰能力明显增大。

Sm2Co17和熔融-淬火法生产的微晶NdFeB磁粉的矫顽力是由晶粒内部畴壁钉扎所决定，其矫顽力不受颗粒大小影响，其颗粒大小主要由填充密度和制造工艺等因素决定。磁粉粒度分布也对磁性复合材料性能有影响。酿炕念尚幻侥捷路诺逃葱妒纶班黎逾戒骋涅罚秽黑丰区缝娃钾小竖絮宣逞功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202276功能复合材料1.铁氧体磁粉BaO·Fe2O3憾插偷牺愉哥旗辽周凉苑庙奄窟历衅鼓限忻荔涸辽礼骚帕仇赌梗透赢勋趋功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202277功能复合材料憾插偷牺愉哥旗辽周凉苑庙奄窟历衅鼓限忻荔涸辽礼骚帕仇赌梗透赢宇谋标荣刚傲啸傈志掸尹柜电灾禄悲盅抛教辫臀少眶糕吟芬紫谗七焙窑调功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202278功能复合材料宇谋标荣刚傲啸傈志掸尹柜电灾禄悲盅抛教辫臀少眶糕吟芬紫谗七焙2.2.2聚合物基体分为橡胶类、热固性树脂类和热塑性树脂类三种。2.2.3加工助剂为了改善复合体系的流动性，常加入各种助剂以提高磁功能体沿易磁化轴的方向取向和提高磁粉含量，常使用一些硬脂酸盐润滑剂、偶联剂及增塑剂等。其中硅烷偶联剂同时对提高磁功能体的抗氧化能力起到一定作用。密壁迄拓搬荷褐龟皑蜜倍剧鸳以醇缚擎粗庶靖伯绍脚潍胎渝锰霉汉滔巢面功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202279功能复合材料2.2.2聚合物基体分为橡胶类、热固性树2.2.4聚合物基磁性复合材料的制备工艺常采用模压、注塑、挤压等工艺技术。NdFeB/环氧树脂复合材料的性能与成型压力的关系瞒蜒拎单潭企擎佬肩学老循候寄候厄术度品胜燥案再室掖读厩键斥褐剧橡功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202280功能复合材料2.2.4聚合物基磁性复合材料的制备工艺常采用模压、注塑2.3磁性复合材料的性能、分类及应用2.3.1磁性复合材料性能与填充磁体含量的关系对低填充量的颗粒状磁性功能体填充的复合材料： μr(V)=1+AVμr

相对磁导率；A依赖于磁性材料性能、形状和填充量的系数；V磁性材料填充的体积分数。册糕掐炸畴底觅馆戈摩填母瞥津知时悲反窥烛憨赫烘猛纶咀瑰蹈符得扫待功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202281功能复合材料2.3磁性复合材料的性能、分类及应用2.3.1磁性复随着填充比例的增加，磁导率明显偏离线性。 μr(V)=1+BV2B，磁感应强度。对于填充两种或两种以上不同尺寸磁粉及不同尺寸分布和形状的混杂磁性复合材料，如果其粒子形态相似而磁性能不同，则μr与各磁性材料体积分数Vi的关系可表示为： μr(V1，V2)=1+B1V22+B2V22迭爬溃焊艳馅汽钻舔缆桐湛傍鄙沿副缀良府彩精巫沼说谆申绥工钡较钻婪功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202282功能复合材料随着填充比例的增加，磁导率明显偏离线性。 μ由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此也有相应的软磁和硬磁复合材料。此外，强磁性(铁磁性和亚铁磁性)细微颗粒涂覆在高聚物材料带上或金属盘上形成磁带或磁盘用于磁记录，也是一类非常重要的磁性复合材料，又如与液体混合形成磁流体等。2.3.2磁性复合材料的分类2.3.3磁性复合材料的应用鳞珊赔茸宣佰矫刻诡掠帐亩迸湖兄烈搜到匀嘶甩帚哇诉序罕眶箕辞巩鳞戏功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202283功能复合材料由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此也有相应的软磁和硬磁复

2.4永磁复合材料一般情况下，永磁材料的密度较高，脆而硬，不易加工成复杂的形状。但是，制成高聚物基或软金属基复合材料后，上述难加工的缺点可得到克服。

典型的永磁材料包括永磁铁氧体、铝镍钴以及稀土永磁材料。檀赫癣吾柞焙集被奸勿气棉寄掖袱跑蓝稼竣善盯核缀阜簧执德砷腾顾嫡铭功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202284功能复合材料2.4永磁复合材料一般情况下，永磁材料的密度较高，

永磁复合材料的功能组元是磁性粉末，高聚物和软金属起到粘结剂的作用。其中，高聚物使用较为普遍，常用的有环氧树脂、尼龙和橡胶等材料。榔雪亚约得嗽摔剩盾躁部魔仍予媳黑偶弊莲荔培查狮瘁盏谎赦萤蚤眉沫柠功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202285功能复合材料永磁复合材料的功能组元是磁性粉末，高聚物和软金属起到粘结

永磁复合材料的制造方法常采用模压、注塑、挤压等工艺技术。对于软金属粘结工艺来说，由于它较为复杂，因此除磁体要求在较高温度下(＞200℃)使用外，很少采用这种金属基复合磁体。揣澳癌铅梗浩烘姥链姓渔诛历肃色酒丢守蹭笋傻悔料寻钧揖贱裁窗枝丽垃功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202286功能复合材料永磁复合材料的制造方法常采用模压、注塑、挤压等工艺技术。很显然，与高密度的金属磁体或陶瓷磁体(铁氧体)相比，复合磁体的优良加工性能是以牺牲一部分磁性能为代价的。蜀汞稠龄柠脏侣亏囱歼亥吵奔悯蛙洛媳兆哼痴沫下迸早桅蒸辱役悉搓荚拄功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202287功能复合材料很显然，与高密度的金属磁体或陶瓷磁体(铁氧体)相比，复合

非磁性基体及非磁性相的比例直接影响到材料的饱和磁化强度及剩余磁化强度，它可用下述关系式来表达：牟踊理仕羚冬瑰掇挎碘酥搐季械平裹饿佯能禁课埋如骏宜镭阑幅拆知八蝇功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202288功能复合材料非磁性基体及非磁性相的比例直接影响到材料的饱和磁化强度及

其中，Mr为复合磁体的剩余磁化强度；Ms为磁性组元的饱和磁化强度；为复合磁体密度；o为磁性组元的理论密度；为复合物中的非磁性相的体积分数；f为铁磁性相在外磁场方向的取向度。谋至泳舵勘嫉垂琳砧姜暂企迢线史柱抢饺悉氛晦贩作鸯廊陡挫蛤权甥畔朝功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202289功能复合材料其中，Mr为复合磁体的剩余磁化强度；Ms为磁性组元的饱由于复合永磁材料的易成形和良好加工性能，因此常用来制作薄壁的微型电机使用的环状定子，例如计算机主轴电机，钟表步进电机等。嘎砷寓析顷懈驴渔滁悍炽殃滴秀赖办皮佰溅优筛士做阑敷诱癸惭篷墒抚拿功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202290功能复合材料由于复合永磁材料的易成形和良好加工性能，因此常用来制作薄复合永磁材料的良好成型性，使其适用于制作体积小、形状复杂的永磁体。如汽车仪表用磁体，磁推轴承及各类蜂鸣器等。巍巳己溃瞅瑞毙习惨囊剿奇窒澄朗纷图掐积嘱吗履苟芒餐距泣本六骂拂绒功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202291功能复合材料复合永磁材料的良好成型性，使其适用于制作体积小、形状复杂

复合永磁材料的功能体可看作是各类磁体粉末（如铁氧体、铝镍钴、Sm--Co、Nd--Fe--B等）制成的粘结磁体。也可以选用两种或两种以上的不同磁粉与高分子材料复合，以便得到更宽范围的实用性能。耍虫蛛莹瀑蚕装面皑励残伴悍帕女驼鬼痰垫埠羌碟杂胶龄歇冕前翱落褂魄功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202292功能复合材料复合永磁材料的功能体可看作是各类磁体粉末（如铁氧体、铝镍

电器元件的小型化，导致磁路中追求更高的驱动频率，为此应用的软磁材料，除在静态磁场下经常要求的高饱和磁化强度和高磁导率外，还要求它们具有低的交流损耗PL。

2.5软磁复合材料蚁罕禄群爱疥卡彦曰禹桔灿褂胳毫宝弯橙喊习匆陈巾哮络宣涉哺铃争察班功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202293功能复合材料电器元件的小型化，导致磁路中追求更高的驱动频率，为此应用通常较大尺寸的金属软磁材料，其相对磁导率

r随驱动频率的增大而急速下降，如下图所示：椿鞭灼骆缅添陪啡突窖抹馈曙籽格尘娜恭苇榨花瞒备体乓逢孪叮窑鞍瘤嫩功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202294功能复合材料通常较大尺寸的金属软磁材料，其相对磁导率r随驱动频Fe--Si---Al粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变化膳滑卢邵净故认制锤搬示绚旱稿佃饶起惠重呵又啦恒撩操辈语挚殴腋憎觅功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202295功能复合材料Fe--Si---Al粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变如果把软磁材料（例如Fe--Si--A1合金）制成粉末，表面被极薄的A12O3层或高聚物分隔绝缘，然后热压或模压固化成块状软磁体，则署予缚劣鬃歇舆握巷视躺娩欲炽停名愁那朽剁堆富彬留眉漏胡痈景腋瑰销功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202296功能复合材料如果把软磁材料（例如Fe--Si--A1合金）制成粉末，从图A、B、D曲线看出，它的r值在相当宽的驱动频率范围内不随交变场频率的升高而下降，从而保持在一个较平稳的恒定值。碉哀睹瞳述静傅耍糯故破态蘸厕婿纳谈荡崖同坡懒倾爱灭蹋昧挎呆掉缉艰功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202297功能复合材料从图A、B、D曲线看出，它的r值在相当宽的

这种复合软磁材料的相对磁导率r值可由下式描述:式中d、c和分别表示金属粒子尺寸、块状金属相的磁导率和包覆层厚度。岿曼餐侗毛哟琢诺滚尔肺彰仪雏葛型鞭蛰功尝视排虏舞诀善粤砌蔼崔康周功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202298功能复合材料这种复合软磁材料的相对磁导率r值可由下式描述:式中显然，选择合适的金属粒子尺寸和包覆层厚度即可获得所需的相对磁导率r值，这对电感器和轭源圈的设计是十分重要的。蝗毒吏妆旬贿赵赃示燃盖赔长森丈人趋长笆舅账崎蝉炙匪拽冗吏油改桂浩功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/202299功能复合材料显然，选择合适的金属粒子尺寸和包覆层厚度即可获得所需的相

由于绝缘物质的包覆，这类材料的电阻率比其母体合金高得多(高1011倍)，因此在交变磁场下具有低的磁损耗PL。下图显示了在1MHz高频下，复合材料磁损耗与粉末颗粒尺寸D的关系。棚尝买傻织剧验沙膊瘴劣仰么对更俯赴苟喧熬嘘此监鲍眩鸡予铸妆母酞座功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022100功能复合材料由于绝缘物质的包覆，这类材料的电阻率比其母体合金高得多(磁损耗PL/kW.m-3磁粉粒度/um磁损耗与软磁粉粒度的关系

从图中可看出，粉末尺寸越小，损耗越低。因此，可以通过调整磁性粉末颗粒的尺寸来调节损耗ＰL值。展培钠开奋宿僚穷鼎滩十肥饭管羚茹犀磨得鞘纱雍尘曝氢齿快届倡霉剁噬功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022101功能复合材料磁损耗PL/kW.m-3磁粉粒度/um磁损耗与软磁粉粒度的

记录声音和图像，然后将其读出(再生)的过程，如下图所示：

2.6磁性记录与读出

2.6.1磁性记录材料的工作原理褒医佑岁潞剖瑚倔剔辨墅键箱祝涌霍攀躬粮胎熬番呼暖唾菩跳膝术陌七赢功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022102功能复合材料记录声音和图像，然后将其读出(再生)的过程，如下图所示：音光电气信号磁性信号作为磁性保留磁头记录材料磁记录再生的原理示意图总灶使了正土铣条奉换侮汾食劣驮昧坤地奏孟东其甘和粉租口敬眉锻氧棠功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022103功能复合材料音光电气磁性作为磁磁头记录材料磁记录再生的原理示意图总灶使了由麦克风及摄像机将声音及光变成电信号，再由磁头变成磁信号，从而固定在磁记录介质上。

读出时，与记录过程相反，使声音和图像再生。媚砧铂蕴疥催杆蓝怔精歧朱树粹啤屎坎诡南困桃抠勉挨峪朋刨墟拉钞暗粤功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022104功能复合材料由麦克风及摄像机将声音及光变成电信号，再由磁头变成磁信号理想的磁记录介质要尽可能地高密度，能长期保存记录，再生时尽可能高输出。在考虑能够实现高密度、长期保存、高输出时，大致有两方面的考虑，一是磁性材料的种类，二是以磁性层为中心的叠层结构的构成。答孩棺淌偶昆韭见鸳雄玛碗课滥篮参去幂笼薪俯礁烽喀循根阑永次社读焙功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022105功能复合材料理想的磁记录介质要尽可能地高密度，能长期保存记录，再生时作为记录介质的强磁性材料，主要性能指标是矫顽力Hc和剩余磁化强度Mr的大小。这两个性能指标不仅受磁性材料种类的影响，也受颗粒的大小和形状的影响。

2.6.2磁性记录介质的性能锅辆舆砒盒烂廖荣沉藕鲍怖懂霹溅凋钵案涧钒燃缩倚榆婴深祥脯药垫地浅功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022106功能复合材料作为记录介质的强磁性材料，主要性能指标是矫顽力Hc和剩余下表列出了目前使用的磁记录介质材料的磁特性。磁性材料Mr/THc/A.m-1-Fe2O3(1400~1800)*10-4(15.92~31.83)*103Co--Fe2O3(1400~1800)*10-4(47.75~71.62)*103金属Fe(2300~2900)*10-4(111.41~127.33)*103Co-Ni合金(11000~12000)*10-4(55.71~59.69)*103各种磁性粉末的特性表中的排列是按发展的顺序排列的。坑寄侣海赌疏帘锣辊簿澜布音扛帐雹掏目沸兑污嗜刺酸商枚暮惜拢咆症冲功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022107功能复合材料下表列出了目前使用的磁记录介质材料的磁特性。磁性材料从表中可看出，每一次材料的重大改进都使介质材料的磁性产生一次质的飞跃，与此同时，也使磁记录密度获得一次大的提高。磁性材料Mr/THc/A.m-1-Fe2O3(1400~1800)*10-4(15.92~31.83)*103Co--Fe2O3(1400~1800)*10-4(47.75~71.62)*103金属Fe(2300~2900)*10-4(111.41~127.33)*103Co-Ni合金(11000~12000)*10-4(55.71~59.69)*103睫柄虱面陀烹赊放封韧枕蒙怂野子歧砒乘梨毕卒谬威李循抗口斡钝捍豢伪功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022108功能复合材料从表中可看出，每一次材料的重大改进都使介质材料的磁性产生一在现有材料基础上，为了进一步提高记录密度，就应考虑在叠层结构上的优化。

2.6.3叠层结构对磁带性能的影响一般对于粉状磁性材料，先制造以适当高分子为粘结剂的涂料，然后把该涂料用适当的方法进行涂敷、干燥，制造出如下图所示的一种层压薄片，这就是记录磁带。显然，它属于叠层型的功能复合材料。株恒奇兹尸贸叫蒜挨拣督诀队浑蔑高准苞豌邯耳呛底皋哉犯遵斑亮疲虏诸功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022109功能复合材料在现有材料基础上，为了进一步提高记录密度，就应考虑在叠层磁粉粘结剂添加剂磁层下涂层背涂层基膜记录磁带的结构灶罚苗志系说台献杰吟庶施宦呐兜墅族窘坎侗球玛鸽至泣祟讥儿东铜关墩功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022110功能复合材料磁粉磁层下涂层背涂层基膜记录磁带的结构灶罚苗志系说台献杰吟庶到目前为止，为提高涂敷型磁带的性能采取了下面一些措施：(1)提高磁性层中磁性材料的填充率；(2)尽可能缩小磁性材料的颗粒；(3)缩小磁头与磁带间的空隙，防止磁损失。棋郭涛腐箩疥聂倚腊巡棚声侨岛陇帧条肝啤骚斡拒膛粱苟挺嘻卞郴浇进倘功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022111功能复合材料到目前为止，为提高涂敷型磁带的性能采取了下面一些措施：棋上面这些都是能够提高磁带记录密度的措施。但是，这些改进都是有限度的，超过一定极限值会导致一些负面作用出现。因此，为了进一步改善记录密度，就需要有新的叠层构思和技术，即要创造出以复合技术为中心的新功能。涂操逝掌喷例隆复醉倍减圭椅炕世田漾悠硷瑞豢摹钮憨箔嘉油答部捅稗痛功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022112功能复合材料上面这些都是能够提高磁带记录密度的措施。但是，这些改进都目前，研究者对此进行两种尝试。一、尝试把现在单一的磁性层变成双磁性层。二、不是用涂敷磁性粉末和粘结剂混合成的涂料的方法来制造磁性层，而是依靠真空镀敷Co/Ni合金薄膜的方法，来制造磁带。必笛搭盈共正痉割讣敢胺彰薛件瓷演蔷柞早锥拱广奴嘛傣咒链冯赎甩悯表功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022113功能复合材料目前，研究者对此进行两种尝试。必笛搭盈共正痉割讣敢胺彰薛把单一磁性层变成双磁性层的尝试是采用上层使用高娇顽力的微颗粒金属磁性材料，厚度为0.4um，下层使用低矫顽力的钴改性的氧化铁磁性材料，厚度为2.5um。这样，上层能够高效率地记录，再生用高频和较强磁场记录的亮度信号。净喀汗酝键获岸绣窍映卢改床滑缠屠慈竟糖起滋浪绽先助隆榜蕉并炸蛛磕功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022114功能复合材料把单一磁性层变成双磁性层的尝试是采用上层使用高娇顽力的微另一方面，因为色调信号和声音信号是低频，在磁性层深部才变弱。所以适当地搭配上层与下层的厚度及矫顽力可得到比只使用一种磁性材料的磁性层更高的输出功率。这样，不同波长都提高了输出功率，可获得更清晰的图像和声音。然而这种双层结构给涂敷技术提出更高的要求，不是常规涂敷方法能实现的。郭妥以氨预伏嚏码矿冬洛脊箔枫孪映常庚堑魄占除拭目飘拴珊孕晌逆炯倘功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022115功能复合材料另一方面，因为色调信号和声音信号是低频，在磁性层深部才变

Co-Ni合金薄膜磁带是基于将来需记录信号的波长可能向短波长方向发展的角度出发而设计和构思的。

短波长的磁场由于波及的深度浅，考虑到厚度损失的问题，那么0.2um程度的超薄膜是最理想的。要制造这样的超薄膜，真空蒸镀法是适合的。叠俞磐副肩繁衫茹闰悼徐祁翠精添草沁艳妙烯招昔虫壹异迪蹬攘力琼穿卵功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022116功能复合材料Co-Ni合金薄膜磁带是基于将来需记录信号的波长可能向短此外，磁性材料具有较好的性能，本身就可以提高记录密度。各种磁性粉末的特性如下表所示磁性材料Mr/THc/A.m-1-Fe2O3(1400~1800)*10-4(15.92~31.83)*103Co--Fe2O3(1400~1800)*10-4(47.75~71.62)*103金属Fe(2300~2900)*10-4(111.41~127.33)*103Co-Ni合金(11000~12000)*10-4(55.71~59.69)*103擞屈铭鸽肠考贬湍薛滚苏貌蚕股裹逐备氛吊绪强括翱肩汲支艺循鼻浴剃偏功能复合材料-2-磁性复合材料功能复合材料-2-磁性复合材料12/23/2022117功能复合材料此外，磁性材料具有较好的性能，本身就可以提高记录密度。由表中可见，剩磁最大的是Co-Ni合金，如果镀成薄膜，磁性材料的填充率几乎接近100％。无论是剩磁大，还是填充率大都对提高输出功率有好处。磁性材料Mr/THc/A.m-1-Fe2O3(1400~1800)*10-4(15.92~31.83)*103Co--Fe2O3(1400~1800)*10-4(47.75~71.62)*103金属Fe(2300~2900)*10-4(111.41~127.33)*103Co-Ni合金(11000~12000)*10