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什么是磁性材料？

以磁科學進行研究的創始者當數吉爾伯特，后經安笛卡爾、奧斯特、安培、麥克斯韋、法拉第等人開創性的發現和發明，初步奠定了磁學科學的基礎。

從1900年到1930年，先后確立了金屬電子論、順磁性理論、分子磁場、磁疇概念、X射線衍射分析、原子磁矩、電子自旋、波動力學、鐵磁性理論、金屬電子量子論等相關的理論。從而形成了完整的磁學科學體系。在此后的20~30年間，出現了種類繁多的磁性材料。

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磁性材料的分類

磁性材料可以按矯頑力大小分為軟磁材料和半硬磁材料和硬磁材料。軟磁材料，指的是當磁化發生在矯頑力不大于1000A/m，這樣的材料稱為軟磁體。典型的軟磁材料，可以用最小的外磁場實現最大的磁化強度。軟磁材料（soft magnetic material）具有低矯頑力和高磁導率的磁性材料。軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工設備和電子設備中。應用最多的軟磁材料是硅鋼片以及各類軟磁鐵氧體。

軟磁材料用于制造發電機和電動機的定子和轉子；變壓器、電感器、電抗器、繼電器和鎮流器的鐵芯；計算機磁芯; 磁記錄的磁頭與磁介質；磁屏蔽；電磁鐵的鐵芯、極頭與極靴；磁路的導磁體等。它們是電機工程、無線電、通訊、計算機、家用電器和高新技術領域的重要功能材料。軟磁材料制造的設備與器件大多數是在交變磁場條件下工作，要求其體積小、重量輕、功率大、靈敏度高、發熱量小、穩定性好、壽命長。

純鐵和低碳鋼

含碳量低于0.04%，包括電磁純鐵、電解鐵和羰基鐵。其特點是飽和磁化強度高，價格低廉，加工性能好；但其電阻率低、在交變磁場下渦流損耗大，只適于靜態下使用，如制造電磁鐵芯、極靴、和揚聲器磁導體、磁屏蔽罩等。

鐵硅系合金

含硅量 0.5% ～ 4.8%，一般制成薄板使用，俗稱硅鋼片。在純鐵中加入硅后，可消除的磁性隨使用時間而變化的現象。隨著硅含量增加，熱導率降低，脆性增加，熱導率下降，但其電阻率和磁導率高，矯頑力和渦流損耗減小，從而可應用到交流領域，制造電機、變壓器、繼電器、互感器等的鐵芯。

鐵鋁系合金

含鋁6%～16%，具有較好的軟磁性能，磁導率和電阻率高，硬度高、耐磨性好，但性脆，主要用于制造小型變壓器、繼電器等的鐵芯和磁頭、超聲換能器等。

鐵硅鋁系合金

在二元鐵鋁合金中加入硅獲得。其硬度、飽和、磁導率和電阻率都較高。缺點是磁性能對成分起伏敏感，脆性大，加工性能差。主要用于音頻和視頻磁頭。

鎳鐵系合金

鎳含量30%～90%，又稱坡莫合金，通過合金化元素配比和適當工藝，可控制磁性能，獲得高導磁、恒導磁、矩磁等軟磁材料。其塑性高，對應力較敏感，可用作脈沖變壓器材料、電感鐵芯和功能磁性材料。

鐵鈷系合金

鈷含量27%～50%。具有較高的飽和磁化強度，電阻率低。適于制造極靴、電機轉子和定子、小型變壓器鐵芯等。

軟磁鐵氧體

非金屬亞鐵磁性軟磁材料。電阻率高（10-2～1010Ω·m ），飽和磁化強度比金屬低，價格低廉，廣泛用作電感元件和變壓器元件。

非晶態軟磁合金

一種無長程有序、無晶粒合金，又稱金屬玻璃，或稱非晶金屬。其磁導率和電阻率高，矯頑力小，對應力不敏感，不存在由晶體結構引起的磁晶各向異性，具有耐蝕和高強度等特點。此外，其居里點比晶態軟磁材料低得多，電能損耗大為降低，是一種正在開發利用的新型軟磁材料。

超微晶軟磁合金

20世紀80年代發現的一種軟磁材料。由小于50納米左右的結晶相和非晶態的晶界相組成，具有比晶態和非晶態更好的綜合性能，不僅磁導率高、矯頑力低、鐵損耗小，且飽和磁感應強度高、穩定性好。現主要研究的是鐵基超微晶合金。

永磁材料又稱硬磁材料。一經磁化即能保持恒定磁化強度的材料。具有寬磁滯回線、高矯頑力和高剩磁。實用中，永磁材料工作于深度磁飽和及充磁后磁滯回線的第二象限退磁部分。主要利用永磁體在氣隙產生足夠強的磁場，利 用磁極與磁極的相互作用，磁場對帶電物體或離子或載電流導體的相互作用來做功，而實現能量轉換。永磁材料已纖在通訊、自動化、音像、計算機、電機、儀器儀表、石油化工、磁分離、磁生物、磁醫療與健身器械、玩具等技術領域得到廣泛的應用。

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全球磁性材料頂尖企業

（1）德國VAC公司—提供整套磁性技術方案；

（2）美國萊爾德電子材料集團—設計和制造電磁屏蔽材料和無線天線產品，在中國擁有8家大型生產制造企業；

（3）美國阿諾德磁技術公司—多品種的磁性材料和部件供應商，在深圳設立制造中心；

（4）美磁公司—高性能軟磁材料生產供應商；

（5）日本TDK公司；

（6）日本住友金屬株式會社日立金屬—全球最大的高性能永磁材料生產商；

（7）橫店東磁；

（8）天通磁業；

（9）領益智造；

（10）中科三環

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磁性材料的市場、機遇、挑戰

我國磁性材料的生產在國際上占有重要的地位。其中, 永磁鐵氧體的產量達11×104t，居世界首位；軟磁鐵氧體產量4×104t，居世界前列；稀土永磁產量4300t，居世界第二。但是，目前我國生產的磁性材料基本上是低性能、低附加值材料,與發達國家存在較大的差距，產值與產量不相稱。

我國磁性材料行業的問題：(1) 企業經濟規模有待提高。(2) 磁性產品檔次有待提高——在國際市場上，30 %的高檔產品占市場銷售額的70%。我國產品比國際市場價格低50%以上。(3) 生產工藝和設備相對落后。(4) 磁性產品缺少應用開發。

我國稀土資源、產業的一些亟待解決的問題：美國一份報告統計顯示，中國稀土儲量占全球的36%，產量則占世界產量的97%。與之形成鮮明對比的是，美國2009年的稀土儲量占世界13%，而產量為零；俄羅斯儲量占世界19%，產量為零。

（1）中國稀土生產規模和生產量世界第一、出口量第一，但中國卻沒有稀土定價權。銷售粗加工、低附加值、惡性競爭，“黃金”賣“蘿卜”價。

（2）在全球產業鏈上，中國長期以來淪為發達國家廉價的初級產品供應商，特別是在稀土新材料領域，中國幾乎沒有自主知識產權，不少稀土企業維持在微利和虧損的邊緣。NbFeB燒結永磁體、粘結永磁體。

（3）中國稀土開發浪費和環境污染現象嚴重，稀土生產現狀難以持續下去，占世界稀土資源比例已下降。

（4）中國稀土被西方廣泛應用于軍工等行業，是高科技產品和武器的關鍵原材料，稀土再廉價也不會被西方國家打入貿易傾銷黑名單；可是，西方國家卻在高科技產品對華限制出口，尤其在高科技軍售方面長期實施禁運。

審核編輯 ：李倩