《磁性材料》课件.ppt

*************************************铝镍钴永磁合金成分Al(8-12%),Ni(14-28%),Co(5-35%),Cu(2-6%),Fe(余量)Br(T)0.6-1.3Hc(kA/m)40-160(BH)max(kJ/m3)10-80Tc(°C)800-850密度(g/cm3)6.9-7.3特点温度稳定性好,耐腐蚀,加工性能好主要应用仪表仪器,测量装置,传统扬声器铁氧体永磁材料成分与结构主要成分为SrFe??O??或BaFe??O??，六方晶系铁氧体性能特点中等磁性能，高电阻率，优异的价格性能比制备工艺陶瓷工艺，粉末冶金，压制成型，烧结主要应用电机，扬声器，磁选设备，磁性玩具稀土永磁材料：钐钴成分与类型钐钴永磁材料是第一代高性能稀土永磁材料，主要有两种类型：SmCo?：含Sm约33-36wt%，一代钐钴Sm?Co??：实际成分为Sm(Co,Fe,Cu,Zr)???，二代钐钴二代钐钴材料通常掺杂Fe、Cu、Zr等元素以优化性能。性能特点钐钴永磁的主要优势：高矫顽力：640-2000kA/m高剩磁：0.85-1.1T高磁能积：140-240kJ/m3优异的温度稳定性：温度系数小于0.04%/°C最高工作温度可达350°C良好的抗腐蚀性能与钕铁硼相比，钐钴的最大优势在于高温性能和稳定性。稀土永磁材料：钕铁硼1984发明年份由日本住友特殊金属和美国通用汽车公司几乎同时发明56磁能积最大值(MGOe)商业化生产的最高能级永磁材料180k矫顽力(A/m)高矫顽力品级材料的典型值1.4剩磁(T)钕铁硼永磁的典型剩余磁感应强度磁记录材料：原理和分类磁记录基本原理通过写入头产生的磁场使记录材料产生局部磁化，实现信息存储垂直磁记录磁化方向垂直于介质表面，提高记录密度，应用于现代硬盘热辅助磁记录结合激光加热技术，暂时降低矫顽力，解决超顺磁极限问题磁带和磁盘材料早期磁带材料铁粉和γ-Fe?O?磁带，饱和磁化强度低，存储密度有限。主要应用于早期录音带和第一代计算机存储。1950-1960年代主流。金属颗粒磁带Fe、Co、Ni金属颗粒磁带，提高了饱和磁化强度和矫顽力。应用于高级录音带、视频带和数据备份。1970-1990年代广泛使用。硬盘记录材料从CoCrTa合金到CoCrPt多层膜，实现从面内记录到垂直记录的转变。记录密度不断提高，当前主流硬盘记录介质。1990年代至今。纳米颗粒记录材料FePtL10相有序纳米颗粒，超高磁晶各向异性能，用于超高密度热辅助磁记录。代表未来发展方向，仍在研发阶段。磁光记录材料工作原理磁光记录结合了磁记录和光记录技术，利用磁光克尔效应和热磁效应实现信息存储与读取。写入过程：激光束加热材料至接近居里温度，同时施加外磁场实现局部磁化。读取过程：利用磁光克尔效应，偏振光通过磁化区域后，偏振面发生旋转，通过检测旋转角度读取信息。材料组成常见磁光记录材料包括：稀土-过渡金属非晶合金(RE-TM)，如TbFeCo、GdFeCo等，具有垂直磁各向异性和适中的居里温度；磁性石榴石，如Bi:YIG(铋取代钇铁石榴石)，具有较大的法拉第旋转角；磁性半导体，如EuO、CdCr?Se?等，在特定波长具有较大的磁光效应。多层膜结构通常包括反射层、介电层、记录层和保护层。性能与应用磁光记录材料的关键性能指标包括：磁光克尔转角（越大越好）；居里温度（决定写入功率）；矫顽力（影响稳定性和写入难度）；热导率（影响写入速度和分辨率）；耐腐蚀性（影响使用寿命）。磁光记录曾广泛应用于MO光盘，如MiniDisc和可重写光盘。虽然在消费市场已被其他技术替代，但在特殊领域如高可靠性长期数据存档、极端环境数据存储等仍有应用。巨磁阻效应和材料1发现1988年，Fert和Grünberg分别发现了巨磁阻效应(GMR)，2007年获得诺贝尔物理学奖2原理铁磁/非磁性/铁磁多层结构中，相邻铁磁层磁化方向发生变化导致电阻显著变化3商业化1997年，IBM推出首款基于GMR的硬盘读取头，实现存储容量的爆炸性增长4发展GMR技术不断改进，出现自旋阀等结构，为自旋电子学奠定基础隧道磁阻效应和材料隧道磁阻效应原理隧道磁阻效应(TMR)是指在铁磁/绝缘层/铁磁结构中，两铁磁层的相对磁化方向影响电子通过绝缘层的隧穿概率，从而导致电阻变化的现象。当两铁磁层磁化方向平行时，电阻最小；反平行时，电阻最大。TMR比值定义为ΔR/R=(RAP-RP)/RP，其中RAP和RP分别为反平行和平行