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。
07.06.2020
功能复合材料
3
07.06.2020
功能复合材料
4
07.06.2020
功能复合材料
07.06.2020
功能复合材料
25
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。
07.06.2020
功能复合材料
26
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。
5
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。
07.06.2020
07.06.2020
功能复合材料
17
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。
07.06.2020
功能复合材料
18
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。
μr(V) = 1 + A V
μr 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。
07.06.2020
功能复合材料
8
随着填充比例的增加，磁导率明显偏离线性。
μr(V) = 1 + B V 2 B，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
07.06.2020
功能复合材料
36
磁层
磁粉 粘结剂 添加剂
下涂层
基膜
背涂层
记录磁带的结构
07.06.2020
功能复合材料
37
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。
07.06.2020
功能复合材料
23
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。
07.06.2020
功能复合材料
24
这种复合软磁材料的相对磁导率r值可 由下式描述:
r(cd)/d (2c)
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。
07.06.2020
功能复合材料
20
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：
07.06.2020
功能复合材料
21
Fe--Si---Al粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变化
07.06.2020
功能复合材料
22
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
BaO ·Fe2O3或SrO ·Fe2O3 第一代稀土复合永磁材料 第二代稀土复合永磁材料 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。
表中的排列是按发展的顺序排列的。
07.06.2020
功能复合材料
34
磁性材料
-Fe2O3 Co- -Fe2O3 金属Fe Co-Ni 合金
Mr/T (1400~1800)*10-4 (1400~1800)*10-4 (2300~2900)*10-4 (11000~12000)*10-4
Hc/A.m-1 (15.92~31.83)*103 (47.75~71.62)*103 (111.41~127.33)*103 (55.71~59.69)*103
43
32
2.6.2 磁性记录介质的性能
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。
07.06.2020
功能复合材料
33
下表列出了目前使用的磁记录介质材料的磁
特性。
各种磁性粉末的特性
磁性材料
-Fe2O3 Co- -Fe2O3 金属Fe Co-Ni 合金
07.06.2020
功能复合材料
42
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。
07.06.2020
功能复合材料
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。
07.06.2020
功能复合材料
19
2.5 软磁复合材料
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. 磁性复合材料
2. 1 概述
磁性复合材料(Magnetic composite materials)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。
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。
28
2.6 磁性记录与读出 2.6.1 磁性记录材料的工作原理
记录声音和图像，然后将其读出(再生) 的过程，如下图所示：
07.06.2020
功能复合材料
29
音光
电气 信号
磁性 信号
磁头
作为磁 性保留
记录材料
07.06.2020
磁记录再生的原理示意图
功能复合材料
Байду номын сангаас
30
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。
07.06.2020
功能复合材料
31
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。
07.06.2020
功能复合材料
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。
07.06.2020
功能复合材料
27
从图中可看
出，粉末尺寸越
磁 损
小，损耗越低。 耗
PL/kW.m-3
因此，可以 通过调整磁性粉 末颗粒的尺寸来 调节损耗ＰL值。
磁粉粒度/ um 磁损耗与软磁粉粒度的关系
07.06.2020
功能复合材料
体积分数V i 的关系可表示为：
μr(V1，V2) = 1 + B1V2 2+ B2V2 2
07.06.2020
功能复合材料
9
2.3.2 磁性复合材料的分类
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。
Mr/T (1400~1800)*10-4 (1400~1800)*10-4 (2300~2900)*10-4 (11000~12000)*10-4
Hc/A.m-1 (15.92~31.83)*103 (47.75~71.62)*103 (111.41~127.33)*103 (55.71~59.69)*103
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。
07.06.2020
功能复合材料
40
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。
07.06.2020
功能复合材料
38
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。
07.06.2020
功能复合材料
39
目前，研究者对此进行两种尝试。
07.06.2020
功能复合材料
1
2. 2 聚合物基磁性复合材料