一、磁性材料的定义

       磁性材料具有磁有序的强磁性物质，广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。

       磁性是物质的一种基本属性。物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。

       磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。

       磁性材料按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。

二、磁性材料的主要种类

       1、永磁材料： 经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高，矫顽力BHC(即抗退磁能力)强，磁能积(BH)(即给空间提供的磁场能量)大。相对于软磁材料而言，它亦称为硬磁材料。

       永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。

       ①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要品种有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)；烧结合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后两种中BHC较低者亦称半永磁材料。②铁氧体类：主要成分为MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等复合组分。③金属间化合物类：主要以MnBi为代表。

       永磁材料有多种用途，①基于电磁力作用原理的应用主要有：扬声器、话筒、电表、按键、电机、继电器、传感器、开关等。②基于磁电作用原理的应用主要有：磁控管和行波管等微波电子管、显像管、钛泵、微波铁氧体器件、磁阻器件、霍尔器件等。③基于磁力作用原理的应用主要有：磁轴承、选矿机、磁力分离器、磁性吸盘、磁密封、磁黑板、玩具、标牌、密码锁、复印机、控温计等。其他方面的应用还有：磁疗、磁化水、磁麻醉等。

       根据使用的需要，永磁材料可有不同的结构和形态。有些材料还有各向同性和各向异性之别。 它的功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此，对这类材料要求有较高的磁导率和磁感应强度，同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。与永磁材料相反，其Br和BHC越小越好，但饱和磁感应强度Bs则越大越好。

       2、软磁材料： 功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此，对这类材料要求有较高的磁导率和磁感应强度，同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。与永磁材料相反，其Br和BHC越小越好，但饱和磁感应强度Bs则越大越好。

        软磁材料大体上可分为四类。①合金薄带或薄片：FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等。②非晶态合金薄带：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以适当的Si、B、P和其他掺杂元素,又称磁性玻璃。③磁介质（铁粉芯）:FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基铁和铁氧体等粉料，经电绝缘介质包覆和粘合后按要求压制成形。④铁氧体：包括尖晶石型──M O·Fe2O3 (M 代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等),磁铅石型──Ba3Me2Fe24O41(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其复合组分)。 软磁材料的应用甚广，主要用于磁性天线、电感器、变压器、磁头、耳机、继电器、振动子、电视偏转轭、电缆、延迟线、传感器、微波吸收材料、电磁铁、加速器高频加速腔、磁场探头、磁性基片、磁场屏蔽、高频淬火聚能、电磁吸盘、磁敏元件(如磁热材料作开关)等。

       3、旋磁材料：具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收、场移、相移、双折射和自旋波等效应。据此设计的器件主要用作微波能量的传输和转换，常用的有隔离器、环行器、滤波器(固定式或电调式)、衰减器、相移器、调制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展中的磁表面波和静磁波器件(见微波铁氧体器件)。常用的材料已形成系列，有Ni系、Mg系、Li系、YlG系和BiCaV系等铁氧体材料;并可按器件的需要制成单晶、多晶、非晶或薄膜等不同的结构和形态。

       4、压磁材料： 这类材料的特点是在外加磁场作用下会发生机械形变，故又称磁致伸缩材料，它的功能是作磁声或磁力能量的转换。常用于超声波发生器的振动头、通信机的机械滤波器和电脉冲信号延迟线等，与微波技术结合则可制作微声(或旋声)器件。由于合金材料的机械强度高，抗振而不炸裂，故振动头多用Ni系和NiCo系合金;在小信号下使用则多用Ni系和NiCo系铁氧体。非晶态合金中新出现的有较强压磁性的品种，适宜于制作延迟线。不过压磁材料的生产和应用远不及前面的材料。

（1）永磁材料

       永磁材料又称“硬磁材料”，经过外部磁场磁化后，能长时间保持恒定磁性的磁性材料。相比于软磁材料，剩磁感应强度高、矫顽力强、磁能积大，因此具有较强的稳定性、抗退磁性、抗温性。永磁材料主要包含磁致伸缩材料、永（硬）磁合金、永（硬）磁陶瓷、粘结（硬）磁材料及其他（永）硬磁材料，以及马氏体钢（T.1类）等应用较少的其他（永）硬磁材料：

       磁致伸缩合金是一种饱和磁致伸缩程度较大的合金，主要化学组成成分为铁、铽、镝，是通过压缩、拉伸，可使电磁能与机械能相互转换的材料。磁致伸缩材料具有感知磁场和产生驱动的功能，是一种带有智能性的功能性磁性材料，广泛用于超声波器件，回声器件、机械滤波器、混频器、压力传感器以及超声延迟线等产品。

       永（硬）磁合金指经充磁后，在撤掉外磁场时仍能保留较高剩磁的磁性合金，其不但具有高的硬度和力学性能，且具备抗去磁能力强、矫顽力值高、磁性“硬”等特点，因而又称硬磁合金，主要包括铝镍铁钴钛合金、铁钴钒铬合金、稀土钴合金、铁铬钴合金、稀土铁硼合金。永（硬）磁合金多用于机电设备和装置、声波换能器、磁力机械等设备制造。

       永（硬）磁陶瓷主要是指永（硬）磁铁氧体，一种主要以SrO或BaO及Fe2O3为原料制造而成的永磁磁铁。与其他永磁磁铁相比，铁氧体磁铁坚硬且脆，磁能较低。但是它不易退磁不易腐蚀，生产工艺简单且价格低廉，目前主要用于旋转电机、扬声器、吸持装置和玩具的生产制造。

       粘结（硬）磁材料是一种复合材料，主要是由胶合在树脂基体中的永（硬）磁粉末组成的，主要包括粘结永（硬）磁铁氧体、粘结铝镍钴铁钛磁体、粘结稀土钴磁体、粘结钕铁硼磁体、粘结永磁铁氧体。粘结（硬）磁材料的性能主要取决于永（硬）磁粉末和基体材料的类型以及填充系数和各向异性的取向度。与烧结材料相比，尽管其磁性性能较低，但却拥有良好的经济效益，并且因其具备良好的机械性能，能够生产出各类不同形状的材料。

（2）软磁材料

       软磁材料是电力、电子信息等产业的基础材料之一，具有磁电转换的特殊功能，因其具有磁滞损耗小、高磁导率、低矫顽力、饱和磁感应强度高等特点，广泛应用于电能变换、抗电磁干扰、无线充电、近场通讯等领域，在新能源汽车、新能源发电、消费电子、工业电子、通讯、云端服务、计算机以及航空航天等行业也有着大量应用。软磁材料主要包括金属系软磁、铁系及钢系软磁、非晶软磁和粉末冶金工艺型软磁等四类主要材料：

       金属软磁材料是由金属和合金软磁，通过特殊工艺加工生产出来的材料，也是最早的软磁材料，主要包括铁镍软磁合金、铁钴软磁合金、其他类软磁合金。主要用于制作变压器、发电机、继电器等器材以及逆变器电感元件。

       铁系软磁材料以铁为基本元素成分，通常被称为“工业纯铁”或“磁性软铁”，其具有稳定的剩磁性、矫顽力、磁极化强度等磁性材料特点，因此能够生产出稳定用途的磁性材料，目前主要用于直流继电器、扬声器、电磁铁、磁性离合器等设备的制造；钢系软磁材料因其具备碳、硅等较为硬核的化学元素，主要包括低碳软钢系软磁、硅钢系软磁及其他钢系软磁材料，因其在产品生产过程中能够灵活设计矫顽力、电阻率等物理参数，通常是作为磁离合器、磁极靴、步进电机的主要磁性原材料。

       粉末冶金工艺生产的软磁材料主要包括软磁铁氧体、烧结软磁材料、粉末成型材料，主要功能为在电子系统中对电磁信号进行隔离和吸收，可用于制作各种电子变压器、电感器、滤波器(EMI)等。

       非晶软磁材料，业界俗称“金属玻璃”，主要包括铁基、镍基、钴基三种材料类型。相对于普通的软磁材料，非晶软磁合金具有低矫顽力、高磁导率、高电阻率、耐高温腐蚀和高韧性等优异特性，这类材料主要用于变压器、互感器、电感材料等设备的生产。

三、磁性材料的应用——变压器

       磁性材料是生产、生活、国防科学技术中广泛使用的材料。如制造电力技术中的各种电机、变压器，电子技术中的各种磁性元件和微波电子管，通信技术中的滤波器和增感器，国防技术中的磁性水雷、电磁炮，各种家用电器等。此外，磁性材料在地矿探测、海洋探测以及信息、能源、生物、空间新技术中也获得了广泛的应用。 

       磁性材料的用途广泛。主要是利用其各种磁特性和特殊效应制成元件或器件；用于存储、传输和转换电磁能量与信息，或在特定空间产生一定强度和分布的磁场；有时也以材料的自然形态而直接利用(如磁性液体)。磁性材料在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用。

       假如把每个国家每年生产、使用的磁性材料进行统计，每个国家每人每年所使用的磁性材料都表征着这个国家的现代化程度，科学家用磁性材料的应用来表示这个国家现代化的程度。所以磁性材料的研发与国家发展息息相关。