磁性材料的研究和发展趋势

第$$卷第$期!""$年(月山东大学学报（工学版）

（M9X09MMU09X7N0M9NM）1T8U9/ETV7L/9WT9X890YMU70-;Y@I)$$9@)$

1J4)!""$

文章编号：（!""$）&(’!#$%(&"$#"!!+#",

磁性材料的研究和发展趋势

毕见强，孙康宁，尹衍升

（山东大学

材料科学与工程学院

材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室

济南

!+""(&）

山东省工程陶瓷重点实验室，山东

摘要：介绍了磁性材料的种类和发展过程，并在此基础上阐述了磁性材料的研究进展、性能及应用，展望了其发展趋势和今后的研究开发的重点)

关键词：磁性材料；磁能积；矫顽力；性能中图分类号：-.$

文献标识码：/

!"#$#%#&$’"&())#*#+,-.(/0$#(),12&/(#0.’2&0#$.&+%

.01234#52346，789:346#4246，;09;34#<=>46

（7=34?@46842A>B<2CD:>DE3F@GH3C>B23IE25J2?7CBJKCJB>34?L>B>?2CD@GM?JK3C2@@H242<CBD，:>DE3F@GM46)

N>B3O2K<@G7=34?@46PB@A24K>，7K=@@I@GH3C>B)7K2)34?M46)，7=34?@46842A)，12434!+""(&，N=243）34%0$&’0：-=>Q24?<34?CB>4?<@G?>A>I@RO>4C@GO364>C2KO3C>B23I<3B>24CB@?JK>?)PB@R>BC2><34?3RRI2K3#C2@43B>RB><>4C>?34?RB@<R>KC>?))

5#67,$)%：O364>C2KO3C>B23I<；O364>C2K>4>B6DRB@?JKC；K@>BA2A2CD；RB@R>BC2><

的组成部分))特别是纳米磁性材料在信息技术领域

!引言

磁性材料是功能材料的重要分支，利用磁性材

日益显示出其重要性，!"""年美国前总统克林顿向国会提出增加纳米科技经费的主要依据之一就是巨磁电阻效应器件所显示出来的巨大经济效益和社会效益)从而使磁性材料的研究成为世界各国科学家

［&，!］

们探索的热点之一))

料制成的磁性元器件具有转换、传递、处理信息、存储能量、节约能源等功能，广泛地应用于能源、电信、自动控制、通讯、家用电器、生物、医疗卫生、轻工、选矿、物理探矿、军工等领域，尤其在信息技术领域已成为不可缺少的组成部分)信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能、数字化、智能化方向发展，从而对磁性材料提出了更高的标准，要求磁性材料制造的元器件不仅大容量、小型化、高速度，而且具有可靠性、耐久性、抗振动和低成本的特点)并以应用磁学为技术理论基础，与其他科学技术相互渗透、交叉、相互联系，成为现代高新技术群体中不可缺少

收稿日期：!""!#"$#!%

基金项目：本文获得国家自然科学基金资助（编号：&$"&’"!(%）)

自!"世纪+"年代以来，全球磁性材料的产值和产量几乎每隔&"年就翻一番，目前世界磁性材料市场已超过!""亿美元，成为现代社会和工业发展产值如表&所的基石)全球及中国磁性材料的产量、示)

如表&所示，我国磁性材料的生产在国际上占有重要的地位)其中，永磁铁氧体的产量达&)&S&"+C，居世界首位；软磁铁氧体产量,S&",C，居世界前列；稀土永磁产量,$""C，居世界第二)根据中国工程

作者简介：毕见强（&%(%*），男，讲师，在读博士)主要从事块体纳米材料的研究)万方数据　

>><山东大学学报（工学版）第""卷

#$%&’!项

全球全球中国中国

［"］

表!全球及中国磁性材料的产量、产值统计表

［"］

#(’)*+,*+$-.,/).*0+1)-2$&*’)34$5-’+104$+’/1$&61-%)+(7(1-$$-.+(’8)/&.

目

金属软磁合金<=:!?!=:!?

软磁铁氧体>>!?;@:!@!

永磁铁氧体"?><!!>@>

稀土永磁!@>A!<:@;"!@=

铝镍钴永磁:@=>@=:@>:@?

合计

产量9!:;+产值9亿美元产量9!:;+产值9亿美元

A"B>!!B<>!

院的专项调查和预测，我国>::?年磁性材料的需求并已进入规模生产@预计“十五”期间达;;;JK94"，

量：永磁铁氧体!?C!:;+，软磁铁氧体<C!:;+，稀土永磁=:::—!::::+@但是，目前我国生产的磁性材料基本上是低性能水平的材料，与世界先进水平存在较大的差距@

!磁性材料的研究和发展趋势

磁性材料的发展经历了从无机到有机、固态到

液态、宏观到介观、电子磁有序到核磁有序强磁材料、单一型到复合型，并且显现出优异的磁性能和综合特性@磁性材料由于分类标准和侧重点不同，有着不同的分类@一般磁性材料按应用类型分类可以分为：永磁材料、软磁材料等@下面就永磁和软磁材料的研究和发展综述如下@!@!

永磁材料的研究和发展趋势

永磁材料又称硬磁材料，是历史上发现最早、应用也最早的强磁材料@>:世纪<:年代以来全球永磁材料的产值每隔十年就增长>@?倍，>:::年的产值已达到<?亿美元，约占磁性材料总产值的A:D

［"］

，是目前种类最多和应用最广的一大类磁性

材料@

永磁材料一般可分为：稀土永磁材料、金属永磁材料、铁氧体永磁材料及其他永磁材料@其中，铁氧体永磁材料自>:世纪?:年代批量生产以来，尽管综合磁性能较低，但发展势头十分迅猛，>:::年的产值为><亿美元，占整个永磁材料产值的;:D左右，预计在今后较长的一段时间内，它仍将是应用广泛、需求量很大的一类永磁材料@而稀土永磁材料的问世，使永磁材料的性能突飞猛进，稀土永磁材料发展到今天，已经经历了E47)?、E4>7)!A、F.>G’!;H等三个发展阶段@>:::年稀土永磁材料的产值为";亿美元，占整个永磁材料产值的?>D@目前F.G’H产值年增长;:D以上万　

!=D@其中烧结方数据I>:D，已占整个永磁材料产值的

F.>G’!;H稀土永磁的磁能积高

我国F.G’H总产量将达?::::+左右，销售总额将达!?:亿元人民币@>:!:年，

预计我国烧结F.G’H的产量将达到AC!:;+，

占全球产量的A?D；粘结F.G’H的产量将达到!C!:;+，占全球产量的?:D；年产值

将达><:亿元人民币［"］

@

永磁材料具有下列一些磁性上的特点：高的最大磁能积、高的矫顽力和内禀矫顽力、高的剩余磁通密度和剩余磁化强度以及高的居里温度和稳定性@永磁材料具有广泛的应用领域，从军工到民用，从小到手表、照相机、7L机、摄像机，大到汽车、发电机、医疗器械、悬浮列车，永磁材料几乎无所不在，特别是稀土永磁材料更是发挥着重要的作用@近!:年来，随着我国经济的发展，对永磁材料的需求量迅速增加，对永磁材料性能的要求也不断提高，稀土永磁产品可使现有应用产品尺寸进一步缩小，性能大幅改善，适应了当今社会轻、薄、小的需求@例如笔记本型电脑、机器人小型化等都是高性能稀土永磁材料

应用的结果［>］@正如半导体材料的发展带动了计算

机和信息产业的发展一样，新型稀土永磁材料也促进了相关高技术产业的发展@而随着科技的发展，磁性材料应用领域在不断扩大，传统的永磁材料性能也在不断提高@目前常用永磁合金各体系性能如表>所示@

目前，永磁材料的研究和发展方向主要有以下两个：第一个研究方向是探索和发展新型的稀土永磁材料@如#(M-!>型体合物、E4>G’!AFN、E4>G’!A7化合物等@E4OG’OF系稀土永磁有与F.OG’OH系永磁相近的饱和磁化强度和（HP）4理论值，但各向异性场却高出>@?倍，居里温度高出!<:Q@自问世以来，发展十分迅速，通过合理调整成分，寻求适当的制备方法，优化磁体制备工艺，充分挖掘潜在磁性能，降低生产成本，提高磁体质量，E4OG’OF系合金很有希望

成为新型实用永磁材料［>，?］@

第"期毕见强，等：磁性材料的研究和发展趋势

［"，#］表!常用永磁合金各体系的性能

［"，#］

$%&’(!$)(*+,*(+-.(/,01%+.,2//3/-(4/.56,44,5*(+4%5(5-4%75(-.6%’’,3/

<=9>9?(;;@8A>9B+9B,9铸造铝镍钴8"永磁铁氧体!9混合稀土钴:;

!!C

?(AC>9<=A@#>9

8A;>#;;I

（!"）EFGE4"）4%D（

"#E（FJE4）$%E$

8"#AI>;A

!!>"H!!>989!HIAI>"9HI>":

:9H88I"!IH#AI8>CIHI>AI

:99;">"I>A:

另一个研究方向是研制纳米复相永磁材料>通常软磁材料的饱和磁化强度高于永磁材料，而永磁材料的磁晶各向异性又高于软磁材料，如将软磁相与永磁相在纳米尺度范围内进行复合，颗粒间将会产生强烈的交换耦合作用，而导致剩磁增强，这种以”交换弹性偶合”组成的纳米复合材料是获得高磁能积的新途径，从而获得同时具有两者优点的高饱和磁化强度、高矫顽力的新型永磁材料>它的理论磁

"

，远高于目前磁能积能积高达:;IFGE4（8!IKLM(）

合金的产值为898亿美元，占整个软磁材料产值的软磁铁氧体的产值为89亿美元，占整个软磁C!O；

［"］

材料产值的CO左右>目前软磁材料已广泛应用

于工业自动化设备及电子仪器仪表、通讯设备、电力、计算机及其外设等方面，是品种最多、应用最广的磁性材料之一>各种常用软磁材料的性能如表"所示>

随着电子技术和市场需求的发展，促使电子产品向高频化、轻量化、小型化和高性能方向发展，从而带动软磁材料及其技术不断发展>目前软磁材料研究和开发高性的研究和发展趋势主要表现在：（8）能的软磁铁氧体材料，寻找新的应用领域并促使其低功耗、小型化、轻量化发展>随着开关电源高频化、

以及电子设备数字化技术的发展和满足高档小型化电感器及减少、抑制、消除电磁污染和干扰的需要，高磁导率材料向更高磁导率和高工作频率发展，偏转磁芯材料向高频、低耗发展，高频软磁铁氧体向片式化和抗干扰方向发展>在铁氧体软磁高磁导率（材料方面，日本$QR公司在过去生产S9B!!&）

（!&T8IIII）的基础上，!I世纪:I年代又先后推出（!&T8"III）、（!&T89III）和S9U（!&TS9B"S9Q

材料，用这种材料制作的电感器、扼流器、宽8AIII）

带变压器和脉冲变压器，需求量很大，可广泛应用于数字技术和光纤通信等高技术领域；在铁氧体抗电磁干扰材料及元件方面，$QR公司也已经开发出;种UKV吸收材料、是目前世界上C8种抗UKV器件，

最高的<=?(@磁体，而它的稀土含量仅占9N-O左右，从而大大降低了成本>这种材料由于具有高剩磁、高磁能积、高矫顽力和相对低的稀土含量以及相对成本较低，因此有望成为新一代永磁材料，是目前

［8，!，;］

研究的热点之一>

!>"软磁材料的研究和发展趋势

软磁材料是既容易受外加磁场磁化，又容易退

高的磁磁，矫顽力很低的磁性材料>其主要特征是：导率、低的矫顽力、高的饱和磁通密度、低的磁（功率）损耗以及高的稳定性>目前应用的软磁材料，因使用功率、频率的不同要求及材料磁特性的不同可分为?(HP.系、铁氧体系、非晶材料系和其?(H<.系、它他系等>软磁材料发展到今天已有近百年的历史，的发展及其应用带动了诸如电力电子技术等许多相关技术领域的发展，促进了社会的进步>在软磁材料的发展史上，最有代表性的材料有硅钢、铁氧体、坡莫合金、非晶及纳米合晶等>!III年全球金属软磁

［8］

表"常用软磁材料的性能

［8］

$%&’("$)(*+,*(+-.(/,06,44,5/,0-4%75(-.64%-(+.%’/

（?$H8RK）?.54(-K5HW5铁氧体B,基非晶

?(基非晶#9II#9II8>9;I>;9!!II#89^!C

磁导率!E8IFSX磁导率!E8IIFSX饱和磁通密度

!’($

矫顽力"#（EJE4）磁芯损耗)#（EFZE4"）

居里温度*#E[磁致伸缩"（E\8I];）

!9IIII

8;IIIY"I8>"98>""9I9CI^!>"

9"II9"III>##A>I8!II89IE

:IIII8AIIII>9"I>9I"II8AI"I

336山东大学学报（工学版）第55卷

开发生产铁氧体吸收材料及抗!"#器件品种最全、水平最高的企业；在铁氧体软磁高频低功耗材料方面，日本$%&、东京铁氧体等公司已能大批量生产四代材料，其使用频率一’()*、’())、’(+*等第三、般为数百,-./0",-.，为开关电源的小型化作出了为适应计算机显示器、大屏幕彩电和贡献1另外，

-%$2发展的需要，$%&等公司在3*世纪4*年代初还开发出用于制作回扫变压器的-233、-256、-2)+虽然基础和应用基础研究工作比较繁杂和辛苦，短期内不易见到效益，而且还有一定的风险性，但是只有加强基础和应用基础研究，增加研究的投入，才能为今后磁性材料的研究和发展打下坚实的基础1

（3）改造和完善现有的磁性材料，提高其磁性能，优化制备工艺，降低生产成本1

（5）发展新型的磁性材料，特别是纳米磁性材料1纳米磁性材料是纳米材料中最早进入工业化生高频铁氧体材料，具有极低的功耗和高饱和磁感应

强度［7，6］

（13）随着现代电子、

电力技术的发展，要求软磁材料集高饱和磁通密度、低损耗、高导磁、高稳定性、低成本于一身，这就要求我们探索和发展新型的软磁材料，例如：非晶合金、超微晶、纳米晶软磁材

料等［0，6］

13*世纪6*年代日本学者89:;<.=>=81等

人研制出来的纳米晶合金?@/A</B/"［4］

，

具有优异的综合软磁性能，是软磁材料发展史上一个新的里程碑1而且，

自0466年日本的吉尺克仁等发明?@/(C/DE/BF纳米晶软磁合金以来，

日本至今已公布了多种纳米晶软磁合金牌号?<FG@H，

并投入了实际应用，在高技术领域日益显示出其重要性1虽然，目前纳米晶合金软磁材料需进一步完善其工艺性能和磁性能，但纳米晶软磁合金仍然是一个十分有价值的研究领域，在今后的很长时间里将继续是软磁材料的

主要研究方向和热点之一［3］1

!结语

磁性材料是国民经济的重要支柱与基础，应用

十分广泛，而且近年来磁性材料的发展十分迅速，特别是新型磁性材料的不断出现，对现代工业技术进步起着巨大的推动作用1因此，

它已经成为世界各国科学家们争相探索和研究的热点领域之一1在今后的几年中，作者认为磁性材料的研究和发展将主要集中在以下几个方面：

（0）

加强磁性材料的基础研究和应用基础研究1万　

方数据产的功能材料，应用广泛，性能优异，特别是在信息存储、处理与传输中占据重要地位，其基础研究和应用开发正方兴未艾1

（)）加强研究、生产、应用三方面的结合，不断开拓磁性材料新的应用领域并促使其发展11

参考文献：

0］都有为1纳米磁性材料及应用［I］1材料导报，3**0，0+

（7）：JK611

3］代华1试述永磁材料及软磁材料的研究进展［I］1陶瓷

工程，3**0，（6）：5*K5)1

5］余声明1磁性材料的新近发展［I］1新材料产业，3**0，

（5）：34K551

)］甘章华1块体纳米磁性材料研究进展［I］1材料导报，

3**0，0+（0）：3+1

+］褚卫国1AG（3?@，"）07DL稀土永磁材料的研究进展

［I］1功能材料，0444，5*（+）：)+JK)+61

J］(-#M#N(-，"NM#D!A(O"1#FPQC@FR@9PH;@=FF@=Q<FSTU9/

R@VCU@:9FG=SF@H<RTU9T@UH<@:9P!/?@WDV3?@0)BF=F9RUX:/H=QQ<F@=QQ9X:［I］1I"=SF=FV"=SF"=H@U，0444，3*3：33K3J1

7］黄刚1日本磁性材料生产科研走势［I］1新材料产业，

3**0，（7）：55K5)1

6］黄刚，阳开新1创新 完善磁材“十五”科技发展思路

［I］1新材料产业，3**0，（7）：531

4］8YA-#Z[N81D@>?@/E=:@V:9PHG=SF@H<R=QQ9X:R9GT9:@V9P

CQHC=U<F@SU=<F:HUCRHCU@［I］1INTTQT;X:，0446，J)（0*）：J*))KJ*)J1

（编辑：孙广增）

［［［［［［［［［

磁性材料的研究和发展趋势

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

毕见强， 孙康宁， 尹衍升

山东大学,材料科学与工程学院,材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室,山东省工程陶瓷重点实验室,山东,济南,250061

山东大学学报(工学版)

JOURNAL OF SHANDONG UNIVERSITY(ENGINEERING SCIENCE)2003,33(3)7次

参考文献(9条)

1.都有为 纳米磁性材料及其应用[期刊论文]-材料导报 2001(07)2.代华 试述永磁材料及软磁材料的研究进展 2001(04)3.余声明 磁性材料的新近发展 2001(03)

4.甘章华 块体纳米磁性材料研究进展[期刊论文]-材料导报 2001(01)5.褚卫国 Sm2(Fe M)17Nx稀土永磁材料的研究进展 1999(05)

6.CHIRIAC H;MARINESCU M Influence of the annealing procedures on magnetic properties of α-Fe/Nd2Fe14B nanocrystalline alloys[外文期刊] 1999(1)7.黄刚 日本磁性材料生产科研走势 2001(07)

8.黄刚;阳开新 创新·完善磁材"十五"科技发展思路 2001(07)

9.YOSHIZWA Y New Fe-based soft magnetic alloys composed of ultuarine grain structure[外文期刊]1998(10)

本文读者也读过(9条)

1. 李国栋.LI Guo-dong 2004-2005年金属磁性功能材料研究新进展[期刊论文]-金属功能材料2006,13(4)2. 答元 纳米磁性材料的研究现状[期刊论文]-现代商贸工业2007,19(10)3. 金鑫 磁性材料及其应用研究[期刊论文]-现代商贸工业2010(24)

4. 李国栋.Li Guodong 2002-2003年磁性功能材料及应用新进展[期刊论文]-稀有金属材料与工程2005,34(5)5. 李国栋 2002～2003年磁性功能材料新进展[期刊论文]-功能材料2004,35(6)6. 李国栋 200O～2001年磁性功能材料新进展[期刊论文]-功能材料2002,33(6)

7. 丁占来.岑玮.于旭光.DING Zhan-lai.CEN Wei.YU Xu-guang 磁性材料的研究进展及其发展方向[期刊论文]-河北冶金2005(5)

8. 都有为.DU You-Wei 磁性材料新近进展[期刊论文]-物理2006,35(9)

9. 李国栋.LI Guo-dong 2003～2004年磁性功能材料研究新进展[期刊论文]-功能材料2005,36(8)

引证文献(7条)

1.李荣改.李永聪.李彦令 制取超纯镜铁矿时除钙的试验研究[期刊论文]-矿业快报 2006(2)

2.黄丽.张祺鑫.李效玉 表面处理剂对NdFeB/环氧酚醛磁性复合材料性能影响研究[期刊论文]-材料工程 2010(z1)3.胡双锋.黄尚宇.周玲.吕书林 磁学的发展与重要磁性材料的应用[期刊论文]-稀有金属材料与工程 2007(z3)4.徐小玉.赵玉涛.戴起勋.傅明喜.李长生 磁性复合材料的制备技术与研究进展[期刊论文]-材料导报 2005(7)5.王彩芹 废弃印刷线路板稀贵金属回收技术研究[学位论文]硕士 20066.李荣改 由涞源镜铁矿石制取超纯铁精矿的选矿工艺研究[学位论文]硕士 2006

7.徐小玉 射频磁控溅射法制备NiZnCo铁氧体磁性薄膜的微观组织与性能研究[学位论文]硕士 2005

引用本文格式：毕见强.孙康宁.尹衍升 磁性材料的研究和发展趋势[期刊论文]-山东大学学报(工学版) 2003(3)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/esdm.html