为什么铁屑会有磁性？

为什么铁屑会有磁性？

为什么用钢锯锯铁的时候，掉下来的铁屑具有磁性？

有些铁的特性就是一经磁化就可能变为永磁体，钢锯和铁都没有磁性，但钢锯锯铁的时侯，就好像皮毛与塑胶摩擦产生静电一样，出现铁块具有磁性，且会保持下去，看资料吧。

磁铁矿

磁铁矿的化学成分为Fe3O4，晶体属等轴晶系的氧化物矿物。因为它具有磁性，中国古代又称为慈石、磁石、玄石。完好单晶形呈八面体或菱形十二面体，呈菱形十二面体时，菱形面上常有平行该晶面长对角线方向的条纹。集合体为致密块状或粒状。颜色为铁黑色，条痕呈黑色，半金属光泽，不透明，无解理，摩氏硬度5.5-6，比重4.8-5.3。具强磁性，是矿物中磁性最强的，能被永久磁铁吸引，中国古代的指南针“司南”就是利用这一特性制成的。

磁铁矿分布广，有多种成因。岩浆成因矿床以瑞典基鲁纳为典型；火山作用有关的矿浆直接形成的以智利拉克铁矿为典型；接触变质形成的铁矿以中国大冶铁矿为典型；含铁沉积岩层经区域变质作用形成的铁矿，品位低规模大，俄罗斯、北美、巴西、澳大利亚和中国辽宁鞍山等地都有大量产出。磁铁矿是炼铁的主要矿物原料，也是传统的中药材。

磁性矿物学研究，以铁磁学为基础，观测矿物成分、颗粒大小与形状、氧化程度、磁畴结构等，研究矿物的磁学状态及其变化。表征矿物磁学性质的参数有磁化率、饱和磁化强度、矫顽力、居里温度等等。

自然界的各类岩石中最常见的磁性矿物有铁钛、铁锰氧化物及氢氧化物、铁的硫化物以及铁、钴、镍、合金等等。科学家们认为，这些矿物的磁学状态除铁钴镍及其合金之类属铁磁性外，其余则属反铁磁性（如钛铁矿、赤铁矿、针铁矿、钛尖晶石及陨硫铁等），或铁氧体性（如磁铁矿、磁赤铁矿、磁黄铁矿、锰尖晶石等）。其中铁氧体性的磁铁矿、磁赤铁矿的磁性最强。

处在不同物理、化学条件下获得剩磁的各类岩石有着不同的磁性载体。例如，大多数火成岩的磁性载体是钛磁铁矿和铁赤铁矿，纯铁和铁镍合金不多见，但月球岩石的磁学性质却与所含铁及其合金有关；深海沉积的主要磁性载体为钛磁铁矿；陆地沉积岩的磁性矿物学问题极为复杂，因为这些沉积物都是由原来的火成岩、沉积岩与变质岩的碎屑沉积而来。最新研究结果发现，某些大陆及海洋沉积的主要磁性载体可能是细菌磁铁矿。现已发现，有些超磁性细菌甚至在无空气、缺氧的环境下亦能生存。因此，生物起源的磁性矿物可能比原来想像的更普遍。此外，有些磁性矿物是通过自生和成岩作用形成的，但从根本上说，各类岩石所获稳定剩磁大多来源于携带剩磁的磁性矿物颗粒。所以火成岩中的钛铁氧化物一直是磁性矿物学研究的重点对象。

磁性矿物除在高温下形成固液体系列、低温时发生脱溶现象之外，还会在各种温度条件下发生氧化现象，这对磁性矿物的组合及结构都有一定的影响。此外，磁性矿物的化学变化有时会导

致明显的磁性变化，即所谓的化学变化的磁效应。虽然这种效应有时不明显，但某些岩石的重磁化现象确实应认为是由自然界中发生的化学变化所带来的。

至于磁性矿物的颗粒大小、形状及矫顽力、居里温度等还与岩石的生成方式有着密切关系。

研究矿物的磁学性质、测定磁学参数的方法和仪器经数百年的发展至今正日趋完善。今天人们可以利用各种类型的光学及电子显微镜对人工合成及天然样品进行磁畴结构的观测，利用穆斯堡尔谱测定含铁矿物的氧化状态。此外，电子探针、X衍射、化学分析等手段都适于矿物成分的鉴定。

面向新千年，磁性矿物学研究的结果不仅是磁学、古磁学、岩石磁学等基础、应用基础研究的必不可少的基本数据，而且在磁性材料的开发应用中，特别是记录材料的研制中，有关矿物磁学性质的研究无疑具有广泛的应用前景，例如，在日常生活及科研工作中无处不用的磁盘、磁带等就极为重要，它的生产原料就是立方晶系的磁赤铁矿。

Nd-Fe-B系粘结磁体

把磁性粉和橡胶及树脂等混合，再经注射成形成或挤压成形的称作粘结。由于能制成薄型和复杂形状，所以在小型电动机方面的需求急剧增加。目前，Nd-Fe-B系粘结磁体用粉末的制造方法有液体急冷法和HDDR法，而液体急冷法正被作为各向同性粉末的制造方法而被确定下来。最近有消息称，美国MQL公司将于2005年以25美元/kg的价格出售粘结磁粉，这似乎将加剧粘结的低价格竞争。

另外，由于HDDR法能够制造各向异性粉，所以作为高性能粘结用粉的制造方法已被实际应用。以前为了制造各向异性磁粉，认为添加钴等元素是必不可缺少的。但通过势力学求证HDDR现象的氢压力和温度的关系曲线（P -T典线），并通过基于该曲线的热处理，发现即使无添加合金，也能得到各向异性磁粉。今后期望搞清楚各向异性的机理、改善温度特性及不可逆退磁率等。

四、纳米合成磁体

人们希骥把a-Fe， Fe3B 等软磁相与Nd2Fe14B 等硬磁相以纳米尺寸析出，从而获得高剩余磁通密度（Br）和高磁能积的纳米合成磁体。这种磁体也被称作交换弹性磁体。该磁体即使退磁到接近矫顽力，一旦去掉磁场，磁化即像弹簧一样又回复到接近矫顽力。这是矫顽力低的软磁相和矫顽力高的硬磁相相互交换作用的磁性结合。即使软磁相的磁化被退磁场反转，退磁磁场一旦达到零，便被硬磁相拉升而复原。在以 Fe70Co30 合金作为软磁相在结晶单向取向的纳米合成磁体方面，理论计算磁能积可望达到IMjm-3 以上。对此正在进行组织观察，通过微磁学的解析及通过添加Cr、 Cu、 Nb等元素，进行提高其性能的研究，最近也在进行薄膜和多层膜的研究，并有报告称 Fe-FePt的磁能积已超过400kjm-3，并期望进一步提高。

发现Nd2Fe14B化合物之后，仍在三元系中寻找新的化合物，并发现了饱和磁通密度Js=1.54T、异相磁场 HA=20.8MAm-1 的高磁性Sm2Fe17Nx化合物。但由于 Sm2N与 a-Fe在温度600℃以上

发生分解，所以正以粘结体用粉的应用为中心进行研究。目前使用该还原法（RD）制造的粉末已能批量生产具有磁能积100~160 kjm-3的注射成形粘结磁体用粉。在使用急冷的制造方法中，通过添加Zr使准稳定相 TbCu17单相析出，或者制成由a-Fe和准稳定相TbCu17组成的纳米合

成磁体，并获得了高的磁特性。

铁氧体磁体

铁氧体磁体是以使用Mo6Fe2O3(M=BaSr)为代表的磁体矿酸盐型（M型）化合物的永磁体。其磁性是通过Fe3+ 的O2-的超交换相互作用为基础的亚铁磁性而发现的，最近通过用La4+置换S3+r，并用Z2+1Co2+置换具有四配位侧(4f1) 的下自旋磁矩的Fe3-，相对增加上自旋Fe3+的量，以增加饱和磁通密度Js°现已有报道称，已制造出磁能积在40kjm-3以上，并被实际实用的磁体。

六、磁芯材料

磁芯材料要求具有：1.高的饱和磁通密度；2.低的矫顽力； 3.高的导磁率；4.零磁致伸缩等。以前的磁芯磁性材料有硅钢板、高导磁体镍合金、仙台铁硅铝磁性合金（5Al、10Si余量为Fe）等金属材料和铁氧体氧化物材料，新加入的有6.5%硅钢板、非晶材料、纳米结构材料、金属－

非金属纳米晶材料等，其材料特性正在提高。

七、6.5%硅钢板

近年来高频设备在增加，但随着高频化的发展，出现了铁损增加及磁致伸缩而带来的噪音问题。作为与此相对应的磁芯材料，人们很早以来就察知了阻抗高且磁致伸缩为零的6.5%硅钢，并一

直在试制其薄板的工业化生产。但由于增加硅后其加工性降低，所以尚不能进行工业化生产，但近年来生产了3%的薄钢板，在高温中对其喷涂SiCl4，使其连续反应、扩散的连续漫硅法，已经工业化生产出6.5%硅钢板，并作为高频、低噪音磁芯材料被实际应用。

八、非晶材料及纳米晶体材料

在非晶材料中，由于其晶体磁性各相异性为零，以磁致伸缩为零的组成合金进行等温退火，开发出磁致伸缩为零的Co系液体急冷薄板带、高饱和磁化低铁损系急冷薄带、 Co-Fe-B 系及C((Zr、Hf、Nb、Ti、Ta)薄膜等。纳米结晶材料刚开始是通过热处理，由非晶钛制成粒径10~20μm 结

晶组织的FeSiBNbCu薄带，而后开发出Fe-Hf-C 薄膜等。人们认为，由纳米晶粒组成的多晶体

通过晶体粒子间的相互作用及漏磁通的双极相互作用，各个纳米粒的本身的磁化是在几个集团中相互平行进行的。这时晶体磁性各相异性被平均化，实效性的各向异性常数变小，并且大大地削弱了磁致伸缩，从而发现了优越的软磁性。最近利用精密电镀法制造的高饱和磁通密度的 CoNiFe 膜受到人们的重视。该膜利用磁共析制造混晶结构，以使晶体微细化，是一种低矫顽力的方法。

报告称，其特性为B= 1.9~2.1T，CH=1.2Oe λs=1.8×10-6。目前正在试制混合磁头和超小型磁头等，期待能成为下一代磁头材料。

九、金属——非金属混合软磁材料

为了降低金属磁芯材料的涡流电流损失，必须增加电阻。金属——非金属纳米软磁性材料是在SiO2 、Al2O3等绝缘体相的基体中析出 Co、 Fe等纳米磁性结构的组织，其特点是同时具有软磁性和高电阻。软磁性的发现机理基本上与纳米晶材料相同，但电阻却高达数倍或几十倍。因此显示出超过传统铁氧体材料的优异的高频特性。以前主要是研究 Co(-Fe)-Al-O 、Fe-(B 、Si、Al、 Hf、 Zr、 M )-(O 、N)等膜。最近也在研究频率达到200MH2导磁率接近3000的Fe-Mg-Ag-O 系薄膜等。进而通过粒子间的隧道传导，认识非金属——金属软磁材料的磁阻效应，并作为磁材料受到重视。作为制造方法，一般是使用溅射法，但也可使用金属——氧化物同时电极沉淀法等。今后金属——非金属纳米混合软磁材料有望用于超高频线圈、超高密度磁记录磁头