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磁性材料的参数和意义见表3.3-1。磁性材料的基本特性见图3.3-1，退磁曲线和永磁材料特性见图3.3-2。
表3.3-1 磁性材料的参数和意义
（续）
图3.3-1 磁性材料的基本特性
1（ Oa ）—起始磁化曲线 2（ bc ， ef ）—退磁曲线 3（ abcdefa ）—磁滞回线
图3.3-2 退磁曲线（ H C P m PB r ，弧线）和永磁材料特性
a）永磁材料特性表示 b）永磁材料工作状态
磁性材料按矫顽力的大小分为软磁材料和永磁（硬磁）材料。软磁材料矫顽力低（ H CB ≤1kA/m）， H CJ 与 H CB 差别小，磁导率高，在较低外磁场下能产生较高的磁感应强度，并随外磁场增大而很快达到饱和，当外磁场去除后，磁性能基本消失。它主要用于制作传递、转换能量和信息的磁性零部件或器件。永磁材料矫顽力高（ H CB >1kA/m）， H CJ 与 H CB 差别大，磁化饱和再去除磁场后，磁体仍能储存一定的磁能量，在较长时间内保持强而稳定的磁性。它主要用于需要产生恒定磁通的磁路中，在一定空间内提供恒定的磁场作为磁场源。
纯铁的特点是 B s 高，具有高磁导率和低矫顽力。它主要在直流或低频下使用：继电器铁心、直流电机导磁材料、电磁铁磁轭和磁屏蔽器件等。由于高纯度铁的成本高，因此在电气工业中用的是含有微量杂质的电磁纯铁。如将纯铁在氢中1150～1480℃退火，可以除去杂质以改善磁性。纯铁存在着磁老化现象：铁内含有的氮逐渐形成铁氮化合物，使磁性缓慢恶化。熔炼时加入铝、钛及钒等可使氮含量减至最少。纯铁的缺点是 ρ 低（0.1μΩ·m），涡流损耗大，不适用于交流。电磁纯铁的磁性能见表3.3-2。
低碳钢是含碳量小于0.1%的铁碳合金，磁性能良好，在较强磁场（2～4kA/m）下磁感应强度高，价格低廉，硬度比硅钢低，冲压特性好。常用低碳钢中碳的 ω （ c ）=0.05%～0.08%，厚度为0.50nm、0.65mm，主要用于小功率电机和变压器铁心，在直流应用中可作电磁铁的铁心材料、直流电机的磁轭和高速转子。低碳钢的典型磁特性见表3.3-3。
表3.3-2 电磁纯铁的磁性能
表3.3-3 低碳钢的典型磁特性
① P 15/50 表示波形为正弦波，频率为50Hz，磁感应强度峰值为1.5T，每kg材料的功率损耗（W）。
②O e =（10 3 /4π）A/m。
是磁性并不取向的硅钢片，厚度和性能见表3.3-4。热轧硅钢片分下列两种：1）低硅钢片：含硅量1%～2%， B s高，力学性能好，厚度一般为0.5mm，主要用于发电机和电动机转子，又称热轧电机硅钢片；2）高硅钢片：含硅量3%～5%，损耗低，磁导率高，厚度多为0.35mm，主要用于变压器铁心，又称为变压器硅钢片。
表3.3-4 热轧硅钢片的厚度和性能
（续）
① B 5 、 B 25 表示磁场强度为5A/cm和25A/cm时，基本换向磁化曲线上的磁感应强度，其他类推。
② P 10/50 和 P 7.5/400 表示波形为正弦形，频率分别为50Hz和400Hz，磁感应强度峰值分别为1.0T和0.75T时，每kg材料的功率损耗（W），其他类推。
分非取向和单取向两种。
（1）冷轧非取向硅钢片 经冷轧达到成品厚度。冷轧配合热处理，破坏了晶粒取向，使材料基本上各向同性。含硅量低于取向硅钢，因而 B s 更高。材料厚度常有0.35mm和0.5mm两种，主要用于电机铁心，又称为冷轧电机硅钢片，品种和主要性能见表3.3-5。
表3.3-5 冷轧非取向硅钢片品种和主要性能
（2）冷轧单取向硅钢片 磁性有强烈各向异性，轧制方向是性能的择优方向。铁心损耗比非取向硅钢片低得多。磁性能、塑性、表面质量比热轧硅钢片更优越，带材平整，使材料的填充系数增加2%～3%。主要用于制造变压器，又称为冷轧变压器硅钢片。品种和主要性能见表3.3-6。
表3.3-6 冷轧单取向硅钢片品种和主要性能
①牌号中的G表示高磁感应取向。
为面心立方结构，含镍30%～80%的铁镍合金可作为软磁材料。其特点是起始磁导率和最大磁导率都非常高，且矫顽力小，低磁场下磁滞损耗相当低，电阻率又比硅钢高，因此可用于频率较高的场合，特别适合于电信工业。铁镍合金的化学成分及磁性能见表3.3-7。
铁镍合金性能与含镍量有关，铁镍二元合金有三类软磁材料：1）含镍≈36%，磁导率最低，电阻率最大；2）含镍≈50%，饱和磁感应强度最大，磁导率高，经大压缩率的冷轧和退火，可得到（100）[001]（立方）织构，冷轧方向的磁导率很高且具有矩形磁滞回线；3）含镍≈80%，磁导率特别高，损耗相当低，但饱和磁感应强度低，仅0.8T。
为了提高电阻率和易于热处理，有些铁镍合金中加入少量铜、钼、铬及锰等元素。铁镍合金都以薄的冷轧带状态供应，厚度最薄达0.005mm。这类材料大都制成卷绕环状铁心，层间用沉积法覆以氧化物绝缘，然后在真空或保护气氛中热处理（施加或不加磁场）。经过热处理后的铁心可获得最佳磁性。但是磁性对机械应力的影响非常敏感，因此必须装入各种塑料或铝制的保护盒中，以免在运输、绕线、装配及运行中受到机械应力而导致磁性恶化。
表3.3-7 铁镍合金（厚度0.1mm）的化学成分及磁性能
① μ 0.8 为在0.8A/m磁场强度中的磁导率。
②矩形系数的 B m 系外磁场强度为80A/m时的磁感应强度。
③ P 10/400 表示频率为400Hz，磁感应强度最大值为10T时的铁损。
提高铁中钴含量可提高 B s ，含钴≈36%时可得 B s 值最高的磁性材料，含钴50%的合金 μ 较高。加入钒可增加电阻率和改善延展性。热处理时施以磁场，可提高磁导率和降低 H CB ，增加磁滞回线的矩形性。铁钴合金的居里点特别高（980℃），可用于高温，铁钴合金的成分和磁性能见表3.3-8。
表3.3-8 铁钴合金的成分和磁性能
（续）
① B 8 000 是 H 为8000A/m时的 B 。
常用的有Mn-Zn、Ni-Zn、Mn-Mg等尖晶石型及含Ba平面型六角晶系软磁铁氧体，电阻率高（1～10 8 Ω·m），涡流损耗小，磁导率和饱和磁感应强度高、矫顽力低、化学稳定性好、价格低廉、性能受频率影响小。无线电、微波和脉冲技术中广泛用作高频电感和变压器磁心、录音录像磁头、电波吸收材料、磁传感器及毫米波旋磁材料等。1MHz以下用Mn-Zn；1～200MHz用Ni-Zn。几百到数千MHz范围应用平面六角铁氧体。软磁铁氧体按用途的分类及其主要性能见表3.3-9。
表3.3-9 软磁铁氧体按用途的分类及其主要性能
表征永磁材料品质的主要因素是：矫顽力 H CB 、剩余磁感应强度 B r 、最大磁能积（BH） max 以及磁稳定性。当永磁体在静态条件下工作（如磁电式仪表中）时，工作点在图3.3-2b中 OP 负载线上，当永磁体在动态条件下工作（如永磁电机中）时，工作状态在图中两个磁化状态 P 和 Q 所决定的回复线上往复变化移动。常用的永磁材料的磁性能见表3.3-10。
表3.3-10 常用的永磁材料的磁性能
①表示各向同性；其他为各向异性。
选用永磁材料时，要求（BH） max 大、温度系数小、磁稳定性高；为使磁路最佳化，应尽可能使工作点接近最大磁能积点，但是还需结合永磁体的使用场合和工作状态，考虑其形状、加工性、价格和 μ rec 等因素。
组织结构稳定，剩磁较大，磁温度系数小，居里点高，矫顽力和最大磁能积值在永磁材料中居中等水平，目前在我国电机、电器工业中应用较多。对于特大的和极小的以及异形的永磁体，其特性会下降。各向异性永磁体，非最佳磁方向的磁特性仅为最优磁性方向的1/3，因此使用时，永磁体的形状要与最优磁性方向一致。它的加工性差，因此要求体积小、尺寸精度高的永磁体多采用粉末烧结铝镍钴合金。
化学组成用MO· n Fe 2 O 3 表示，其中M为Ba、Sr、Pb中的一种或两种以上的二价金属离子， n 为5.0～6.0。材料分各向同性和各向异性两类。它的矫顽力高、时效变化少、电阻率高、密度小、不含镍和钴元素、价廉、原材料来源丰富，许多场合用来代替铝镍钴合金，因此目前产量最大。虽其最大磁能积不高，但最大回复磁能积较大，宜做在动态条件下工作的永磁体，例如用于各种永磁电机。其缺点是剩磁较低，磁感应温度系数较大，不宜用于电工测量仪表；此外在低温下会不可逆退磁，耐机械冲击能力较弱。
磁性能在现有永磁产品中较高（见表3.3-10）：剩磁与铝镍钴合金相当，矫顽力是铁氧体的3～4倍；最大磁能积是高性能铝镍钴合金的2～4倍，退磁曲线大致呈直线，动态磁能积大，动态特性优良，相对回复磁导率接近1，适于动态条件下工作；稳定性好，不易受外磁场影响，温度系数较低，仅略高于铝镍钴合金（添加重稀土元素可以改善）。宜做微型或薄片状永磁体，使应用永磁体的设备小型化、轻量化。缺点是价格较贵；居里温度比铝镍钴合金稍低；由于含大量易氧化的稀土元素，因此耐蚀性能低，导致磁性下降；在高温下（250℃以上）使用时会产生退磁，加工时要防止发热；磁体硬而脆，只能磨加工。
第三代稀土永磁，远优于第一、二代产品。钕铁硼合金的物理特性见表3.3-11，主要磁特性见表3.3-12。
表3.3-11 钕铁硼合金的物理特性
表3.3-12 钕铁硼合金的主要磁特性
①牌号用主要成分“钕”“铁”“硼”汉语拼音第一个字母组合作前冠，后面的数字表示该材料最大磁能的标准值，数字后面字母“D”“Z”“G”“C”分别表示低、中、高和超高磁极化强度矫顽力。
试样和产品性能均列当今永磁材料最高水平：最大磁能积分别达到431kJ/m 3 和366kJ/m 3 ，机械强度比其他永磁材料高，韧性好，密度比稀土钴永磁低13%，更有利于磁体轻量、小型化。
不含Sm等稀贵元素，原材料资源丰富，价廉（只相当于SmCo合金的1/3～1/2），甚至低于高性能铝镍钴合金。在一些领域已取代某些永磁材料。但 T c 较低（312℃），使用温度低，磁温度系数较大[-1260μm/（m·K）]，热稳定性和抗腐蚀性能差（合金中含极易氧化的稀土元素钕），易生锈，限制了其使用范围。加入适量钴、铝和重稀土元素， T c 可升高到450～500℃，磁温度系数 αB 降到500～700μm/（m·K）。加入适量钛、铌等元素，可使合金磁极化强度矫顽力提高，高温不可逆损失降低，热稳定性增强。
用黏结剂（橡胶或塑料）和某种永磁材料粉末（磁粉）混合制成。特点是成品率高，可大批量生产，材料可再生利用，成本低；尺寸精度高，不需二次加工，能制成形状复杂、细或薄的磁体；与其他部件可一体成形；可制成沿径向取向磁体和多极充磁；磁体耐磨、耐冲击，机械特性好，不易破损开裂；磁性均匀一致，磁性能取决于所用磁粉性能及其含量。缺点是磁性能低于相应纯的永磁材料。
黏结永磁材料中以黏结铁氧体产量最多，特别是各向同性橡胶黏结铁氧体（见表3.3-13）。各种稀土系黏结永磁性能（见表3.3-14）。
表3.3-13 铁氧体系黏结永磁的主要磁性能
①表内聚合物代号，中文名称参见本篇第21～24条。
表3.3-14 各种稀土系黏结永磁性能
使用的磁粉材料目前有三大类：SmCo 5 系、SmTM 17 系和NdFeB系，主要由压缩和注射成型制得。各向异性黏结Nd系永磁试样的（BH） max 现已达140～160kJ/m 3 ，各向异性黏结SmFeN系磁体居里温度和耐蚀性比NdFeB系磁体更高，很有前途。
磁特性介于软磁和永磁材料之间（但更接近永磁材料），磁滞回线面积较大，剩磁在0.9T以上，矫顽力为0.8～24kA/m。多数半硬磁材料塑性良好，可进行锻轧、拉丝、冲压、弯曲等。主要用于制作磁滞电机和铁簧继电器等。磁滞合金的主要品种及其特性见表3.3-15。
表3.3-15 磁滞合金的主要品种及其特性
①单位体积材料磁化一周相应的磁滞损耗。
②回线的凸起系数。
外界因素能引起磁性能不可逆变化。影响磁稳定性的因素如下：
（1）内因 包括组织变化和磁后效。铝镍钴合金、铁氧体、铁铬钴和稀土钴永磁材料不会产生组织变化。钕铁硼合金易被氧化而产生组织变化。各种永磁材料除各向异性钡铁氧体外，都会产生磁后效，它们的退磁率随时间对数而变化，且矫顽力、尺寸比（ L/D ）越大时， ϕ 越小。任何永磁材料，低工作点磁体的 ϕ 比高工作点磁体的 ϕ 大。
（2）外因 包括温度、干扰磁场、机械应力、接触强磁性物质、高能粒子辐照等。1）由温度引起的退磁率 ϕ ，因永磁体的材质和尺寸比的不同而异，如LNG37会产生高温退磁和低温退磁，钡铁氧体会产生低温退磁。因此在选用具有低温退磁性质的永磁体时，应使永磁体在最低使用温度下的工作点在膝点之上。在尺寸比相同的情况下，各种永磁体的退磁率随外磁场增大而增加，随矫顽力提高、尺寸比增大而变小，若工作点选在膝点之上，则受外磁场的影响很小。2）机械振动和冲击引起的退磁率一般不大，磁体尺寸比越大、矫顽力越高、冲击或振动的强度越低时，则 ϕ 越小。显著退磁一般发生在多次冲击和较长时间振动的初期，以后则趋于缓慢和稳定。3）中子照射影响：在低于3×10 7 lm/cm 2 的照射下，各种永磁材料也会产生不同程度的退磁。
为使永磁材料在使用中的磁性稳定，对材料必须预先进行稳定化处理：高温或低温退磁、不同温度范围的温度循环强制退磁、交流或直流退磁等。
磁记录介质应具有较大的 B r 和 H CB ，将材料薄薄地涂敷在非铁磁性衬底上，制成磁鼓、磁带和磁盘，作为表面存储器。磁记录媒质材料的性能见表3.3-16。
表3.3-16 磁记录媒质材料的性能
磁光记录技术综合了磁性介质的可擦除重写特性及光盘的大信息容量、非接触读写、可更换性等优点，是目前最先进的可擦除光存储技术。
磁光记录系统在计算机大容量存储器、档案存储、数字化录音、录像系统中的应用越来越引人注目。磁光记录介质应具有垂直磁各向异性、足够大的磁光增益指数、合适的居里温度及补偿温度、在室温及读出温度下矫顽力大而磁化强度小等。目前使用的是非晶稀土过渡金属合金薄膜，正在开发的新型磁光记录材料有石榴石铁氧体等亚铁磁氧化物及Pt-Co多层金属膜等。
磁头材料要求 B s 高、 B r 和 H CB 低、磁导率高、磁致伸缩系数 λ s 低、硬度大、温度稳定性好等。磁头材料的物理性能见表3.3-17。
表3.3-17 磁头材料的物理性能
当铁磁材料的薄膜或薄片具有垂直膜面的单轴磁各向异性时，在一定外磁场下可能产生圆柱状磁畴，称为磁泡。利用磁泡的“有”与“无”来代表二进制数码，在外磁控制下，磁泡具有可以产生、传输、复制、读出、擦除等功能。所制成的磁泡存储器是全固态器件，具有容量大、体积小、功耗小、可靠性高、非易失等优点，目前已有单片容量为4Mbit的磁泡存储器商品，此项技术仍在发展之中；在计算机、电话通信系统、飞行记录器及数控设备中获得了广泛的应用。磁泡存储材料应有足够大的垂直磁各向异性、低矫顽力、高畴壁迁移率、高居里温度等，石榴石铁氧体磁泡材料已逐渐成为磁泡材料的主流，其他有非晶膜及正铁氧体等。
居里点在室温至200℃间，低于居里点时，磁感应强度随温度下降而急剧减小，几乎呈线性关系。可用它补偿永磁体磁路中因温度变化而引起的气隙磁通变化，作磁分路中的磁温度补偿材料。在温度上升时为使其磁感应强度一次性地完全减少，可把成分稍不同的两种温度补偿合金平行地黏接起来使用。磁温度补偿合金的特性见表3.3-18。
表3.3-18 磁温度补偿合金的特性
微波磁性材料分尖晶石型铁氧体和石榴石型铁氧体两大类。尖晶石型铁氧体包括Mg系（Mg·Mn·Al）、Ni系（Ni·Zn、Ni·Al）和Li系。石榴石型铁氧体主要含Y和Fe，亦称YIG，主要包括Y 3 Fe 3 O 12 （YIG）和用Al、Gd或Ca、V置换的YIG和YIG单晶石榴石型铁氧体。主要用于微波通信、移动通信、广播（VHF以上）、各种测量仪器微波回路里的隔离器、环形不可逆元件和可变移相器、调幅器、可变调幅滤波器中。根据微波材料的工作原理，要求其损耗低，温度特性优良，有适当的磁饱和性和绝缘性等。
在Fe、Ni、Co中加入Si、B、C、P等元素从熔融态急冷制得。有多种品种：1）高磁饱和型非晶态软磁材料，电阻率高（比晶态合金高3～4倍），损耗低（硅钢片的1/4～1/3），软磁特性优良，可用于电力、电源、电抗器等；2）高磁导率型非晶态软磁材料，电阻率高，损耗低，可用于信息敏感元件和小功率器件（如磁头、磁屏蔽、小功率脉冲变压器、漏电保护开关等）；其他有非晶态或微晶永磁合金，非晶态压磁、旋磁、磁光、磁饱和磁记录材料。