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金属的磁性怎么来的

为什么只有少数的金属有磁性？

可以等价于问：为什么只有少数金属是铁磁性的，而大部分金属是非铁磁性即抗磁性和顺磁性？

这个得从金属磁化的物理本质说起：近代物理证明，构成物质的原子由原子核和电子所构成，每个电子都在作循轨和自旋运动，物质的磁性就是由于电子的这些运动产生的。对于金属来说，金属是由点阵的离子和自由电子构成。在磁场的作用下电子运动会产生抗磁磁矩，与此同时，点阵的离子和自由电子会产生顺磁磁矩。同时有提高硬度耐磨性的优点五、电镀(electroplating)电镀：是利用电解作用使金属的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的一种技术。

下面，我们分析下各种金属的磁特性。

1、金属的抗磁性和顺磁性金属的非铁磁性

金属中铜cu、银ag、金(au)、?cd、等，它们的离子所产生的抗磁性大于自由电子的顺磁性，因此是抗磁性物质。

在元素周期表中接近非金属的一些金属元素，如锑sb、铋bi、与锡sn等，它们的自由电子在原子价增-逐步向共价结合过渡，而共价电子的磁矩互相抵消，因此表现出异常的抗磁性。

所有碱金属都是顺磁性物质，碱土金属除“铍”外也都是顺磁性的，这是由于它们的自由电子所产生的顺磁性占--。

碱金属指元素周期表ⅰa族元素中所有的金属元素，包括锂li、钠na、钾k、-rb、-cs、钫fr六种。

碱土金属指元素周期表中ⅱ a族元素，包括铍(be)、镁(mg)、钙(ca)、-(sr)、钡(ba)、镭(ra)六种。

三价金属铝al、硒(se)、-(la)也是顺磁性，它们的顺磁性主要是由自由电子或离子的顺磁性所决定。

稀土金属也是顺磁性，而且磁性较强，这是因为这些元素的原子4f层或5d层没有填满，存在着未能抵消的自旋磁矩所造成。

钛ti、钒v、铬cr、锰mn等过渡族元素，它们的3d层未被填满，自旋磁矩未被抵消或而产生-的顺磁性。

2、金属的铁磁性

对于铁磁性金属来说，不大的外磁场便会使它-磁化，很容易被磁铁吸附。

铁磁性金属的原子磁矩主要来源于电子的自旋磁矩，即使在没有外磁场的条件下，就可以形成一个个小的“自发磁化区”，我们称之为“磁畴”。

正是由于在每个磁畴中原子的磁矩已完全排列起来，所以在一个不太强的外磁场，就可以产生一个很强的磁化强度，即楼主认为的“有磁性”。

重新回到问题的起点，金属的磁性是由其原子结构特性决定的，常温下，只有少数的金属可以形成自发磁化区----“磁畴”，所有只有少数金属有磁性

至于铁磁性金属为什么会形成磁畴的原因，涉及-力学理论：铁磁性物质内部相邻原子的电子之间有一种静电交换作用，正是这种静电交换作用迫使各原子的磁矩平行或者反向平行排列，使得一个小区域内的各个原子的磁矩按同一方向排列，终形成自发磁化区域----磁畴。mim技术是目前金属零部件成型科学的精净成型技术，其特点在于成本低，-异，可根据不同需求灵活调整各项性能指数，应用领域非常广泛。

铁磁性金属与非铁磁性金属的磁化机制有着很大差异，由于不能自发形成磁化区域，所以非铁磁性金属常见的有镁、铝、铜、钛、奥氏体不锈钢的磁性很弱，无法形成明显的sn两极。

mim工艺中的固相烧结和液相烧结

在金属注射成形工艺中，烧结是一个非常关键的环节，它是将脱脂后的多孔坯件进行致密化的过程。烧结过程中温度和时间的把握直接影响到终成品的性能，在该工艺中，名副其实需要掌握好火候的就是这个环节。脱脂后的坯件在进行烧结时粉末在低于其主要组成成分的温度下通过原子-来完成粉末颗粒间的联结，减少颗粒间的空隙，从而达到致密化的目的。在mim工艺中，致密化后的坯件还是会具有人们事先设计好的与注射模具相符的形状，只是经过烧结变得具有了一定强度和性能，可以承受一定的外力，不会像刚脱完脂的坯件那样多孔易碎。发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。

曾经有人从两个方面总结mim烧结的特点，从宏观来看，坯件整体的气孔率下降、坯件的致密度提高，从微观来看，粉末颗粒的原子发生里质点转移，使粉末不需要粘结剂的作用便可产生颗粒间的粘结来保持一定的形状和性能。

烧结的原理就是在一定的温度下，利用热的力量-粉末的原子使其发生物理位置的迁移，将粉体状的坯件变成颗粒联结紧密的块状的坯件。由此可以看出温度对于烧结的重要性，从理论上来讲，温度越高，烧结过程中产生的原子迁移运动越迅速，从一个位置到另一个位置的原子的量也就越多，烧结过程也就进行得越快。当使清洁的金属表-互接触时，由于它们之间的接触面积小，从而它们之间的黏着力小。

在实际的生产应用中，人们会经常提到两个词：固相烧结和液相烧结，其实这没有什么费解的，关于二者的区别，简单一点说就是根据烧结温度不同，固相烧结就是烧结温度低于所有组成成分的熔点，而液相烧结则是烧结温度低于主要组成成分的熔点。同时这两种烧结方法又有一个共同点：都是不施加外部压力的情况下进行的。运用该技术可直接生产多孔、半致密或全致密的材料和制品，因此应用十分广泛。

因此，固相烧结和液相烧结又被成为无压烧结，这主要是相对于热压、热锻、热等静压等加压烧结方法而言的。在mim工艺中一般都是采用无压烧结的方法进行坯件的烧结。

金属粉末增塑挤压成型与注射成形工艺比较

粉末冶金技术发展到今天已经有了不少的分支和不同的工艺，在这其中zui具有代表性的两种工艺非增塑挤压成型和注射成形莫属了，虽然同属于粉末冶金，但是它们又有很多不同，今天就让小编带大家一起来了解一下吧。

先来看看金属粉末增塑挤压成形工艺，这是一种在金属粉末包套挤压等工艺的基础上发展而来的，可以在较低的温度下对具有优良流动性的铜、钨、硬质合金、高熔点金属间化合物以及陶瓷材料进行挤压成形的新工艺。目前该工艺已经有了-的连续挤压设备。该工艺过程使用的物料是添加了一定量增速剂的具有优良流动性的金属粉末。利用该工艺生产的坯件，在经过干燥、烧结之后就可以成为终成品了。-的耐蚀性能：达克罗膜层的厚度仅为4-8μm，但其防锈效果却是传统电镀锌、热镀锌或涂料涂覆法的7-10倍以上。

再来看一下另外一种新型的金属零部件成形工艺—金属注射成形。它是将传统的粉末冶金和现代塑料注塑技术相结合并依托于粘结剂配方研发和喂料生产技术的一种近净成形工艺。它是一种发展历史久远但发展速度缓慢的成形工艺，该工艺的基本流程就是将金属粉末和粘结剂的混合物在一定的温度和压力条件xia注入特定的模腔中得到接近终产品尺寸和形状的坯件，再对坯件进行脱粘、烧结得到具备一定机械性能的终成品的过程。005%，随着温度升高，溶解度略有增加，在727度时达到峰值，也仅有0。

通过以上的描述可以看出，粉末增塑挤压成形与注射成形有很多相同的优点，所以近几年这两种工艺都得到了迅猛发展，两者共同的优点总结一下有四点：近净成形，都可以一次成形接近制品终形状的坯件;利用传统的铸造、机加工等防范难以生产的形状的金属制品，尤其是小型复杂零件和细长零件的成形中占有很大优势;可适用的材料范围都相当广泛，一些用常规办法不好制备成品的材料都可以采用此两种方法;该两种方法可以作为新材料及其产品的新的研发方法。与机加工工艺相比，粉末冶金齿轮的经济批量一般取决于零件的大小、结构复杂程度、产品要-度以及其它性能要求。

两者一个-共同点是都要使用粘结剂。从粘结剂的选用及配方上来看，两者采用的粘结剂都可以归为三大体系，蜡基、jia基纤维素基和塑基，用量上也差不多，都在在8%～20%的比范围。从工艺上来看，都要在坯件成形以后进行粘结剂的-脱除。

但是两者也有很明显的不同，在原料上，增塑挤压成形使用的金属粉末粒度变化区间比较大，从几微米到几百微米都可以使用;而金属注射成形对金属粉末的要求比较高，粉末的粒度一般在0.5-20微米之间，对粉末制备方法和粉末形状有着更高的要求，因此成形后的制品更致密，烧结时收缩率小，尺寸精度更高。现在，我们看到了很多为mim设计的新的材料，其中有叠片结构的硬磁-软磁，磁性的-非磁性的，传导性的-绝缘的、泡沫金属及孔新建，这些可选择的项目，都将mim推进到了几乎没有工艺可替代的领域。

如果要说两者的差异的话，成形设备和物料受力的的不同是其另外一个-的区别，增塑挤压成形采用的是-螺杆挤压成形机，物料处于两向压缩和一向挤出拉伸的变形，其中的挤压力一般不会超过300mpa;而注射成形采用的注射成形机，在成形过程中物料受到的是三向压应力，其变形是三向力的压缩变形。发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到-的表面，只是所需时间有些长短而已。

通过两者共同点和不同点的比较，我们认识到，两者都是当今粉末冶金技术新的发展方向，都可以在成形难加工材料的小尺寸复杂形状制品方面发挥优势，如果在精密度要求不是-高的情况下可以采用增塑挤压成形工艺以降低生产成本，而精密度要求高的制品的成形则只能通过对粉末粒度要求严格的金属粉末注射成形来实现。达克罗涂层的表面颜色单一，只有银白色和银灰色，不适合汽车发展个性化的需要。

金属粉末充模-理和颗粒模拟的使用

对于多相填充流，人们发现可以因为剪切力作用，或是颗粒间的相互作用而形成些-的结构。特性使得这一现象尤为-。这就带来了一些问题，比如：流体是否均匀，流体是否是多相的且每个组分是否都起着独立的作用来影响整个流体的流动性。通过观察流道横截面上的流体可以发现许多有趣的现象。和中显示的是横截面的放大图，显示出了相的分离以及年轮一样的结构。上面图片中的白色条纹是相分离的一种表征，那里是一些粘结剂中的低熔点组分。在这样的地方很容易产生裂纹。这种结构明显表明流体是多相的，甚至可能是类固体的。所以实际上的mim喂料熔体是非均质的流体，其运动方式和均质流体存在着差异。结合力及再涂性能好：达克罗涂层与金属基体有-的结合力，而且与其他附加涂层有-的粘着性，处理后的零件易于喷涂着色，与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜。

　　在粉末-粘结剂两相体系中，粉末颗粒和粘结剂之间存在着-的相互作用，因此颗粒附近粘结剂的运动将受到一定的-。在这个模型里，将具有不规则形状的粉末简化为规则球形的颗粒，每个颗粒周围包覆着一层粘结剂，这层粘结剂随颗粒一起运动，即将其看成一个复合单元。粘结剂的厚度假定是常数，以此-系统的恒定。尽管这些复合单元的周围还有自由粘结剂的存在，且其粘性制约了粉末颗粒的运动，还是可将复合单元看成是不受-粘结剂介质的影响。,-,其缺陷是光明度差,有气体溢出,须要通风设备,加温艰难。

　　修正颗粒模型颗粒模型较为充分地考虑了mim喂料的-性，可以描述粉末的运动情况，因此这个模型在简单计算每个粉末颗粒的实际运动情况方面较为-，但对于实际的三维问题，颗粒模型的微观分析需要大量的单元，且容易造成计算的发散。很难将其应用到诸如粉末等微细粉末的分析。所以必须对已有的颗粒模型进行一定的修正。展示了通过这种颗粒模型模拟出来的mim喂料充模的情况。从中可以较清楚地看出密度分布的不均匀性。对于混炼时粉末和粘结剂的加入顺序也有比较严格的规定，加料的顺序一般是先加入高熔点组元熔化，然后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉末。

　　结论由于mim喂料在模腔中的流动可以看成是固-液两相流动，所以采用传统的连续介质模型来进行流动模拟存在较大的偏差。很多研究表明，mim喂料在充模过程-发生粉末和粘结剂分离的现象。通过这种方法可以直接考察粉末特性粒度、粒径分布、密度和形状等对流动过程的影响。从而可以监视流动过程中粉末的运动、-以及密度变化分布情况和两相分离等特殊现象。为了简化三维问题中的计算，还在基于修正颗粒流体动力学的基础上对该模型进行了修正。☆缺陷必须使mim固有的缺陷处于非关键位置，或制造成形后除去例如浇口印迹、提模杆标记或接合线等。

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