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發布時間:2020-07-31 18:59  





金屬的磁性怎么來的
為什么只有少數的金屬有磁性?
可以等價于問:為什么只有少數金屬是鐵磁性的,而大部分金屬是非鐵磁性(即抗磁性和順磁性)?
這個得從金屬磁化的物理本質說起:近代物理證明,構成物質的原子由原子核和電子所構成,每個電子都在作循軌和自旋運動,物質的磁性就是由于電子的這些運動產生的。對于金屬來說,金屬是由點陣的離子和自由電子構成。主要集中在深圳、上海、江蘇、浙江等沿海城市,據不完全統計有兩百多家。在磁場的作用下電子運動會產生抗磁磁矩,與此同時,點陣的離子和自由電子會產生順磁磁矩。
下面,我們分析下各種金屬的磁特性。
1、金屬的抗磁性和順磁性(金屬的非鐵磁性)
金屬中銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、?(Cd)、等,它們的離子所產生的抗磁性大于自由電子的順磁性,因此是抗磁性物質。
在元素周期表中接近非金屬的一些金屬元素,如銻(Sb)、鉍(Bi)、與錫(Sn)等,它們的自由電子在原子價增加時逐步向共價結合過渡,而共價電子的磁矩互相抵消,因此表現出異常的抗磁性。
所有堿金屬都是順磁性物質,堿土金屬(除“鈹”外)也都是順磁性的,這是由于它們的自由電子所產生的順磁性占主導地位。
堿金屬指元素周期表ⅠA族元素中所有的金屬元素,包括鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鈁(Fr)六種。
堿土金屬指元素周期表中Ⅱ A族元素,包括鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra)六種。
三價金屬鋁(Al)、硒(Se)、鑭(La)也是順磁性,它們的順磁性主要是由自由電子或離子的順磁性所決定。
稀土金屬也是順磁性,而且磁性較強,這是因為這些元素的原子4f層或5d層沒有填滿,存在著未能抵消的自旋磁矩所造成。
鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)等過渡族元素,它們的3d層未被填滿,自旋磁矩未被抵消或而產生強烈的順磁性。
2、金屬的鐵磁性
對于鐵磁性金屬來說,不大的外磁場便會使它強烈磁化,很容易被磁鐵吸附。
鐵磁性金屬的原子磁矩主要來源于電子的自旋磁矩,即使在沒有外磁場的條件下,就可以形成一個個小的“自發磁化區”,我們稱之為“磁疇”。
正是由于在每個磁疇中原子的磁矩已完全排列起來,所以在一個不太強的外磁場,就可以產生一個很強的磁化強度,即樓主認為的“有磁性”。
重新回到問題的起點,金屬的磁性是由其原子結構特性決定的,常溫下,只有少數的金屬可以形成自發磁化區----“磁疇”,所有只有少數金屬有磁性
至于鐵磁性金屬為什么會形成磁疇的原因,涉及量子力學理論:鐵磁性物質內部相鄰原子的電子之間有一種靜電交換作用,正是這種靜電交換作用迫使各原子的磁矩平行或者反向平行排列,使得一個小區域內的各個原子的磁矩按同一方向排列,最終形成自發磁化區域----磁疇。69%,熔點約為1227度,晶體結構復雜,硬度很高,脆性極大,幾乎沒有塑性。
鐵磁性金屬與非鐵磁性金屬的磁化機制有著很大差異,由于不能自發形成磁化區域,所以非鐵磁性金屬(常見的有鎂、鋁、銅、鈦、奧氏體不銹鋼)的磁性很弱,無法形成明顯的SN兩極。



金屬粉末注射成型工作原理
金屬粉末注射成型技術的工作原理金屬粉末注射成型技術是將現代塑料噴射成形技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術。
其基本工藝過程是:首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練,經制粒后在加熱塑化狀態下(~150℃)用噴射成形機注入模腔內固化成形,然后用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除,最后經燒結致密化得到最終產品。
金屬粉末注射成型技術工藝與傳統工藝相比,具有精度高、組織均勻、性能優異,生產成本低等特點,其產品廣泛應用于電子信息工程、生物醫用器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業、兵工及航空航天等工業領域。因此,國際上普遍認為該技術的發展將會導致零部件成形與加工技術的一場革命,被譽為“當今最熱門的零部件成形技術”和“21世紀的成形技術”。通過回火可使金相組織趨十穩定,以保證在以后的使用過程中不再發生變形。

我國粉末冶金行業集中度高
根據中國粉末冶金協會統計的數據,34家國內大中型粉末冶金生產企業(占53 家企業數量的64%)的累計產量長期占53家企業生產產量的占比高達85%,其中大多數汽車粉末冶金零部件生產商集中在這34 家企業中。過去十年,受益于汽車產量的增長,汽車用粉末冶金零部件需求也呈現快速增長的態勢。并可通過PLC實時控制及記錄生產中的溫度、時間、粘度等相關數據。未來,除了汽車行業本身的增長,粉末冶金零件需求也將受益于進口替代和對機加工零件替代的雙重替代,單車的粉末冶金用量將明顯提升,保障傳統汽車粉末冶金零部件的需求將保持平穩增長。
從行業趨勢來看,進入2008 年以后,由于價格的優勢,世界粉末冶金的生產中心逐步往中國轉移,日本本土的產量出現了明顯的下降。根據中國粉末冶金協會的統計,以34 家粉末冶金企業產量為基數,2009/2010/2011 車用粉末冶金的單車用量分別為3.1/3.6/3.76kg/輛,用量增長趨勢明顯,在經歷了2012 年短暫的下滑后,2013年又重回3.71kg/輛的水平。金屬注射成型產品燒結出來后,因為各種原因,表面的光潔度相對比較粗糙,并有輕微的毛刺,并可能有細小的不銹鋼粉粒黏著在產品表面。產業信息網認為,考慮到車輛節能、輕量化及產品精度化的訴求,伴隨未來中國粉末冶金生產企業規模做大,技術加強和依舊強勁的成本優勢,車用粉末冶金零件進口替代趨勢下的需求增長仍將持續發生


快速模具技術
正常生產模具的制造成本通常很高,許多情況下需要制作實驗模具去發現驗證設計生產整個過程中可能遇到的問題,最終的模具肯定要修改。為適應這種情況,出現了許多快速或軟模具技術用來制造滿足幾百件零件試制的實驗模具。
目前鋁合金、顆粒增強環氧樹脂、鈹銅、低碳鋼、不銹鋼及鈷合金等已被用作制造軟的金屬注射模具。由于容易成型,鋅、鋁和鉍合金等偶爾也用于制造試驗模具及樣品原型。
但由于容易劃傷和損壞,最終的生產模具會采用硬質材料。
利用有機硅橡膠模具工藝原理,制作使用壽命有限的MIM塑料注塑模具是一項較新的模具技術。將熔融塑料澆在母模型腔周圍,凝固硬化后,剖開塑料取出母模模型。壓入受限制的模架中,這樣的塑料模具可以用來承受幾百次的低壓注射試驗。
激光快速原型技術是一種非常簡單的模具或原型制造方法,采用激光掃描積分堆積塑料或金屬粉末直接制造模具型腔。激光快速原型技術的另外一種模具制造工藝是利用堆積的樹脂或紙質模型,采用精密鑄造或電鑄方法制造模具型腔。
這些方法制造的模具表面比較粗糙,精度較低,無法滿足生產模具的苛刻要求。
非常大批量生產用的模腔或其組件,容易磨損,快速模具技術將是一種非常有效的工藝手段。

