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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。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。新型組合材料：MIM可制造出傳統工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的或兩種材料結構的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

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(fā)磁化區(qū)”，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(fā)磁化區(qū)----“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(qū)域內的各個原子的磁矩按同一方向排列，最終形成自發(fā)磁化區(qū)域----磁疇。有趣的是，MIM卻影響了大行業(yè)，卡托曾經于2012~2016采用MIM來制作的”爆品”零件，那是影響了數十億用戶啊。

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(fā)形成磁化區(qū)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。

粉末冶金MIM工藝相比傳統精鑄工藝的優(yōu)勢

MIM使用的原料粉末粒度直徑為2—15urn，而傳統粉末冶金（PM）的原料粉末粒度為50—100urn。MIM工藝的成品密度高，原因是使用微細粉末。MIM產品形狀自由度是PM所不能達到的。

傳統的精密鑄造（IC）工藝作為一種制作復雜形狀產品極有效的技術，近年使用陶心輔助可以完成狹縫、深孔穴的產品，但礙于陶心的強度以及鑄液的流動性限制，該工藝仍有某些技術上的難題。一般而言，此工藝制造大、中型零件較為合適，而小型復雜零件則MIM工藝較為合適，而且IC工藝材質受到一定限制。結合力及再涂性能好：達克羅涂層與金屬基體有良好的結合力，而且與其他附加涂層有強烈的粘著性，處理后的零件易于噴涂著色，與有機涂層的結合力甚至超過了磷化膜。

壓鑄工藝適用于鋁和鋅合金等低熔點、鑄流性好的材料，而MIM工藝適合各種材質。

精密鍛造可以成型復雜零件，但不能成型三維復雜的小型零件，其產品的精度低，產品有局限。

傳統機械加工法：近來靠自動化和數控提升加工能力，在效率和精度上有很大的進展，但是基本的程序上仍脫不開逐步加工車、刨、銑、磨、鉆、拋等完成零件形狀的方式，機械加工的方法精度和復雜度遠優(yōu)于其他方法，但是因為材料的有效利用率低，且形狀的完成受限于設備與刀具，有些零件無法用機械加工完成。相反，MIM可以有效利用材料，形狀自由度不受限制。對于小型、復雜、高難度形狀的精密零件的制造，MIM工藝比較機械式加工而言，其成本較低且效率高，具有競爭力。對于混煉時粉末和粘結劑的加入順序也有比較嚴格的規(guī)定，加料的順序一般是先加入高熔點組元熔化，然后降溫，加入低熔點組元，然后分批加入金屬粉末。

淺談鑄件與不銹鋼鍛件之間的區(qū)別

鑄件應用有著悠久的歷史。在古代，人們用鑄件做錢幣祭器、工具和一些生活用具。然而在現代，鑄件主要用于機器零部件的毛坯或者直接用作機器零部件。機械產品中鑄件開始越來越占比例，用量也是逐年增加，鑄件的形狀、品種也在不斷變化。鑄件漸漸成為了我們日常生活中不可缺少的一部分，各類門把、門鎖、小水管道等各類場合都可以看到鑄件的運用。一、電鍍電鍍是一種化學過程，它是在外界直流電源的作用下通過兩類導電在陽極和陰極兩個電極上進行氧化還原反應的過程。

　　鑄件有優(yōu)良的機械、物理性能，它可以有各種不同的強度、硬度、韌性配合的綜合性能，還可兼具一種或多種特殊性能，如耐磨、耐高溫和低溫、耐腐蝕等。

　　鑄件的重量和尺寸范圍都很寬，重量最輕的只有幾克，最重的可達到400噸，壁厚最薄的只有0.5毫米，最厚可超過1米，長度可由幾毫米到十幾米，可滿足不同工業(yè)部門的使用要求。

　　鑄件與不銹鋼鍛件之間都有那些區(qū)別呢？

　　1、鑄件具有良好的耐磨性與消震功能，因為鑄鐵中石墨有利于潤滑及貯油，所以耐磨性好。同樣，由于石墨的存在，灰口鑄鐵的消震性優(yōu)于鋼。

　　2、鑄件工藝性能好，由于灰口鑄鐵含碳量高，接近于共晶成分，故熔點比較低，流動性良好，收縮率小，因此適宜于鑄造結構復雜或薄壁鑄件。另外，由于石墨使切削加工時易于形成斷屑，所以灰口鑄鐵的可切削加工性優(yōu)于鋼。

　　3、不銹鋼經過鍛造加工后能改善其組織結構和力學性能。鑄造組織經過鍛造方法熱加工變形后由于不銹鋼的變形和再結晶，使原來的粗大枝晶和柱狀晶粒變?yōu)榫Я］^細、大小均勻的等軸再結晶組織，使鋼錠內原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等壓實和焊合，其組織變得更加緊密，提高了金屬的塑性和力學性能。美國Injectamax公司和德國BASF公司將脫脂時間從數十小時縮短到幾個小時，而且保形性得到明顯改善，產品的尺寸精度從±0。

　　4、鑄件的力學性能低于同材質的鍛件力學性能。然而鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續(xù)性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，可保證零件具有良好的力學性能與長的使用壽命采用精密模鍛、冷擠壓、溫擠壓等工藝生產的鍛件，都是鑄件所無法比擬的。

　　無論是鑄件還是不銹鋼鍛件，都是機械生產中不可缺少的一部分，在機械生產中，根據產品性能的不同，選擇相應的鑄件或鍛件，只有充分發(fā)揮鑄件或鍛件的作用，才能有好的機械產品。