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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。如上所述，與球形顆粒粉末相比，不規則形狀顆粒壓制的壓坯具有較高的生坯強度。

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。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。

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。

MIM技術促進零部件制造業的發展

近年來，經濟的快速發展促進了零部件制造業的發展。金屬注塑（MIM）不僅節能，而且可以減少污染，節省材料，是先進的制造技術。金屬注射成型（MIM）在零部件制造中具有不可替代的地位和作用。

金屬注塑（MIM）部分的理論密度可以達到95％以上，通過合理的工藝參數控制可以達到99.9％，接近完全致密化。MIM技術具有成本低，自動化程度高的大規模生產優勢，是目前先進的粉末冶金技術。

金屬注射成型（MIM ）零件一般用于制造高強度和強力磨損，在機械，電子，醫用設備，汽車，電機，農業機械，電機等領域也有很廣泛的用途。

粉末冶金技術 - 金屬注射成型（MIM）的新技術將促進零部件制造業的發展，也將為未來帶來光明之路。

金屬注射成形（MIM）發展

金屬注射成形（metal Injection Molding，MIM）是一種適于生產小型、三維復雜形狀以及具有特殊性能要求制品的近凈成形工藝。

MIM是由傳統粉末冶金工藝與現代塑料注射成型技術融合發展而來，其基本工藝過程是：將各種微細金屬粉末（一般小于20μm）按一定的比例與預設粘結劑（各種熱塑性塑料，蠟及其他材料）均勻混合，制成具有流變特性的喂料，通過注射機注入模具型腔（或多模型腔）成型出零件毛坯，毛坯件經過脫除粘結劑和高溫燒結后，即可得到微觀組織均勻、材料高度致密的各種金屬零部件。金屬熱處理有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝，俗稱“四把火”。

MIM的發展進程

20世紀70年代，美國學者Wiech首先開發出一種對金屬粉末進行注射成形的粉末冶金工藝。20世紀80年代，美國倫賽爾理工學院開始開展MIM技術理論基礎和應用基礎的研究工作。其缺陷是防污染性高,加工設備一次性投資大,龐雜件要工裝、輔佐電極,大批生產還須要降溫設備。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±0.5%提高到±0.3%。21世紀后，MIM工藝進一步得到改進，新材料、新工藝不斷涌現，產業化發展迅速。形狀復雜、尺寸較小及產量大，這些都是MIM的強項，使其在手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車發動機零件、電子密封、切削工具及運動器材中找到大量應用。

日本MIM工業產品發展迅速

金屬粉末注射成型技術(metal Powder Injection Molding，簡稱MIM)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。20世紀80年代，美國倫賽爾理工學院開始開展MIM技術理論基礎和應用基礎的研究工作。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。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”。

　　美國加州Parmatech公司于1973年發明，八十年代初歐洲許多國家以及日本也都投入極大精力開始研究該技術，并得到迅速推廣。特別是八十年代中期，這項技術實現產業化以來更獲得突飛猛進的發展，每年都以驚人的速度遞增。使用性能：基于MIM產品的高密度，如果使用性能有需求，則MIM的高密度形成的性能有競爭力。到目前為止，美國、西歐、日本等十多個國家和地區有一百多家公司從事該工藝技術的產品開發、研制與銷售工作。日本在競爭上十分積極，并且表現突出，許多大型株式會社均參與MIM工業的推廣，這些公司包括有太平洋金屬、三菱制鋼、川崎制鐵、神戶制鋼、住友礦山、精工——愛普生、大同特殊鋼等。目前日本有四十多家專業從事MIM產業的公司，其MIM工業產品的銷售總值早已超過歐洲并直追美國。到目前為止，全球已有百余家公司從事該項技術的產品開發、研制與銷售工作，MIM技術也因此成為新型制造業中最為活躍的前沿技術領域，被世界冶金行業的開拓性技術，代表著粉末冶金技術發展的主方向。