金屬的磁性怎么來的

為什么只有少數(shù)的金屬有磁性？

可以等價于問：為什么只有少數(shù)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(chǎn)生的。對于金屬來說，金屬是由點陣的離子和自由電子構成。☆材料對于像鈦、不銹鋼及鎳合金之類難切削加工的材料設計的零件，MIM最有吸引力。在磁場的作用下電子運動會產(chǎn)生抗磁磁矩，與此同時，點陣的離子和自由電子會產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)的金屬可以形成自發(fā)磁化區(qū)----“磁疇”，所有只有少數(shù)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。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，我國MIM從業(yè)人員不僅突破了技術封堵，并且研制開發(fā)大量的MIM產(chǎn)品，拓展了市場。

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。

什么是不銹鋼

不銹鋼是在空氣中或化學腐蝕介質中可以耐腐蝕的一種高合金鋼，不銹鋼是具備雅觀的外表和耐腐蝕性能好、不用經(jīng)過鍍色等表面處理工藝而發(fā)揮不銹鋼所固有的外表性能、運用于多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不銹鋼。

代表性能的有13鉻鋼，18-鉻鎳鋼等高合金鋼。

從金相學角度分析，因為不銹鋼含有鉻而使外表形成很薄的鉻膜，這個膜隔分開與鋼內侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。為了維持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必需含有12%以上的鉻。

不銹鋼最實用于醫(yī)院或其它衛(wèi)生條件至關重要的領域，尤其是在經(jīng)過二次加工拋光以后的不銹鋼效果更佳。通常條件下腐蝕環(huán)境要求光滑的外表是因為外表光滑不容易積垢。污垢的沉積會使不銹鋼生銹甚至造成腐蝕。

食品加工、餐飲、釀造和化工，便于清洗，有時還要運用化學清洗劑，不易滋長細菌。不銹鋼在這方面的性能與玻璃和陶瓷可以媲美！

選擇MIM技術的主要準則

日本、美國及歐洲的金屬注射成形協(xié)會聯(lián)合發(fā)布ISO標準-ISO22068燒結金屬注射成形材料規(guī)范，意在于為設計與材料工程師提供用MIM工藝制造的零件規(guī)定的材料所需要的資料。關于選擇MIM工藝準則，確定有下列一些主要事項需要考慮：

☆質量/大量

對于在切削加工或磨削加工中材料損耗大的零件，MIM在降低生產(chǎn)成本上極有效。

☆數(shù)量

模具與創(chuàng)建費用對于低產(chǎn)量是難以承受的。因此，當年產(chǎn)量超過20000件時，對于MIM合適。

☆材料

對于像鈦、不銹鋼及鎳合金之類難切削加工的材料設計的零件，MIM最有吸引力。

☆復雜性

MIM工藝適合制造幾何形狀復雜的以及在切削加工中需要轉換位置的多軸零件。

☆使用性能

如果使用性能很重要，則MIM的高密度形成的性能經(jīng)常都有競爭力。

☆表面粗糙度

表面粗糙度反應了粉末顆粒的大小，然而不像其他競爭的工藝，可控的織構可能對成本沒有什么影響。

☆公差

如果要求的公差緊密時，由于需要后續(xù)加工，MIM的成本趨向于增加，燒結件的公差大概在±0.3%。

☆組合

為了節(jié)省庫存與組裝費用，當講多個零件團結為一個零件時，可以受益。

☆缺陷

必須使MIM固有的缺陷處于非關鍵位置，或制造成形后除去例如澆口印跡、提模桿標記或接合線等。

☆新型組合材料

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

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。MIM工藝的制程技術、材料和設備在國內已經(jīng)越來越成熟，應用范圍也非常廣。然而在現(xiàn)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(chǎn)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。

　　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(jīng)過鍛造加工后能改善其組織結構和力學性能。2、退火的目的：①改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應力，防止工件變形、開裂。鑄造組織經(jīng)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。

　　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(chǎn)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(chǎn)中不可缺少的一部分，在機械生產(chǎn)中，根據(jù)產(chǎn)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(chǎn)品。