磁性材料基本特性的研究课件
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磁性材料——研究生课程PPT课件
e：涡流损耗系数；a：磁滞损耗系数；c是不依赖于f的常数，
来自由磁后效或频散引起的损耗。
*总损耗W既决定于材料，也决定于交变磁场的f和Bm, 因此 讨论W指标时，应注明f和Bm。 ①涡流损耗
*涡流是在迅速变化的磁场中的导体内部产生的感生电流，
因其流线呈闭合漩涡状而得名。f越高，涡流越大。
*涡流不能象导线中的电流那样输送出去，仅使磁芯发 热造成能量损耗。 *一个周期内材料的涡流损耗
*Ni：75％~83%范围时，具有最佳的综合磁性能，但这一范围 时BS较低。 *应用：可用作在弱磁场下具有很高的铁芯材料和磁屏蔽材 料；也可用作要求低剩磁和恒磁导率的脉冲变压器材料；还可 用作各种磁致伸缩合金、热磁合金、矩磁合金等。
2.1.4其它软磁合金 ①铁铝合金
*优点：价格低；通过调解铝的含量，可以获得满足不同要求的
单位磁场强度在磁体中感生的磁化强度。 ⑤磁导率：μ=B/H
单位磁场强度在磁体中感生的磁感应强度。
1.2磁性参量
①初始磁导率：
i
1
B lim H H 0
0
②最大磁导率：
max
1
0
(B H
) max
③饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所
对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。
④剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回
*电工纯铁存在时效现象
原因：高温时铁固溶体内溶解有较多的碳或氮，产品快速 冷却到室温时，溶解度减小，Fe3C或Fe4N由固溶体中以细
微弥散形式析出，从而HC增加，i降低。
消除方法：保温后，采用缓慢冷却到100-300℃的退火措施， 这样在650-300℃之间Fe3C有足够的时间析出、长大为对磁 性能影响不大的大颗粒夹杂物。
来自由磁后效或频散引起的损耗。
*总损耗W既决定于材料，也决定于交变磁场的f和Bm, 因此 讨论W指标时，应注明f和Bm。 ①涡流损耗
*涡流是在迅速变化的磁场中的导体内部产生的感生电流，
因其流线呈闭合漩涡状而得名。f越高，涡流越大。
*涡流不能象导线中的电流那样输送出去，仅使磁芯发 热造成能量损耗。 *一个周期内材料的涡流损耗
*Ni：75％~83%范围时，具有最佳的综合磁性能，但这一范围 时BS较低。 *应用：可用作在弱磁场下具有很高的铁芯材料和磁屏蔽材 料；也可用作要求低剩磁和恒磁导率的脉冲变压器材料；还可 用作各种磁致伸缩合金、热磁合金、矩磁合金等。
2.1.4其它软磁合金 ①铁铝合金
*优点：价格低；通过调解铝的含量，可以获得满足不同要求的
单位磁场强度在磁体中感生的磁化强度。 ⑤磁导率：μ=B/H
单位磁场强度在磁体中感生的磁感应强度。
1.2磁性参量
①初始磁导率：
i
1
B lim H H 0
0
②最大磁导率：
max
1
0
(B H
) max
③饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所
对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。
④剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回
*电工纯铁存在时效现象
原因：高温时铁固溶体内溶解有较多的碳或氮，产品快速 冷却到室温时，溶解度减小，Fe3C或Fe4N由固溶体中以细
微弥散形式析出，从而HC增加，i降低。
消除方法：保温后，采用缓慢冷却到100-300℃的退火措施， 这样在650-300℃之间Fe3C有足够的时间析出、长大为对磁 性能影响不大的大颗粒夹杂物。
《磁性材料》PPT课件
6、软磁性材料：有些铁磁性材料， 在外磁场撤去以后，各磁畴的方向 又变得杂乱，物体没有明显的剩磁。
整理ppt
7
整理ppt
8
【思考】 永久磁铁应该用什么材料制作？ 电磁铁应该用什么材料制作？
整理ppt
9
二、磁性材料的发展
1、19世纪末，随着电力应用技术的出 现，磁性材料出现在各种新设备里。 磁畴的设想就是在20世纪初提出的。
2、20世纪30年代，磁性材料的制作 普遍是在铁合金中加入少量的钴。
整理ppt
10
3、将磁性材料磨成细粉，制作可以 增加10倍的永磁材料。
4、第二次世界大战 以后，铁氧体（也叫 磁性瓷）成为研究热 点。
整理ppt
11
5、1978年合金磁粉研制成功 金属薄膜做为磁记录的材料
整理ppt
12
三、磁记录
• 硬盘采用垂直磁性记录技术（数十年来一 直采用的横向排列技术）
整理ppt
15
【课外小实验】 从一盒完好的磁带盒中抽
出一条磁带，长度大约十几厘米， 用强磁铁在磁带上轻擦几下。再听 听所录的声音，效果如何？
整理ppt
16
四、地球磁场留下的记录
1、地磁场对含有磁性材料的岩石起作用
2、岩石的极性和磁性的强度，随着形 成的年代呈现周期性的变化。
金，还有一些氧化物，磁化后的磁 性比其他物质强得多，这种物质叫 做铁磁性物质。
整理ppt
4
【思考】 为什么铁磁性物质磁化后
有很强的磁性？
整理ppt
5
4、磁畴：铁磁性物质的本身的 结构就是由很多已经磁化的小区 域组成的，这些磁化的小区域就 叫“磁畴”。
磁畴的大小约10－4～10－7m
整理ppt
整理ppt
7
整理ppt
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【思考】 永久磁铁应该用什么材料制作？ 电磁铁应该用什么材料制作？
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9
二、磁性材料的发展
1、19世纪末，随着电力应用技术的出 现，磁性材料出现在各种新设备里。 磁畴的设想就是在20世纪初提出的。
2、20世纪30年代，磁性材料的制作 普遍是在铁合金中加入少量的钴。
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3、将磁性材料磨成细粉，制作可以 增加10倍的永磁材料。
4、第二次世界大战 以后，铁氧体（也叫 磁性瓷）成为研究热 点。
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5、1978年合金磁粉研制成功 金属薄膜做为磁记录的材料
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三、磁记录
• 硬盘采用垂直磁性记录技术（数十年来一 直采用的横向排列技术）
整理ppt
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【课外小实验】 从一盒完好的磁带盒中抽
出一条磁带，长度大约十几厘米， 用强磁铁在磁带上轻擦几下。再听 听所录的声音，效果如何？
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四、地球磁场留下的记录
1、地磁场对含有磁性材料的岩石起作用
2、岩石的极性和磁性的强度，随着形 成的年代呈现周期性的变化。
金，还有一些氧化物，磁化后的磁 性比其他物质强得多，这种物质叫 做铁磁性物质。
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4
【思考】 为什么铁磁性物质磁化后
有很强的磁性？
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5
4、磁畴：铁磁性物质的本身的 结构就是由很多已经磁化的小区 域组成的，这些磁化的小区域就 叫“磁畴”。
磁畴的大小约10－4～10－7m
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磁性材料幻灯片资料
分子磁矩
轨道磁矩 ——电子绕核的轨道运动 自旋磁矩 ——电子本身自旋
分子圆电流和磁矩 I
Pm
B0
无外磁场
有外磁场
B B0
分 无外磁场作用时，由
子 于分子的热运动，分
磁 矩
子磁矩取向各不相同, 整个介质不显磁性。
B
B0
在外磁场作用下分
子磁矩产生的磁场方向
和外磁场方向一致，顺
磁质磁化结果，使介质
内部磁场增强。
第一章 磁性材料 第一讲 概述
一、磁场中的磁介质 磁介质——能与磁场产生相互作用的物质。 磁化——磁介质在磁场作用下所发生的变化。 不同磁介质磁化后对原外磁场的存在不同的影响
BBoB
磁介质中的 总磁感强度
真空中的 磁感强度
介质磁化后的 附加磁感强度
从实用的观点，根据磁化率χ（＝M/H）大小与符号，
反铁磁性结构的铁磁性）。 Χm>0 ，大小为1 ～103
典型代表为铁氧体。 1
mTp OTc源自T前三种为弱磁性，后两种为强磁性，具有此二性的 材料叫磁性材料，按其被应用的性能，磁性材料可分为 软磁、永磁、旋磁、矩磁、亚磁五类）
5、超顺磁性
铁磁性材料做成微晶或非晶时将具有超顺磁性。 大的微晶颗粒内部就会出现多畴结构，这种多畴结构 可以有效降低静磁场能量。当尺寸再小（数十纳米到 几个微米），微晶将成为单畴，此时多畴结构能量反 而高。当尺寸再小，微晶仍为单畴，但磁化方向在热 扰动下将会发生发转，从而失去铁磁性。在磁场的作 用下的这些磁畴将沿着磁场方向排列，很像顺磁材料， 但其磁导率极大，称为超顺磁材料。
可分为五种：
1
1、抗磁性 对于电子壳层被填满的物
d
质，其磁矩为零。在外磁场作
磁性材料的认识与应用(PPT)
磁畴结构
磁性材料内部自发形成的、具有一定磁化特性的区域。不同的磁畴具有不同的 磁矩方向和大小，导致宏观上表现出不同的磁性。
磁导率与磁阻
磁导率
描述磁性材料在磁场中磁感应强度与磁场强度的比值，是衡量材料导磁性能的重 要参数。
磁阻
由于磁性材料的磁畴结构、晶格畸变等因素导致的磁感应强度在材料内部传播时 的衰减，表现为磁阻抗。
磁性材料的发展趋势
高性能磁性材料
随着技术的进步，对磁性材料性能的要求越来越高，高性能磁性材料的研究和开发成为 未来的发展趋势。
环保型磁性材料
随着环保意识的提高，环保型磁性材料的研发和应用越来越受到重视，如可回收利用的 磁性材料等。
磁性材料的应用前景
电子行业
磁性材料在电子行业中应用广泛，如电 子元器件、传感器、电机等，随着电子 行业的快速发展，磁性材料的应用前景 十分广阔。
交通工业
磁性材料在交通工业中主要用于轨道交通、汽车制造等领 域，如磁悬浮列车、磁力轴承等。磁性材料具有高磁导率 、高磁感应强度等特点，能够提供稳定的磁场环境，确保 交通工具的安全性和稳定性。
磁性材料在交通工业中还应用于传感器、执行器等新兴领 域，为交通工业的发展提供了新的机遇。
医疗领域
磁性材料在医疗领域中主要用于磁共 振成像、磁疗等新兴领域。磁性材料 能够产生稳定的磁场环境，有助于提 高医疗设备的诊断准确性和治疗效果。
磁性材料的分类
软磁材料
矫顽力低，磁导率高，饱和磁感 应强度大，易于磁化和去磁，适
用于制造变压器、电机等。
硬磁材料
矫顽力高，剩磁和矫顽力均大 ，适用于制造永磁体，如扬声 器、耳机等。
矩磁材料
具有矩形磁滞回线，常用于计 算机存储器等。
磁性材料内部自发形成的、具有一定磁化特性的区域。不同的磁畴具有不同的 磁矩方向和大小，导致宏观上表现出不同的磁性。
磁导率与磁阻
磁导率
描述磁性材料在磁场中磁感应强度与磁场强度的比值，是衡量材料导磁性能的重 要参数。
磁阻
由于磁性材料的磁畴结构、晶格畸变等因素导致的磁感应强度在材料内部传播时 的衰减，表现为磁阻抗。
磁性材料的发展趋势
高性能磁性材料
随着技术的进步，对磁性材料性能的要求越来越高，高性能磁性材料的研究和开发成为 未来的发展趋势。
环保型磁性材料
随着环保意识的提高，环保型磁性材料的研发和应用越来越受到重视，如可回收利用的 磁性材料等。
磁性材料的应用前景
电子行业
磁性材料在电子行业中应用广泛，如电 子元器件、传感器、电机等，随着电子 行业的快速发展，磁性材料的应用前景 十分广阔。
交通工业
磁性材料在交通工业中主要用于轨道交通、汽车制造等领 域，如磁悬浮列车、磁力轴承等。磁性材料具有高磁导率 、高磁感应强度等特点，能够提供稳定的磁场环境，确保 交通工具的安全性和稳定性。
磁性材料在交通工业中还应用于传感器、执行器等新兴领 域，为交通工业的发展提供了新的机遇。
医疗领域
磁性材料在医疗领域中主要用于磁共 振成像、磁疗等新兴领域。磁性材料 能够产生稳定的磁场环境，有助于提 高医疗设备的诊断准确性和治疗效果。
磁性材料的分类
软磁材料
矫顽力低，磁导率高，饱和磁感 应强度大，易于磁化和去磁，适
用于制造变压器、电机等。
硬磁材料
矫顽力高，剩磁和矫顽力均大 ，适用于制造永磁体，如扬声 器、耳机等。
矩磁材料
具有矩形磁滞回线，常用于计 算机存储器等。
11磁性材料基本特性的研究ok[1]
![11磁性材料基本特性的研究ok[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b1a87bd9ad51f01dc281f1ca.png)
- 60 -
B = μ 0 ( H + M ) = ( χ m + 1 )μ 0 H = μ r μ 0 H = μH
（1）
式中，μ0 = 4π⋅10−7 H/m为真空磁导率，χm为磁化率，μ r = χm +1 = B/μ 0H为相对磁导率，是 一个无量纲的系数．μ = μ rμ0 为绝对磁导率．对于顺磁性介质，磁化率χm > 0，μ r 略大于 1； 对于抗磁性介质，χm < 0，一般χm的绝对值在 10-4～10-5之间，μ r 略小于 1；而铁磁性介质 的χm >> 1，所以，μ r >> 1．
（8）
ϕ1 + ϕ4 = ϕ2 + ϕ3
（9）
- 58 -
由此可见，交流电桥平衡时，除了阻抗大小满足（8）式外，阻抗的相角还要满足（9） 式，这是它和直流电桥的主要区别．
图 5 交流电桥的基本电路
图 6 RL 交流电桥
本实验采用如图 5 所示的RL交流电桥，在电桥中输入电源由信号发生器提供，在实验
矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料．
3．用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线
图 4 用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线的电路图
图 4 为用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线的电路图．本实验研究的是闭合状的铁 磁圆环样品，铁磁样品平均磁路为L，励磁线圈的匝数为N1，若励磁电流为i1时，在样品内 根据安培环路定律，有
同磁化特点：随着H的增加，开始时B缓慢的增加，此时μ 较小；而后便随H的增加B急剧
增大，μ 也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的μ 值在到达最大值后又急剧
减小．图 1 表明了磁导率μ 是磁场H的函数．从图 2 中可看到，磁导率μ 还是温度的函数，
B = μ 0 ( H + M ) = ( χ m + 1 )μ 0 H = μ r μ 0 H = μH
（1）
式中，μ0 = 4π⋅10−7 H/m为真空磁导率，χm为磁化率，μ r = χm +1 = B/μ 0H为相对磁导率，是 一个无量纲的系数．μ = μ rμ0 为绝对磁导率．对于顺磁性介质，磁化率χm > 0，μ r 略大于 1； 对于抗磁性介质，χm < 0，一般χm的绝对值在 10-4～10-5之间，μ r 略小于 1；而铁磁性介质 的χm >> 1，所以，μ r >> 1．
（8）
ϕ1 + ϕ4 = ϕ2 + ϕ3
（9）
- 58 -
由此可见，交流电桥平衡时，除了阻抗大小满足（8）式外，阻抗的相角还要满足（9） 式，这是它和直流电桥的主要区别．
图 5 交流电桥的基本电路
图 6 RL 交流电桥
本实验采用如图 5 所示的RL交流电桥，在电桥中输入电源由信号发生器提供，在实验
矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料．
3．用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线
图 4 用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线的电路图
图 4 为用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线的电路图．本实验研究的是闭合状的铁 磁圆环样品，铁磁样品平均磁路为L，励磁线圈的匝数为N1，若励磁电流为i1时，在样品内 根据安培环路定律，有
同磁化特点：随着H的增加，开始时B缓慢的增加，此时μ 较小；而后便随H的增加B急剧
增大，μ 也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的μ 值在到达最大值后又急剧
减小．图 1 表明了磁导率μ 是磁场H的函数．从图 2 中可看到，磁导率μ 还是温度的函数，
第1章磁学与磁性材料基础知识PPT课件
=
Nb
=
1, 2
Nc 0
a,b c Na = Nb 0 Nc =1
13
▼静磁能
磁场中的磁体受到力的作用，力矩为：
具有的能量密度为：
高能量态 F=mH
l
F=mH H
低能量态
F=mH -m
+m F=mH
H
14
显然，磁性体在磁化过程中，也将受到自身退磁场的作
用，产生退磁场能，它是在磁化强度逐步增加的过程中外 界做功逐步积累起来的，单位体积内
c= C
• 在居里温度附近出现比热等性质的反常。
T Tp
2. 磁化强度M和磁场H之间不是单值函数，存在磁滞效应。
构成这类物质的原子也有一定的磁矩，但宏观表现却完 全不同于顺磁性，解释铁磁性的成因已成为对人类智力的最 大挑战，虽然经过近100年的努力已经有了比较成功的理论， 但仍有很多问题有待后人去解决。
适用条件：磁体内部均匀一致，磁化均匀。
16
1.2. 材料的磁化
▼磁化曲线
表示磁场强度H与所感生的B或M之间的关系 O点：H＝0、B＝0、M＝0，磁中性或原始退磁状态 OA段：近似线性，起始磁化阶段 AB段：较陡峭，表明急剧磁化 H<Hm时，二曲线基本重合。 H>Hm后，M逐渐趋于一定值 MS（饱和磁化强度），而B 则仍不断增大(原因?) 由B－H（M－H）曲线可求 出μ或 χ
顺磁性物质的磁化率是温度的函数，服从居里定律或居里外斯（Curie-Waiss)定律。
C 称作居里常数， Tp 称作居里顺磁温度
服从居里-外斯定律的物质都是在某一个温度之上才显示顺磁 性，这个温度之下，表现为其它性质。
典型顺磁性物质的基本特点是含有具有未满壳层的原子 （或离子），具有一定的磁矩，是无规分布的原子磁矩在外磁 场中的取向产生了顺磁性。此外，传导电子也具有一定的顺磁 性。
磁性材料的特性PPT课件
►
B B0 +B ' 0 nI j '
B r 0nI
j
'
r
1
nI .
(16.2) 5
j ' r 1nI
►
.
6
16.3 Vector H and Its Circuital Theorem
B d r 1
C r 0
0
C B0
dr
0 I0,in 0
I0,in
H B / r0 B /
CHAPTER 16 MAGNETIC PROPERTIES OF MATERIALS
►16.1 Effect on Magnetic Field by Materials ►16.2 Magnetization ►16.3 Vector H and Its Circuital Theorem ►16.4 Magnetic Shielding
.
10
.
1
16.1 Effect on Magnetic Field by
Materials
► The interaction between magnetic fields and materials can be observed experimentally. The most simple method is to use a long straight with vacuum or air inside first (Fig.16.1(a)) and measure the magnetic field in it when current I is flowing in the coils.
original external field would
B B0 +B ' 0 nI j '
B r 0nI
j
'
r
1
nI .
(16.2) 5
j ' r 1nI
►
.
6
16.3 Vector H and Its Circuital Theorem
B d r 1
C r 0
0
C B0
dr
0 I0,in 0
I0,in
H B / r0 B /
CHAPTER 16 MAGNETIC PROPERTIES OF MATERIALS
►16.1 Effect on Magnetic Field by Materials ►16.2 Magnetization ►16.3 Vector H and Its Circuital Theorem ►16.4 Magnetic Shielding
.
10
.
1
16.1 Effect on Magnetic Field by
Materials
► The interaction between magnetic fields and materials can be observed experimentally. The most simple method is to use a long straight with vacuum or air inside first (Fig.16.1(a)) and measure the magnetic field in it when current I is flowing in the coils.
original external field would
磁性材料基础知识-ppt课件
求其轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小.
Idl
r
dB
B
o
R
p B
x
*
x
I
dB 0
4π
Idl r2
解: 根据对称性分析
毕奥—萨伐尔定律的应用2
Idl
sin R
R
o
r
x
dB
*p x
r2 R
B0I
4π
r 2 x2
sindl
l r2
dB x
dB 0
4π
Idl r2
dB xdsBin4 π 0Isri2 n dl
0I dl
2πR l
I B
dl
oR
l
l 设 l 与 I 成右螺旋
关系
3.3 安培环路定理-应用
求载流螺绕环内的磁场 （已知 n N I）
1） 对称性分析；环内 B 线为同心圆，环外 B 为零.
2 ）选 回路(顺时针圆周) .
lB d Bl 2 0π NR I B 0 NI
2π R
d
令L2πRB0NIL
内部交流报告
磁性材料基础知识
提纲
1 磁性材料的发展简史
2 磁学基本常识
磁性来源 磁学基本概念 磁性材料分类
3 电磁学主要定律-恒稳/交变磁场
4 磁性材料性能分析
5 磁性材料应用实例
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
一、磁性材料发展简史（续）
• 1946年 Bioembergen发现NMR效应 • 1948年 Neel建立亜铁磁理论
(优质文档)磁性材料PPT演示课件
硬磁材料
永磁材料种类
铝镍钴系硬磁合金 硬磁铁氧体材料 稀土永磁材料
可加工的永磁合金 永磁材料用途：硬磁材料主要用来储藏和供给 磁能，作为磁场源。硬磁材料在电子工业中广 泛用于各种电声器件、在微波技术的磁控管中 . 29 亦有应用
永磁材料的退磁曲线和磁能曲线
.
30
可加工的永磁合金
在淬火态具有可塑性，可以进行各种机械加 工。合金的矫顽力是通过塑性变形和时效 (回火)硬化后得到的 四个主要系列
湿法，如电镀和化学镀 干法，如溅射法、真空蒸镀法及离子喷镀法
. 5
其他磁性材料
超磁致伸缩材料
磁致伸缩现象：铁磁性材料在磁场中被磁化时，沿外磁 场方向其尺寸会发生微小变化 一般材料的磁致伸缩系数：30～60×10-6 超磁致伸缩效应：（1～2）×10-3 超磁致伸缩材料与压电陶瓷的性能比较
铝镍钴系硬磁合金
按成分分类：铝镍型，铝镍钴型，铝镍钴钛型三种 铝镍钴型合金具有高的剩余磁感应强度 铝镍钴钛型则以高矫顽力为主要特征 铸造铝镍钴系合金从织构角度可划分为各向同性合 金，磁场取向合金和定向结晶合金三种 逐渐被永磁铁氧体和稀土永磁合金被取代。但在对 永磁体稳定性具有高要求的许多应用中，铝镍钴系 永磁合金往往是最佳的选择。 铝镍钴合金广泛用于电机器件上，如发电机，电动 机继电器和磁电机；电子行业中的扬声器，行波管， . 33 电话耳机和受话器等
. 3
磁记录材料
磁记录材料
磁头材料
磁头的基本结构 基本功能：写入、读出 磁头材料得到基本性能要求：高的磁导率、高的饱和 磁感应强度、高的电阻率和耐磨性 常用的磁头铁芯材料：合金、铁氧体、非晶态合金、 薄膜磁头材料
. 4
磁记录材料
磁性材料ppt课件
磁性是自然科学史上最古老的现象之一
磁性材料是最早被人类认识和利用的功能材料，伴随了人类 文明的发展。 人类对于磁性材料的最初认识源于天然磁石。 公元前三世纪《管子》：“上有慈石者，下有铜金。” 《吕氏春秋》九卷精通篇：“慈招铁，或引之也。”
磁铁矿(Fe3O4) 或磁赤铁矿(γ-Fe2O3)
指南针——磁性材料的最早应用
物质磁性:
物质放入磁场中会表现出不同的磁学特性，称为物质的磁性。
4. 材料磁性的分类及应用
（1） 物质磁性的分类
按物质在磁场中的表现：磁化率的正负、大小及其与温度 的关系来进行分类， 在晶状固体里，共发现了五种主要类型的磁结构物质，它 们的形成机理和宏观特征各不相同，对它们的成功解释形成 了今天的磁性物理学核心内容。 70 年代以后——非晶材料和纳米材料——新的磁性类型，
➢
W. Gilbert 《De Magnete》磁石，最早的著作
➢18世纪 奥斯特 电流产生磁场
➢
法拉弟效应 在磁场中运动导体产生电流
➢
安培定律 构成电磁学的基础, 开创现代电气工业
➢1907年 P. Weiss的磁畴和分子场假说
➢1928年 海森堡模型，用量子力学解释分子场起源
➢1931年 Bitter在显微镜下直接观察到磁畴
基本特征是存在一个磁性转变温度，在此点磁化率温度关系 出现峰值。
文献中也绘成磁化率倒数和温度关系的：
1磁
化 率
表
现
复
杂
Tp
TC
T (K )
铁磁性 T p TC
低温下表现为反铁磁性的物质，超过磁性转变温度
（一般称作Neel温度）后变为顺磁性的，其磁化率温度
关系服从居里-外斯定律： = C
第三章(磁性材料)ppt课件
磁感应强度 /T，不小于 B10 B25 B50 1.71 B100 1.80
不大于 96 72 48 32
1.40 1.50 1.62
B5、B10、B25、B50和B100分别表示H 为500、1000、2500、5000和10000A/m时
的磁感应强度值。
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
2、影响电工用纯铁性能的因素及改善性能的方法
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
电工用纯铁的磁性
磁性 等级 普级 高级 特级 超级 牌号 DT3, DT4, DT5, DT6 DT3A, DT4A, DT5A, DT6A DT4E, DT6E DT4C, DT6C Hc /A· m1
m /10-3H· m-1
不小于 7.50 8.75 11.30 15.00 B5
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
二、软磁材料的基本性能要求
贮能高：要求单位体积贮存的磁能量高。
磁性参量的要求：高的Bs或Br。 灵敏度高：要求在弱磁场中对信号有高灵敏性。
B Br Bs
磁性参量的要求：高的i和m。
效率高：要求在磁场中工作时具有低的磁滞损耗 和涡流损耗。
-Hc O
磁各向异性减小
磁致伸缩效应降低 脆性增大，加工性能差
综合考虑： Si% ≤ 4%
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
3、高斯织构硅钢片
结构特点：
易磁化方向[100]与轧制方向平行 55 [110] 难磁化方向[111]与轧制方向成55角 横向 中等磁化方向[110]与轧制方向成90角 高斯织构硅钢片具有磁各向异性，沿[100](轧制方向)磁性能最佳。
第三章(磁性材 料)
第三章 磁性材料
磁性材料的介绍 ppt课件
磁性材料
复合材料研究所
2016.12.19
复合材料研究所
复合材料研究所
磁性材料拥有数千年应用历史，如今更与信 息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济 的方方面面紧密相关。
磁性材料是高科技发展的重要分支之一。
一个国家的磁性材料能反映其技术 发展水平，对这种材料的需求量能反 映一个国家的经济状况和平均生活水 平。
磁矩m：表征磁性物体磁性大小的物理量，磁矩愈大，磁性愈强，即 物体在磁场中所受的力也大。 磁矩只与物体本身有关，与外磁场无关。
磁 学 磁化强度M：衡量物质有无磁性或磁性大小的物理量，定义为物质单 基 位体积中的磁矩大小，矢量，由S极指向N极。 本 参 磁场强度H：指外界磁场的大小，也是一个矢量，由S极指向N极，磁 量 场强度H一般是由导体中的电流或者永磁体产生。
复合材料研究所
一、材料的磁性
磁学是一门既古老又年轻的学科，磁学基础研究与应用的需求互相促
进，在国防和国民经济中起着重要作用。 早期观点
• 安培分子电流：在磁介质中分子、
磁
原子存在着一种环形电流(分子
性
电流)，分子电流使每个物质微
的
粒都成为微小的磁体；在磁场中， 分子电流沿磁场方向排列，显磁
来
性。
源
复合材料研究所
电磁炮
复合材料研究所
原理
传统的火炮都是利用弹药爆 炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮 弹迅速加速，推出炮膛。而电磁 炮则是把炮弹放在螺线管中，给 螺线管通电，那么螺线管产生的 磁场对炮弹将产生巨大的推动力， 将炮弹射出。
磁性材料市场的代表企业
……
复合材料研究所
国内磁粉生产商
• 麦格昆磁 • 四川银河 • 上海纪元 • 天津津滨 • 浙江朝日科 • 浙江韵升 • 上海爱普生
复合材料研究所
2016.12.19
复合材料研究所
复合材料研究所
磁性材料拥有数千年应用历史，如今更与信 息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济 的方方面面紧密相关。
磁性材料是高科技发展的重要分支之一。
一个国家的磁性材料能反映其技术 发展水平，对这种材料的需求量能反 映一个国家的经济状况和平均生活水 平。
磁矩m：表征磁性物体磁性大小的物理量，磁矩愈大，磁性愈强，即 物体在磁场中所受的力也大。 磁矩只与物体本身有关，与外磁场无关。
磁 学 磁化强度M：衡量物质有无磁性或磁性大小的物理量，定义为物质单 基 位体积中的磁矩大小，矢量，由S极指向N极。 本 参 磁场强度H：指外界磁场的大小，也是一个矢量，由S极指向N极，磁 量 场强度H一般是由导体中的电流或者永磁体产生。
复合材料研究所
一、材料的磁性
磁学是一门既古老又年轻的学科，磁学基础研究与应用的需求互相促
进，在国防和国民经济中起着重要作用。 早期观点
• 安培分子电流：在磁介质中分子、
磁
原子存在着一种环形电流(分子
性
电流)，分子电流使每个物质微
的
粒都成为微小的磁体；在磁场中， 分子电流沿磁场方向排列，显磁
来
性。
源
复合材料研究所
电磁炮
复合材料研究所
原理
传统的火炮都是利用弹药爆 炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮 弹迅速加速，推出炮膛。而电磁 炮则是把炮弹放在螺线管中，给 螺线管通电，那么螺线管产生的 磁场对炮弹将产生巨大的推动力， 将炮弹射出。
磁性材料市场的代表企业
……
复合材料研究所
国内磁粉生产商
• 麦格昆磁 • 四川银河 • 上海纪元 • 天津津滨 • 浙江朝日科 • 浙江韵升 • 上海爱普生
磁性材料基础知识课件优秀课件
Байду номын сангаас大磁能积（BH）max
法定计量单位为：千焦耳每立方米（kJ/m3），以前常用兆高奥 （MGOe）为计量单位
它们之间的换算为：１ （MGOe）＝7.96 （kJ/m3）；也常用近似 值８进行换算。
永磁电机对永磁铁氧体的要求
(1)高的剩余磁感应强度Br。因为Br高才能确保电机有较高的转速， 大的输出扭矩和大的功率。电机才会有较高的效率。
矫顽力Hc Hcb 指在反磁化过程中，当H反向增加到Hcb时，反向磁场和被测磁体剩 磁叠加后，磁感应强度B=0。此时，如果撤走反向磁场，被测磁体仍 会有一定剩磁。 Hcj 指在反磁化过程中，当H反向增加到H=Hcj时，反向磁场撤销后，被 测磁体的剩磁Br=0。
最大磁能积(BH)max 退磁曲线上每点所对应的磁感应强度B和磁化场强度H的乘积称磁能 积。其中的最大者叫最大磁能积（BH）max
磁性材料基础知识课件优秀课 件
二、磁性材料的分类
磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工 钢、镍基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。
按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。
按生产手段的不同，又分为烧结磁性材料和粘接磁性材料。 按成型时是否外加成型磁场，永磁材料还有各向同性和各
(2)高的Hcb。因为Hcb高，才能确保电机输出所需的电动势，使 电机工作点靠近最大磁能积，充分利用磁体的能力。
(3)高的Hcj。Hcj高可以确保电机有较强的抗过载退磁及抗老化， 抗低温的能力。
(4)高的(BH)max。(BH)max越高，表示永磁铁氧体在电机中实 际的运行的工作系数越好。
(5)磁能量Φ越大越好，这将极大提高电机的工作效率。 (6)退磁曲线的矩形度越好，电机的动态损失越小。 (7)永磁铁氧体的电阻率越高，涡流损失越小。 (8)永磁铁氧体的温度系数小，在高温下才具有良好的温度稳定性
法定计量单位为：千焦耳每立方米（kJ/m3），以前常用兆高奥 （MGOe）为计量单位
它们之间的换算为：１ （MGOe）＝7.96 （kJ/m3）；也常用近似 值８进行换算。
永磁电机对永磁铁氧体的要求
(1)高的剩余磁感应强度Br。因为Br高才能确保电机有较高的转速， 大的输出扭矩和大的功率。电机才会有较高的效率。
矫顽力Hc Hcb 指在反磁化过程中，当H反向增加到Hcb时，反向磁场和被测磁体剩 磁叠加后，磁感应强度B=0。此时，如果撤走反向磁场，被测磁体仍 会有一定剩磁。 Hcj 指在反磁化过程中，当H反向增加到H=Hcj时，反向磁场撤销后，被 测磁体的剩磁Br=0。
最大磁能积(BH)max 退磁曲线上每点所对应的磁感应强度B和磁化场强度H的乘积称磁能 积。其中的最大者叫最大磁能积（BH）max
磁性材料基础知识课件优秀课 件
二、磁性材料的分类
磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工 钢、镍基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。
按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。
按生产手段的不同，又分为烧结磁性材料和粘接磁性材料。 按成型时是否外加成型磁场，永磁材料还有各向同性和各
(2)高的Hcb。因为Hcb高，才能确保电机输出所需的电动势，使 电机工作点靠近最大磁能积，充分利用磁体的能力。
(3)高的Hcj。Hcj高可以确保电机有较强的抗过载退磁及抗老化， 抗低温的能力。
(4)高的(BH)max。(BH)max越高，表示永磁铁氧体在电机中实 际的运行的工作系数越好。
(5)磁能量Φ越大越好，这将极大提高电机的工作效率。 (6)退磁曲线的矩形度越好，电机的动态损失越小。 (7)永磁铁氧体的电阻率越高，涡流损失越小。 (8)永磁铁氧体的温度系数小，在高温下才具有良好的温度稳定性
第16章磁性材料的特性 13页PPT
In the hollow space in the box ,the magnetic field would be very weak . Thus when something is put in the closed box . It will not (or only slightly) be affected by external magnetic fields . This is the principle of magnetic shielding using iron box.
If the ferromagnetic materials is made to have a hollow interior, such as an iron box , the magnetic field lines would be collected in the iron wall as shown in Fig. 16.5
►
B B0 +B ' 0 nI j '
B r 0nI
j ' r 1 nI
(16.2)
j ' r 1nI
►
16.3 Vector H and Its Circuital Theorem
B d r 1
C r 0
0
C B0
dr
0 I0,in 0
Example 16.1 A long straight solenoid of n turn per unit length is filled inside with uniform material of relative permeability . Find the surface bound current density on the surface of the material in the solenoid.
If the ferromagnetic materials is made to have a hollow interior, such as an iron box , the magnetic field lines would be collected in the iron wall as shown in Fig. 16.5
►
B B0 +B ' 0 nI j '
B r 0nI
j ' r 1 nI
(16.2)
j ' r 1nI
►
16.3 Vector H and Its Circuital Theorem
B d r 1
C r 0
0
C B0
dr
0 I0,in 0
Example 16.1 A long straight solenoid of n turn per unit length is filled inside with uniform material of relative permeability . Find the surface bound current density on the surface of the material in the solenoid.
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须加一反向磁场，当反向磁场强度增 加到H = -HC时，磁感应强度B为零，达 到退磁，HC称为矫顽力。各种铁磁材 料有不同的磁滞回线，主要区别在于
矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁 材料，矫顽力小的称为软磁材料。
3.二个重要关系式
• X端电压输出：
UX
UR1
R1i1
R1L H N1
•
Y端电压输出
实验数据
f R2 R1 UBS
(kH (kΩ) (Ω) (V) )
UHS UBr UHC U-BS U-HS U-Br U-HC (mv) (V) (m v) (V) (mv) (V) (mv)
预习题
1.何为剩磁？何为退磁？何为矫顽力？ 2.示波器为什么能反映外部磁场强度H和磁感
应强度B？
思考题
Uy
UC
N2S R2C
B
4.实验原理图 • 实验原理图如下
实验设备参数说明
N1、N2表示线圈的匝数：N1=N2=100
S表示样品的截面积 ：S=16. 48mm2
L表示平均磁路：L=44.08mm
实验仪器
• 数字万用表 • 实验接线板 • 功率函数信号发生器 • 双踪示波器 • 实验配件：磁性材料及线圈、电阻各可变
电阻、电容及若干导线
实验内容
（1）按图6自连电路，在示波器上调节出饱 和的磁化曲线和磁滞回线；
（2）按1：1比例在坐标纸上画出饱和的磁化 曲线和磁滞回线；
（3）记录下示波器x、y轴的单位量，测出饱 和点、剩磁点、去磁点应测的各物理量。
（和4）磁求感出应剩强余度磁BS感和应磁强场度强B度r，HS为。矫顽HC，饱
实验简介 实验目的
实验原理 实验仪器
实验内容 实验数据 预习题
思考题
实验简介
• 磁性材料在外加磁场H 作用下，必有相应的 磁感应强度B，B随磁场强度H 的变化曲线称 为磁化曲线。通过实验理解磁性材料的磁 化特点，加深认识磁性材料的特性。
实验目的
1.利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞回线 2.测出剩磁Br、饱和磁感应强度BH、矫顽力
HC及达到饱和时磁场强度大小HS。
实验原理
• 1．磁滞性质 铁磁材料除了具有高的磁导率外，另一
重要的特性是磁滞现象．当铁磁材料磁化 时，磁感应强度B不仅与当时的磁场强度H 有关，而且与磁化的历史有关。
2.磁化曲线
B
Bs
A
Br
•曲线OA表示铁磁材料从没 有磁性开始磁化，B随H的
-Hs
C' -Hc
增加而增加，称为磁化曲
线．当H值到达某一个值
HS时，B值几乎不再增加，
磁化趋于饱和．如使得H减 A'
少，B将不再沿着原路返回
，而是沿另一条曲线AC'A'
下降，当H从-HS增加时，B
将沿着A'CA曲线到达A形成
一闭合曲线．
C
0
Hc
Hs= 0时，|B| = Br，B r称为剩 余磁感应强度。要使得Br为零，就必
1.如何正确调试磁滞回线?关键步骤是哪些? 2.通过实验,磁化过程中磁性材料的磁感应强
度B是否随外部磁场H增大而增大?为什么?
矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁 材料，矫顽力小的称为软磁材料。
3.二个重要关系式
• X端电压输出：
UX
UR1
R1i1
R1L H N1
•
Y端电压输出
实验数据
f R2 R1 UBS
(kH (kΩ) (Ω) (V) )
UHS UBr UHC U-BS U-HS U-Br U-HC (mv) (V) (m v) (V) (mv) (V) (mv)
预习题
1.何为剩磁？何为退磁？何为矫顽力？ 2.示波器为什么能反映外部磁场强度H和磁感
应强度B？
思考题
Uy
UC
N2S R2C
B
4.实验原理图 • 实验原理图如下
实验设备参数说明
N1、N2表示线圈的匝数：N1=N2=100
S表示样品的截面积 ：S=16. 48mm2
L表示平均磁路：L=44.08mm
实验仪器
• 数字万用表 • 实验接线板 • 功率函数信号发生器 • 双踪示波器 • 实验配件：磁性材料及线圈、电阻各可变
电阻、电容及若干导线
实验内容
（1）按图6自连电路，在示波器上调节出饱 和的磁化曲线和磁滞回线；
（2）按1：1比例在坐标纸上画出饱和的磁化 曲线和磁滞回线；
（3）记录下示波器x、y轴的单位量，测出饱 和点、剩磁点、去磁点应测的各物理量。
（和4）磁求感出应剩强余度磁BS感和应磁强场度强B度r，HS为。矫顽HC，饱
实验简介 实验目的
实验原理 实验仪器
实验内容 实验数据 预习题
思考题
实验简介
• 磁性材料在外加磁场H 作用下，必有相应的 磁感应强度B，B随磁场强度H 的变化曲线称 为磁化曲线。通过实验理解磁性材料的磁 化特点，加深认识磁性材料的特性。
实验目的
1.利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞回线 2.测出剩磁Br、饱和磁感应强度BH、矫顽力
HC及达到饱和时磁场强度大小HS。
实验原理
• 1．磁滞性质 铁磁材料除了具有高的磁导率外，另一
重要的特性是磁滞现象．当铁磁材料磁化 时，磁感应强度B不仅与当时的磁场强度H 有关，而且与磁化的历史有关。
2.磁化曲线
B
Bs
A
Br
•曲线OA表示铁磁材料从没 有磁性开始磁化，B随H的
-Hs
C' -Hc
增加而增加，称为磁化曲
线．当H值到达某一个值
HS时，B值几乎不再增加，
磁化趋于饱和．如使得H减 A'
少，B将不再沿着原路返回
，而是沿另一条曲线AC'A'
下降，当H从-HS增加时，B
将沿着A'CA曲线到达A形成
一闭合曲线．
C
0
Hc
Hs= 0时，|B| = Br，B r称为剩 余磁感应强度。要使得Br为零，就必
1.如何正确调试磁滞回线?关键步骤是哪些? 2.通过实验,磁化过程中磁性材料的磁感应强
度B是否随外部磁场H增大而增大?为什么?