7-材料综合实验三指导书-永久磁石的制作及性能测试

综合实验三：永久磁石的制作及性能测试

一实验目的

要求学生将前三年所学专业知识与实验结合起来，查阅文献、制定实验方案；而后从原料合成开始，完成磁石成品的制作、检测及比较过程，并从理论

上说明、解释其原理，提出进一步改进意见或方案。

二实验方法与原理

在氢氧化钠和碳酸钠的水溶液中加入三氯化铁与氯化钡水溶液，经反应获

得碳酸钡和氢氧化铁的共沉淀物。反应式如下：

Fe3+ + 3OH—→Fe (OH)3

Ba2+ +CO32—→BaCO3

此沉淀经干燥、热处理过程，合成获得钡铁氧体粉末；在将粉末经压制成型、烧结、充磁过程，即可制得永久磁石。

三实验仪器、设备与耗材

1 实验仪器、设备

磁力搅拌器、干燥箱、高温电炉（1200℃）、真空泵、模具、油压成型机、电子天平、酸度计、烧杯、抽吸漏斗、研钵、量瓶、滤纸、药勺、玻璃棒、小刀、陶瓷匣钵、50＃筛网、稀土磁石、电容式充磁电源、永磁材料自动测量仪

2实验药品

三氯化铁、氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠和石蜡。

四实验步骤

1 铁氧体的合成

制备溶液A：将200ml蒸馏水加入500ml的烧杯中，分别准确称取25g氢

氧化钠和6.3g碳酸钠加入，充分搅拌制备成溶液A；

制备溶液B：将100ml蒸馏水加入250ml的烧杯中，分别准确称取20.28g

三氯化铁和1.67g氯化钡加入，充分搅拌制备成溶液B；

在搅拌溶液A的同时缓慢加入溶液B，之后继续不停的搅拌混合溶液直至

反应完全。共沉淀物不再增加。

静置此溶液一段时间直至共沉淀物上层溶液完全澄清（即上层溶液清澈）

为止，吸取澄清液后倒入蒸馏水搅拌并清洗共沉淀物，而后再静置、吸取澄清液，并用酸度计测定澄清液PH值。以上过程不断重复直至澄清液的PH值达到

7为止。

采用吸滤漏斗过滤共沉淀物，去除多余的澄清液。

将过滤后的共沉淀物置于干燥箱中烘干，而后用研钵将共沉淀物捣碎制成

粉末状。

将粉末装入陶瓷匣钵，放入电炉中，将温度设定为925℃、升温速度设定

为10℃/min、保温时间为2小时进行预烧。预烧后用研钵

2永久磁石的制作

用研钵将预烧后结块的试样磨细，再用药勺和50＃筛网将合成的铁氧体粉

料进行过筛与造粒，接着将造粒试样称量后填入金属模具中，置于油压机上进

行压制成型。将试样烘干后测量体密度、大小。

将成型的试样放入电炉，将温度设定为1100℃、升温速度设定为10℃/min、保温时间为2小时进行焙烧。测量烧结后的试样，计算收缩率。

3 充磁

将MPS-12电容式充磁机与外电源连接，打开“电源” 开关，“ 电源”指示灯亮。

将样品用布包好放入充磁装置。根据被充磁样品确定充磁电压的大小，将

充磁机上的“电压调节”旋钮调至适当位置。

按下“充电”开关，“充电”指示灯亮开始充电，待“充电”指示灯熄灭后，充

电完成。

确认样品放置好后，按下“充磁”按钮，电容放电，在充磁线圈中产生瞬间

大电流形成强大磁场，使样品充磁。

充磁完毕，关掉电源取出样品。

4磁性测量

试样准备：试样两端面应磨削至互相平行（平行度9级以上），端面与轴

线垂直。光洁度不低于6级。在圆柱形样品上用漆包线绕制线圈（匝数视结果

而定，一般5~10匝）。

开机：依次打开显示器、电脑主机和电源，等待系统正常启动。双击屏幕

上的永磁测量图标，启动永磁测量程序，进入永磁测量主界面。开启励磁电源

开关。预热5分钟，使系统稳定下来。

铁氧体材料磁性测量：正确测量样品尺寸，并在“计算及参数”窗口中选择

样品形状，输入样品尺寸和线圈匝数。在“记录参数”窗口中，输入样品编号、

室温、材料和日期等参数。按F3弹出“励磁波形”窗口，输入适当的励磁电压。

按F10（或用“测试”菜单中“选项”命令）弹出“选项”对话框，选择“铁氧体”和“缠绕B线圈”后按“确定”按钮。将试样放入测量装置的电磁铁中央，并将漆包

线两端用砂纸磨掉漆膜后接到接线柱上，再转动转盘压下电磁铁上压头。这过

程一定要注意不要碰触、按压霍尔探头以免损坏。按下励磁电源上的“回复”键，

选择磁通计和磁强计的量程为“自动”，然后调节主机上的量程档与界面上的量

程档一致。将霍尔探头移出电磁铁，旋转主机上磁通计的“调零”按钮及按“清零” 键使磁通计量程不发生漂移，再按主机上磁强计调零键，使界面上显示值为“0.000”.把霍尔探头移到靠近样品中部处。按F8 磁化样品。按F9开始测量，测量后显示测试结果。

5测量试样硬度、密度。

五实验结果与讨论

1 将所有实验数据、实验所得的各工艺参数、理化性能测试结果用表格形

式列出。

2 结合所学知识，参考有关文献资料，对实验全过程进行评书讨论，重点

讨论分析工艺过程对制作磁石质量的影响。

3 实验报告形式：要求写出实验论文的形式。规范参考毕业论文格式。