第二节 铁磁材料的磁性能和分类
铁磁材料的磁化曲线及其分类
本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述 明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分 “重计 算”及“重概念”两类区别对待，编排讲究逐步引深的 递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续 课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文 印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时 数。适用于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、 机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专 业。
i 这时B 随H（随 ）迅速增长；
在磁路进入磁饱和以后，绝大部分磁畴已经转向，再
i 增加H（增加 ），磁畴贡献的附加磁场B′不再增加，此
时增加的B仅为电流本身产生，曲线2上升的斜率几乎与曲 线1相同，导致µ值下降。
进入磁饱和的铁磁材料其特性与非磁性材料 相近，丧失了高导磁性能，所以通常要求铁磁材 料工作在磁化曲线的b点附近。
此闭合曲线称为磁滞回线。当线圈处于交变电流作用时， 铁心将沿磁滞回线反复磁化→退磁→反向磁化→反向退磁。
8.2.3基本磁化曲线
一组磁滞回线正顶点的连Байду номын сангаас称为基本磁化曲线。 基本磁化曲线是磁路设计、计算的依据 。
8.2.4 铁磁材料的分类
软磁材料——硅钢、坡莫合金、铸铁、铸钢、纯铁等， 其磁滞回线狭长，矫顽力、剩磁和磁滞损耗较小，是变压 器、电机铁心的材料，其基本磁化曲线与磁滞回线近似程 度较好。
oa 段 B 随 H 缓慢上升， 较小。 ab 段 B 随 H 迅速增长，反映铁磁材料的高导磁性， 较大。 bc 段 B 的增长又趋缓慢，c点称为曲线的磁饱和点， 下降。 cd 段则进入较深磁饱和，这时 B 随 H 仅略有增加。 更小。
B
H
“磁饱和”的含义是“磁路进入磁饱和后，增加励磁电流，
磁粉检测技术：铁磁性材料的磁化及磁介质的分类
当H= 0时，B =Br 叫剩
磁.
当H反向=Hc时，B =0.
Br
Hc叫矫顽力，表示铁磁质抵抗去磁的能力.
磁滞回线：铁磁质在交变磁场内反复磁
化的过程中，其磁化曲线是一个具有方 向性的闭合曲线.
P
4
B Bm
2 Q• 3•0 6
• Q
5
Hc
1P
+ Hm H
B—H曲线形成一个闭合曲线， α-反映铁磁性材料被磁化的难易程度.
B-H曲线和μ-H曲 线
B
a O
Q b
ms
B f (H) μFe f (H )
H
一、铁磁性材料磁化机制
B-H曲线和μ-H曲 线
连续法磁化时，磁场值必须大于Hμm·
标准磁化规范在“bQ”段(H1~H2) ，又叫近饱和 区严格磁化规范在“Qm”段(H2~H3) ，又叫基本饱和 区。
一、铁磁性材料磁化机制
磁粉检测
铁磁性材料的磁化及磁介质的分类
一、铁磁性材料磁化机制
铁磁质的磁化机制 磁畴: 铁磁质内部存在着分区自发磁化的小区域（磁畴宽度 10-3cm）。
磁化机制：无外场时，各磁畴排列无序，对外不显磁性 有外场时，各磁畴的磁矩趋于沿外磁场排列。
一、铁磁性材料磁化机制
磁畴的变化可用金相显微镜观测
H =0 H
软磁材料
硬磁材料
矩磁材料
二、磁场中的物质
磁介质的分类 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
B Bo B 附加磁场
Bo-电流在真空中激发的磁感应强度
B'-附加磁感应强 度 （1）顺磁质 B B0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
铁磁材料的磁化与磁化曲线
虽然利用铁磁材料可以使磁通约束在铁 心范围内，但由于制造和结构上的原因，磁 路中常会含有空气隙，使极少数磁力线扩散 出去造成所谓的边缘效应，如图8-9所示。 另外，还会有少量磁力线不经过铁心而经过 空气形成磁回路，这种磁通称为漏磁通。漏 磁通相对主磁通来说，所占比例很小，所以 一般可忽略不计。
如果把铁磁材料置入外磁场中，这时大多数磁畴都会趋 向与外磁场的方向规则的排列，因而在铁磁材料内部形 成了很强的与外磁场同方向的附加磁场，从而大大地增 强了磁感应强度，即铁磁材料被磁化了，如图8-1b所示。 当外加磁场进一步加强，所有磁畴的方向都几乎转向外 加磁场方向，这时附加磁场不再加强，这种现象叫做磁 饱和，如图8-1c所示。
第二节 磁路与此路定律
一、磁路
在电机，变压器及其它各种电磁器件中，常 用铁磁材料做成一定形状的铁心。其目的一是用 较小的励磁电流能够产生足够大的磁通；二是将 磁通限定在一定的范围之内。如图8-7所示。
在图8-7b中，磁感应线几乎都是沿着铁心形 成闭合回路。因此这种由铁磁材料构成的，让磁 通集中通过的闭合路径叫磁路。
（二） 磁化曲线
不同种类的铁磁性物质，其磁化性能是不同的。工 程上常用磁化曲线表示各种铁磁性物质的磁化特性。 磁化曲线是铁磁性物质的磁感应强B与外磁场的磁
场强度H之间的关系曲线，所以又 B H叫曲线。
铁磁物质的磁化曲线可用试验测定。测量铁磁物质 磁化曲线的装置如图8-2所示。
1.起始磁化曲线
4、基本磁化曲线
对同一铁磁材料，取不同的Hm反复磁化， 将得到一系列磁滞回线，如图8-4b所示。 各磁滞回线的顶点联成的曲线 ON称为基本 磁化曲线，简称磁化曲线。工程上常用基 本磁化曲线进行磁路计算。
二、铁磁材料的磁性能
磁性材料的磁性能
磁性材料的磁性能1、高导磁性磁性材料的磁导率通常都很高，即m r 1 ( 如坡莫合金，其m r 可达2 ′10 5 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。
在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
2、磁饱和性磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。
当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。
如图B - H 磁化曲线的特征：O a 段：B 与H 几乎成正比地增加；ab 段：B 的增加缓慢下来；b 点以后：B 增加很少，达到饱和。
有磁性物质存在时，B 与H 不成正比，磁性物质的磁导率m 不是常数，随H 而变。
有磁性物质存在时，F 与I 不成正比。
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出。
3、磁滞性磁滞性：磁性材料中磁感应强度 B 的变化总是滞后于外磁场变化的性质。
磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B - H 关系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。
剩磁感应强度B r ( 剩磁) ：当线圈中电流减小到零( H =0) 时，铁心中的磁感应强度。
矫顽磁力H c ：使B = 0 所需的H 值。
磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。
按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：(1) 软磁材料具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。
一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。
常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。
(2) 永磁材料具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。
一般用来制造永久磁铁。
常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。
(3) 矩磁材料具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。
在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。
常用的有镁锰铁氧体等。
铁磁材料的微观结构及磁性研究
铁磁材料的微观结构及磁性研究第一章引言铁磁材料是指在外加磁场下表现出明显的磁性，且可以保持较长时间的永久磁性。
该类材料在电机、电子、通讯等领域具有广泛的应用。
因此，了解铁磁材料的微观结构和磁性的研究具有重要的理论意义和应用前景。
本文将从铁磁材料的微观结构和磁性两个方面进行研究。
第二章铁磁材料的微观结构2.1 铁磁材料中的基本单元铁磁材料中最基本的单元是磁畴，磁畴内部的磁向是均匀的，但相邻磁畴的磁向方向不同。
磁畴大小取决于材料的性质以及外界磁场的大小和方向。
2.2 磁畴的形成在没有外界磁场的情况下，铁磁材料中，磁畴的大小是随机的。
当加入外界磁场时，由于铁磁材料中存在磁各向异性，即材料中磁性取向的方向并非各向同性，会导致磁畴在特定方向上逐渐扩大，最终整个材料成为一整个磁畴。
2.3 磁畴壁由不同方向的磁畴构成的磁畴壁，是铁磁材料中具有影响力的微观结构之一。
在磁畴壁中，磁向有较大的弯曲，形成一定的磁场梯度。
磁畴壁中的这种磁场梯度不仅可以影响磁畴的运动，还能影响材料的磁学性质。
第三章铁磁材料的磁性研究3.1 铁磁材料的永磁铁磁材料中的永磁性能主要是由微观结构中的磁畴和磁畴壁组成，其永久磁矩的产生与材料的磁各向异性强相关。
磁各向异性用于描述不同磁向的能量差异。
通过材料的光学及电学性质等方面变化研究研究不同磁向能量差异、磁各向异性的变化及分布，进而分析材料磁性能的产生。
3.2 铁磁材料的磁滞回线铁磁材料的磁滞回线是描述铁磁材料磁化与反磁化过程中磁场强度和材料磁化强度之间关系的重要指标，磁滞回线是由材料磁滞效应引起。
磁滞回线特征的分析可以更深层次的研究铁磁材料的磁性质，并且可以预测铁磁材料在不同条件下磁性的表现。
3.3 铁磁材料的超顺磁性当外界磁场作用于铁磁材料中微小的磁颗粒时，当磁颗粒的大小越小时，其磁矩越容易随热运动的引动而产生快速磁翻转现象，使磁颗粒不再具有永久磁性。
这时，铁磁材料的磁性质就表现出超顺磁性。
第二节常用的铁磁材料及其特性
第二节常用的铁磁材料及其特性常用的铁磁材料有：铁、钢和铁氧体等。
它们具有铁磁性，即在外加磁场作用下会发生磁化现象，且具有磁滞回线的特性。
铁是最常见的铁磁材料之一，其主要成分是铁元素。
铁的晶体结构为面心立方结构，其电子自旋排列的原因以及自旋向上和向下的不平衡导致了其铁磁性。
铁磁材料的磁性取决于晶体的晶粒大小、形状和组织状态等因素。
通常情况下，铁具有较高的磁导率，可以作为电感、电机、发电机等电磁设备中的磁心材料。
钢是铁磁材料中最重要的一种。
它是由铁和碳组成的合金，其中碳的含量通常在0.2%~2.1%之间。
钢的铁磁性主要取决于晶体结构、碳含量和加工工艺等因素。
钢具有高的磁导率、高磁强度和低的磁滞损耗，可以作为电机、变压器、电磁铁等电磁设备的核心材料。
铁氧体是一种由氧化铁（Fe3O4）组成的复合材料，它是一种陶瓷材料。
铁氧体的铁磁性主要是由其中的铁离子和氧离子之间的磁性耦合作用所导致的。
铁氧体具有良好的耐磁性、高的饱和磁感应强度和较低的磁滞损耗，可以作为励磁线圈、磁记录和磁芯等应用于电子器件和通信设备中的磁性材料。
这些铁磁材料在应用中具有一些共同特性。
首先，它们都具有较高的饱和磁感应强度，即在外加磁场强度达到一定值后，材料的磁化强度将不再增加。
其次，它们都具有一定的磁滞回线特性，即在外加磁场强度发生变化时，材料的磁化强度也会随之变化，但在去磁场后，材料的磁化强度不会完全恢复到无磁场时的状态。
最后，这些材料都可以通过改变加工工艺或添加其他元素来调整其磁性能，以适应不同的应用需求。
总的来说，铁、钢和铁氧体等铁磁材料在电磁设备和通信设备中具有广泛的应用，它们的磁性能取决于材料的组织结构和物理性质。
随着科技的不断进步，铁磁材料的性能得到了不断提升，使得电磁设备和通信设备在功能上、性能上都得到了显著的提升。
铁磁材料的结构和性质
铁磁材料的结构和性质铁磁材料是一类具有独特性质的材料，它们具有极高的磁性，可以用于电机、电磁铁、磁盘等众多领域，是现代工业生产中不可或缺的一部分。
本文将探讨铁磁材料的结构和性质，以期让读者更深入地了解和认识这类材料。
一、铁磁材料的结构铁磁材料的结构是由铁、钴、镍等元素和其他辅助元素组成的晶粒结构。
在外界磁场的作用下，铁磁材料的结构会呈现一定的方向性，在磁化前具有无定形结构，在磁化后具有一定的晶体结构。
铁磁材料的晶体结构可以分为两大类，一类是立方晶系结构，另一类是六方晶系结构。
其中，立方晶系结构的代表材料是钻石型金刚石，六方晶系结构的代表材料是六方晶系铁磁材料。
铁磁材料的结构和成分会对其磁性产生影响，因此研究铁磁材料的结构是理解其性质的关键。
二、铁磁材料的性质铁磁材料具有极高的磁性，可以用于制造各种磁性设备，如磁盘、电机、电磁铁等。
铁磁材料的磁性主要体现在两个方面，一是饱和磁感应强度，二是磁滞回线。
饱和磁感应强度是铁磁材料磁化过程中磁场强度逐渐增大，最终达到最大值的过程。
饱和磁感应强度越大，表示铁磁材料磁化后获得的磁感应强度越高。
常用的铁磁材料饱和磁感应强度很高，达到1.6-2.4特斯拉。
磁滞回线是指铁磁材料在撤去外部磁场时，磁感应强度不随磁场变化而变化的过程。
铁磁材料的磁滞回线可以用来描述材料的磁性能和储存能力。
铁磁材料的磁滞回线形状不同会影响其应用效果。
除了磁性外，铁磁材料还具有一些其他的性质。
例如，铁磁材料具有一定的导电性和热稳定性，适用于在高温和高频环境下的使用。
此外，铁磁材料还具有可控磁性、高磁导率和高储能等特性，使其得到广泛应用。
三、铁磁材料的应用领域铁磁材料的应用领域非常广泛，例如在电机、变压器、磁盘、电磁铁等领域都有应用。
其中，电机应用场景最为广泛。
铁磁材料在电机的应用中，可以实现较高的功率密度和效率、更小的体积、更低的故障率和更长的寿命。
铁磁材料在磁盘存储领域也有着广泛的应用。
铁磁颗粒有着较高的磁性能，可以用来制造高密度数据存储设备，如硬盘等。
磁性材料的分类
四、磁性材料旳分类:
1、软磁材料： 软磁材料旳特征：
（1）高旳µi和高旳µmax （2）低旳Hc （3）高Ms和低Br （4）低旳铁损 （5）低旳磁滞伸缩系数 （6）低旳磁各向异性常数
2、硬磁材料： 硬磁材料旳特征：
（1）高旳Br和Mr （2）高旳Hc （3）高旳(BH)max （4）高旳稳定性
于TN时，它旳行为是顺磁性旳，磁化率与温度旳关系服 从居里-外斯定律。反铁磁性物质：过渡族元素旳盐类
及化合物，如MnO、CoO等。
O
H
(4) 铁磁性：磁化率是尤其大旳正数，量级101~106。在某个 临界温度TC 下列，虽然没有外加磁场，材料中也会产生自 发旳磁化强度。在高于TC 旳温度，它变成顺磁体，磁化率 服从Curie-Weiss 定律。11个纯元素晶体具有铁磁性：Fe， Co，Ni, Gd, Td, Dy, Ho, Er,Tm,面心立方Pr，和面心立方旳 Nd。
（Si，P和S等）。
(2) 顺磁性：磁化率是数值比较小旳正数， M
量级10-3~10-6。顺磁性物质：大部分金属、稀
土金属、铁族元磁性：此类材料旳磁化率是小旳正数。在温度
低于反铁磁转变温度－Néel温度TN 时，χ随温度旳降低
而下降，而且它旳磁化率同磁场旳取向有关；在温度高 M
(5)亚铁磁性：宏观磁性和铁磁性相同，量级100~103。 在温度低于TC 时旳磁化率不如铁磁体那么大，它旳自 发磁化强度也没有铁磁体旳大。经典旳亚铁磁材料是 铁氧体，如Fe3O4。
二、五种磁性物质旳磁化率-温度曲线
抗磁性
顺磁性
反铁磁性
Tp
铁磁性
Tp 亚铁磁性
1.3 磁性和磁性材料旳分类
三、五种磁性物质旳磁构造
金属材料的磁性与电磁性能
金属材料的磁性与电磁性能金属材料作为一种重要的工程材料，在人类的建筑、交通、通信、能源等方面扮演着举足轻重的角色。
而其磁性与电磁性能作为其特殊的功能性能之一，更是令其应用领域得到了广泛的拓展。
一、金属材料的磁性金属材料的磁性是指当外界施加磁场时，金属具有一定的反应能力。
其表现为磁性材料可以被吸引到磁场中心，或者成为磁场中心周围的“磁场线”，并产生一定的磁场。
一般认为，金属材料具有一定的磁性，其主要与微观结构有关。
1.金属材料的磁性分类按照磁性，金属材料可分为铁族、钴族、镍族和稀土磁性材料四类。
其中，铁族元素的磁性最强，其次为钴族和镍族元素，稀土磁性材料的磁性最弱。
2.金属材料的磁性机制对于金属材料的磁性机制，有多种不同的解释。
从微观层面来看，存在的自由电子的自旋是导致金属呈现磁性行为的关键因素。
另一方面，金属中含有的离子和原子团簇也对磁性发挥了关键作用。
其中，离子的角动量对磁场的作用较之普通材料更强。
3.金属材料的磁性应用金属材料的磁性应用非常广泛，其中最为典型的是电机、变压器等电气设备中所使用的电磁铁；另外，由于磁性材料对于电磁波和微波的吸收、反射等特性，因此其还常应用于电磁隔绝、低噪声材料等领域。
二、金属材料的电磁性能金属材料的电磁性质实际上是指其在电场和磁场作用下的反应，其中包括它们在高频电场下的电磁波传输特性、在特定频率下的电磁波吸收和发射特性等等。
1.金属材料的电磁性分类根据材料在不同频段的电磁特性，金属材料主要可分为传导材料、极化材料和金属表面等三类。
其中，传导材料对电和磁场均有良好的传导性能，极化材料具有良好的极化和电介质行为，金属表面能够反射、透射和吸收电磁波。
2.金属材料的电磁特性机制金属材料的电磁特性机制较为复杂。
对于电磁波的传输和吸收行为，其实际上是由其电导率、介电常数、磁导率等组合而成的；对于在特定频段下展现出的电磁特性，又与其赝晶体结构和表面形态等有关。
3.金属材料的电磁性应用金属材料的电磁性应用广泛，其中最为典型的是广泛应用的微波、射频技术，其次是电磁波屏蔽和反射等领域。
磁性材料的分类
磁性材料的分类引言磁性材料是指在外加磁场下表现出磁性行为的材料，广泛应用于电子、电力、通信等领域。
根据材料的磁性特性和组织结构，磁性材料可以被分为多个不同的类别。
本文将介绍常见的磁性材料分类及其特点。
1. 铁磁材料铁磁材料是指在外磁场存在时呈现出强磁性的材料。
铁磁材料在磁场作用下会自发地形成磁畴结构，并具有磁滞回线特性。
常见的铁磁材料包括铁、钴、镍及其合金。
铁磁材料可以分为软磁材料和硬磁材料两类。
软磁材料的磁滞损耗小，能迅速反转磁化方向，常用于变压器、电感器、电动机等磁性元件中。
硬磁材料的磁滞损耗大，难以磁化和消磁，常用于制作永磁体、磁头、磁场传感器等。
2. 铁氧体材料铁氧体材料是一类重要的功能性陶瓷材料，具有良好的磁性和电性能。
铁氧体材料主要由Fe2O3（氧化铁）和一些过渡金属氧化物组成。
根据结构和性能的不同，铁氧体材料可分为软磁铁氧体和硬磁铁氧体两类。
软磁铁氧体具有低磁滞损耗和高导磁率的特点，常用于制作变压器、电感器和高频电磁元件。
硬磁铁氧体具有高矫顽力和高剩磁感应强度，可用于制作永磁马达、声音器件等。
软磁导体材料是一类具有高导磁率和低电阻率的材料。
软磁导体材料在低频磁场下具有良好的磁导特性，并且具有较低的涡流损耗。
软磁导体材料主要包括铁氟龙、钴铁合金等。
软磁导体材料广泛应用于电力领域，如制造电力变压器、电抗器等电磁元器件。
由于具有低损耗和高导磁性能，软磁导体材料在节能减排、提高变压器效率等方面起着重要作用。
4. 自旋电子材料自旋电子材料是指通过自旋-轨道耦合作用，实现在外加磁场下表现出强磁性的材料。
自旋电子材料的磁性不仅仅由电子的自由度决定，还受到晶格结构和化学成分的影响。
自旋电子材料在信息存储、能源转换和传感器等领域具有重要应用。
其中，铁磁半导体材料由于具有同时存在铁磁性和半导体性质的特点，成为发展磁性电子学和自旋电子学的重要基础材料。
5. 超导磁体材料超导磁体材料是指在低温下具有无电阻和完全抗磁性的材料。
磁性材料的基本特性及分类参数
一.磁性材料的基本特性1.磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。
磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。
材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。
2.软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度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。
剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。
矩形比：Br∕Bs矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。
磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。
初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。
居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。
它确定了磁性器件工作的上限温度。
损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率ρ。
在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散（mW）/表面积（cm2）3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。
器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。
设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。
铁磁材料的磁性能
铁磁材料的磁性能铁磁材料是重要的电磁材料，它对于电子、电气和电机领域有着重要的应用。
铁磁材料的主要特征是其拥有很强的磁性能。
因此，对铁磁材料的磁性能的研究与利用，有助于深入认识铁磁材料的结构特性，为进一步开发高效利用铁磁材料提供了理论依据。
铁磁材料的磁性能取决于它的化学结构和物理结构。
它的物理结构包括晶格结构和局部结构，其中，晶格结构中的磁矩具有自发性，局部结构中的磁矩可以由外界的磁场而产生。
此外，铁磁材料的磁性能还受化学因素的影响，包括原子排列、原子间距离、剩余换热熵及电子自旋等。
铁磁材料的磁性能是由它的结构决定的。
它由晶格层次及其交叉层次之间的磁矩而构成，在晶体结构中，磁矩呈现出一种空间构型，即铁磁性的晶格极化，从而表现出磁性能的空间分布特征。
磁性能的特征，包括晶体的可饱和磁通密度、空间分布的磁场强度、晶体的磁滞回线、单位面积磁矩及铁磁吸收率等特性。
铁磁材料拥有硬磁性和软磁性两种磁性类型。
硬磁性材料具有超强的磁矩稳定性，其磁性能受原子层次构型的影响，稳定性也很高。
软磁性材料虽有较弱的磁矩稳定性，但其磁性能也受原子层次构型的影响，可以轻易在外界磁场的作用下改变其磁性能。
研究表明，铁磁材料的磁性能大多受晶格结构的影响，包括晶格参数如晶格常数、自旋结构参数，以及铁磁晶粒的大小等。
晶格参数的变化会直接影响铁磁材料的磁性能。
比如，当晶格常数变小时，铁磁材料的磁性能将得到增强；当自旋结构参数发生改变时，铁磁材料将由热磁变为冷磁。
同时，铁磁材料的晶粒尺寸大小也会影响它的磁性能，当晶粒尺寸变大时，铁磁材料的磁性能也会增强。
另外，铁磁材料的磁性能也受到外界条件的影响，包括温度、压力、电子自旋等。
当温度升高时，铁磁材料的磁性能会被抑制；当压力增大时，铁磁材料的磁性能也会被抑制；当电子自旋发生变化时，铁磁材料也会发生变化，从而影响其磁性能。
综上所述，铁磁材料是重要的电磁材料，它的磁性能取决于其化学结构和物理结构，将其中的晶格参数、自旋结构参数和晶粒尺寸进行改变，可以改变铁磁材料的磁性能，同时，外界条件的变化也会影响铁磁材料的磁性能，因此，在开发利用铁磁材料的过程中，需要注意外界条件的影响。
磁铁的分类
磁铁是很多工厂生产产品必备的，然而要选到匹配自己产品的磁铁就需要知道磁铁分类及特性，今天东莞市艾优磁性科技有限公司的小编来一一讲解。
一、磁铁的归类磁铁的类型有不少，但是通常分为永磁和软磁两类，一般我们所说所说的磁铁,都是指永磁磁铁，永磁磁铁又分二大类别:第一类是:金属合金材料的磁铁主要包括钕铁硼磁铁Nd2Fe14B）、钐钴磁铁(SmCo)、铝镍钴磁铁（ALNiCO）。
1、钕铁硼强力磁铁：这是现阶段知道的商品化性能指标最高的磁铁，被称之为磁王，具有非常高的的磁性能其最高磁能(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上，其自身的机械加工制造特性亦相当之好，工作环境温度最大达到200摄氏度，并且其质地坚硬，性能稳定，有很好的性价比，故其应用领域非常广泛，但由于其化学活性很强，因此需要对其表面层凃层正确处理(如镀Zn,Ni,电泳、钝化等)。
2、铝镍钴磁铁：是由铝、镍、钴、铁和别的微量金属元素组成的一种合金，铸造工艺能够加工制造成不同的规格尺寸和形状，可加工性很好，加工铝镍钴永磁具有最低可逆温度系数，工作温度可高达600摄氏度以上，铝镍钴永磁产品应用领域广泛于各种各样仪器仪表和其它行业应用。
3、钐钴（SmCo）根据成份的不同分成SmCo5和Sm2Co17。
因为其原材料价格昂贵以致其发展前景受限制，钐钴（SmCo）作为稀土永磁铁，不仅具有较高的磁能积（14-28MGOe）、安全可靠的矫顽力和优良的温度特性，与钕铁硼磁铁对比，钐钴磁铁更合适工作在高温环境中。
第二类别是：铁氧体永磁材料（Ferrite）1、铁氧体磁铁：它主要原材料包括BaFe12O19和SrFe12O19。
利用陶瓷工艺法生产制造而成，质地较为硬，属脆性材质，由于铁氧体磁铁有非常好的耐温性、价格低廉、性能适中，已变成应用领域最为普遍的永磁体。
铁磁材料的磁化与磁化曲线
Um Fm
（8-3）
3.磁路欧姆定律
设一段均匀磁路的截面积为S，长度为l，铁
磁材料的磁导率为μ，通过横截面的磁通为Φ， 而每一分段中均有B＝μH，即Φ/S＝μH，所以
Φ HS Hl U m U m l S l S Rm
（8-4）
此式叫做磁路欧姆定律。式中Ｕm= Hl是磁压 降 ，其单位为A，Rm l 为磁路的磁阻，单位为
若电压为正弦量，在忽略线圈电阻及漏磁通 时，选择线圈电压、电流、磁通及感应电动势的 参考方向如图8-11所示。
在图8-11中有
ut et dΨ t N dΦt
dt
dt
式中，N为线圈匝数。
在上式中，若电压为正弦量时，磁通也为正弦量。
设 Φt Φm sin t ,则有
路没有影响，所以电压和电流的关系很简单，
即
I ，U 其中U为线圈两端的直流电压，r为
r
线圈的电阻。在直流稳态电路里，铁心线圈仅相
当于一个电阻而已。
2.交流模型
对于交流，因为有感应电压产生，由于磁滞现 象和涡流现象等，磁路对电路的影响很大，所以铁 心线圈的电压与电流关系比较复杂。通过对交流磁 路特点的分析，我们知道励磁电流：
关的系数，由实验确定。
实际工程应用中，为降低磁滞损耗，常选用磁滞
回线较狭长的铁磁性材料制造铁心，如硅钢就是制造
变压器、电机的常用铁心材料，其磁滞损耗较小。为
了降低涡流损耗，常用的方法有两种：一种是选用电
阻率大的铁磁材料，如无线电设备中就选择电阻率很
大的铁氧体，而电机、变压器则选用导磁性好、电阻
率较大的硅钢；另一种方法是设法提高涡流路径上的
虽然利用铁磁材料可以使磁通约束在铁 心范围内，但由于制造和结构上的原因，磁 路中常会含有空气隙，使极少数磁力线扩散 出去造成所谓的边缘效应，如图8-9所示。 另外，还会有少量磁力线不经过铁心而经过 空气形成磁回路，这种磁通称为漏磁通。漏 磁通相对主磁通来说，所占比例很小，所以 一般可忽略不计。
磁性材料 第 章 物质磁性概述
diff
1
0
dB dH
NOTE：所有磁导率都是磁场强度H的函数
第二节 物质按磁性分类
Classification of Magnetic Materials
一. 物质磁性的分类
为了方便研究物质磁性的起因，我们可以按其在磁场 中的表现把物质进行分类， 例如依据磁化率的正负、大小 及其与温度的关系来进行分类，分类是否科学取决于是否 反映了内在磁性机理上的不同。随着研究的深入，分类也 在不断完善和细化，到上个世纪 70 年代为止，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。
顺磁性物质也很多，常见的顺磁性物质： 过渡族元素、稀土元素和锕系元素金属：Mn,Cr,W,La,Nd,
Pt,Pa, 含有以上元素的化合物：MnSO4,FeCl3,FeSO4,Gd2O3, 碱金属和碱土金属：Li,Na,K,Ru,Cs,Mg,Ca,Sr,Ba 包含有奇数个电子的原子或分子：
HCl,NO,有机化合物中的自由基 少数含有偶数个电子的化合物：
i
磁场强度Hu被r 定义为：
uur H
F
单位：Oe
m
在Guass单位制中，M 和H 都有 明确的物理意义，是基本物理
量，而B只是一个导出量
引入磁感应强度B，使之 满足如下关系：
u B ru H u r 4 u M u r
四、磁化率 与 磁导率
磁体置于外磁场中磁化强度M将发生变化（磁化）
MH，M
H 其中称为磁体的磁化率(susceptibility)，是单位磁场强度 H在磁体内感生的M，表征磁体磁化难易程度的物理量
FeO, MnO, NiO, CoO, Cr2O3, FeCl2, FeF2, MnF2, FeS, MnS
铁磁材料的分类和特点
铁磁材料的分类和特点一、背景介绍铁磁材料指的是在磁场作用下可以显著增强磁感应强度的材料。
铁磁材料广泛应用于电动机、发电机、传感器等领域。
在研究和应用中，根据其磁性质和结构特征的不同，可以将铁磁材料进行多种分类。
本文将就铁磁材料的分类和特点进行详细介绍。
二、铁磁材料的分类根据铁磁材料的不同性质和结构，可以将其分为以下几类：1. 铁氧体材料铁氧体材料是指以氧化铁 (Fe3O4) 为主要成分的铁磁材料。
它们通常通过将氧化铁与其他氧化物或金属氧化物进行混合烧结得到。
铁氧体材料具有高磁导率、低损耗、抗腐蚀等特点，广泛应用于电子电器、通信等领域。
2. 铁镍合金材料铁镍合金材料是指以铁和镍为主要成分的铁磁材料。
铁镍合金具有良好的韧性和磁导率，能够在高温下保持较高的磁性能。
常见的铁镍合金包括铁-镍合金、铁-镍-钴合金等，广泛应用于航空航天、汽车工业等领域。
3. 铁钴合金材料铁钴合金材料是指以铁和钴为主要成分的铁磁材料。
铁钴合金具有高饱和磁感应强度、低磁滞损耗等特点，广泛应用于电子器件、传感器等领域。
常见的铁钴合金包括铁-钴合金、钴-铁-硼合金等。
4. 钕铁硼磁体材料钕铁硼磁体材料是指以钕、铁和硼为主要成分的铁磁材料。
钕铁硼磁体具有较高的磁能积、良好的抗腐蚀性能和温度稳定性。
由于其优异的性能，钕铁硼磁体被广泛应用于电机、电子、计算机等领域。
三、铁磁材料的特点不同类型的铁磁材料具有一些共同的特点，下面将对其特点进行详细介绍。
1. 高磁导率铁磁材料具有较高的磁导率，即在磁场作用下的磁化能力。
磁导率越高，材料在磁场中的磁化程度越高，磁感应强度也就越大。
高磁导率是铁磁材料在电机等应用中的重要特点。
2. 高磁饱和磁感应强度铁磁材料具有较高的磁饱和磁感应强度，即在外加磁场作用下，材料能够达到的最大磁化程度。
高磁饱和磁感应强度是铁磁材料适用于高磁场应用的重要特点。
3. 低磁滞损耗铁磁材料具有低磁滞损耗，即在磁场反向变化时，材料内部的磁化程度能迅速反向变化。
铁磁材料之所以具有高导磁性
B
B
0
H
0
H
0
H
软磁性材料磁滞回线 包围的面积很小。
硬磁性材料磁滞回线 包围的面积很宽大。
绪论
5. 铁芯损耗
(1)磁滞损耗 铁磁材料反复磁化时，内部磁畴的极性取向随着外磁场的交变 来回翻转，在翻转的过程中，由于磁畴间相互摩擦而引起的能量 损耗称为磁滞损耗。磁滞损耗使铁芯发热。 (2)涡流损耗 φ
在交变磁场作用下，整块铁芯中产生 的旋涡状感应电流称为涡流。
涡流对电 气设备有 何影响？
为减小涡流损耗，常用 硅钢片叠压制成电机电 器的铁芯。
根据电流的热效应原理，涡流通 过铁芯时将使铁芯发热，显然涡流 增加设备绝缘设计的难度，涡流严 重时会造成设备的烧损。
绪论
相当于一个个小磁铁。
磁畴在外界磁场的作用 下，均发生归顺性转向 ，使得铁磁材料内部形 成一个很强的附加磁场 。
通常情况下，铁磁材料内 部的磁畴排列杂乱无章， 其磁性相互抵消，因此对 有外磁场作用时 外不显示磁性。 铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子电流 圈流向一致，这些分子电流产生的磁场叠加 磁畴是怎么 起来，就形成了一个个天然的小磁性区域— 形成的？ 磁畴。不同铁磁物质内部磁畴的数量不同。
铁磁物质的磁性能绪论铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子电流圈流向一致这些分子电流产生的磁场叠加起来就形成了一个个天然的小磁性区域铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子电流圈流向一致这些分子电流产生的磁场叠加起来就形成了一个个天然的小磁性区域磁畴
3. 铁磁物质的磁性能
(1)高导磁性
铁磁材料之所以具有高导磁性。是因为在其内 部具有一种特殊的物质结构—磁畴。这些磁畴
显然，磁畴是由分子电流产生的。
绪论
磁铁的分类和消磁技术
磁铁的分类和消磁技术1. 引言磁铁是一种常用的磁性材料，广泛应用于各种领域，包括电子、机械、医疗等。
磁铁可以分为不同类型，每种类型具有不同的特性和应用。
本文将介绍磁铁的分类、消磁方法以及磁铁在不同温度下的消磁情况。
2. 磁铁的分类磁铁可以分为两大类：永磁磁铁和临时磁铁。
2.1 永磁磁铁永磁磁铁是一种能够永久保持磁性的磁铁。
它们通常由稀土磁体或铁-硼-钴合金制成。
永磁磁铁具有较高的磁性能，广泛用于电动机、传感器和医疗设备等领域。
2.2 临时磁铁临时磁铁是一种在外加磁场作用下获得磁性的磁铁，但它们会失去磁性，一旦外部磁场被移除。
常见的临时磁铁包括钢磁铁和软铁磁铁。
它们通常用于电磁继电器、电磁夹具和吸铁石等应用。
3. 磁铁的消磁方法磁铁的消磁是指减弱或完全去除磁铁的磁性。
有几种方法可以实现磁铁的消磁，包括：3.1 热消磁热消磁是一种通过升高磁铁的温度来消磁的方法。
当磁铁暴露在高温环境中，其磁性会减弱，最终消失。
磁铁的热消磁所需的温度取决于磁铁的类型、材质和制造工艺。
一般来说，永磁磁铁通常需要相对较高的温度才能完全消磁，而临时磁铁则可以在较低的温度下失去磁性。
永磁磁铁的消磁温度通常要远高于室温。
常见的永磁材料如钕铁硼（NdFeB）磁铁通常需要在500摄氏度以上的温度下才能实现完全消磁。
但需要注意，不同的永磁磁铁材料具有不同的消磁温度。
因此，为了确定特定磁铁的消磁温度，需要查找制造商提供的相关数据或文档。
对于临时磁铁，如铁磁材料，消磁温度通常较低，通常在几百摄氏度以下即可实现。
但同样，确切的温度要求取决于磁铁的类型和材质。
3.2 震动消磁通过将磁铁暴露在高频率的机械振动中，也可以实现磁铁的消磁。
这种方法通常适用于临时磁铁，但不太适用于永磁磁铁。
3.3 外部磁场消磁通过将磁铁暴露在与其原有磁场方向相反的外部磁场中，也可以实现消磁。
这将导致磁铁的磁性减弱或反转。
4. 磁铁的温度效应磁铁在不同温度下的磁性行为取决于其类型。
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Ⅰ、复习引入：
1、什么是磁场？如何判断磁场方向？
2、磁场有哪些基本物理量？
本次课我们一起学习能产生磁场的铁磁材料的磁性能和分类。
Ⅱ、新课讲授：
第二节铁磁材料的磁性能和分类
一、铁磁材料的磁性能
1、高导磁性：磁导率可达102~104，由铁磁材料组成的磁路磁阻很小，在线圈中
通入较小的电流即可获得较大的磁通。
2、磁饱和性：B不会随H的增强而无限增强，H增大到一定值时，B不能继续增强。
3、磁滞性：铁心线圈中通过交变电流时，H的大小和方向都会改变，铁心在交变磁场中反复磁化，在反复磁化的过程中，B的变化总是滞后于H的变化。
二、铁磁材料的分类：
1、软磁材料：磁导率高，磁滞特性不明显，矫顽力和剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。
2、硬磁材料：剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，磁滞回线较宽。
3、矩磁材料：只要受较小的外磁场作用就能磁化到饱和，当外磁场去掉，磁性
仍保持，磁滞回线几乎成矩形。
下图是磁滞回线图
B。