钕铁硼基本知识

磁材基本知识讲座

主要内容:

第一章磁物理基础

第二章磁性材料的发展概况

第三章钕铁硼的主要特点及应用第四章钕铁硼的主要成份组成第五章钕铁硼生产工艺及设备第六章性能参数测量原理及设备第七章机械加工工艺及设备

第八章表面处理工艺及设备

第九章充磁包装

第一章磁物理基础

1 物质的磁现象

磁性材料:magnetic material

钕铁硼磁铁:nd-fe-b magnet

铁氧体磁铁:ferrite magnet

牛磁棒:magnetic bar for cattle?

磁力架:magnetic separator

物质的磁性是一个历史悠久的研究领域,约在三千年前就已受到人们的注意。中国是最早应用磁性的国家，公元前四世纪，我国制成了世界上最早的指南针，成为中国的四大发明之一。磁学史上第一部关于磁性的专著是英国(WGilbert)吉耳伯特的《论磁石》（1600年），这本书介绍了那时书籍有关的磁性知识。然而，磁性作为一门科学却到19世纪前半期才开始发展。

1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，拉开了磁电之间联系的序幕；

1820年末，法国物理学安培证明通电圆形线圈和普通的磁铁一样具有吸引和排斥的现象。

1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，并提出电磁感应定律，从而揭示电和磁之间的内在联系；

后来，苏格兰科学家麦克斯韦，将电磁的联系建立起严密的电磁场理论。他发展了法拉第的思想，用数学的形式总结出电场和磁场的联系，即麦克斯韦方程。

2 磁性的起源

物质的磁性起源于原子磁矩。

原子物理学告诉我们，组成物质的最小单元是原子，原子又由电子和原子核组成。电子的排布遵循三大原则：1 洪特规则，2泡利不相容规则，3 能量最低原理。原子中的电子绕着原子核进行高速运转，电子运转时同时有两种运动形式，即电子绕原子核的轨道运动和电子绕本身轴的旋转。前者叫电子轨道运动，后者叫电子自旋。处于旋转运动状态的电子相当于电流闭合回路，必然伴随有磁矩的

发生，电子轨道和电子自旋产生的总磁矩称为原子磁矩。

3 主要磁物理参数

3.1 磁特性参数

⑴剩磁(Br)：永磁材料在闭路状态下经外磁场磁化至饱和后，再撤消外磁场时，永磁材料的内部磁感应强度B并不会因外磁场H的消失而消失，而会保持一定大小的值，该值即称为该材料剩余磁感应强度Br，统称剩磁。

Br=Jr=A(1-β)d/d0cosφ

A：正向畴的体积分数

(1-β)：主相Nd2Fe14B的体积分数

d/d0：烧结磁体的实际密度和理论密度的比值

cosφ：Nd2Fe14B晶粒C轴沿取向方向的取向因子(取向度)

Js：Nd2Fe14B单晶的饱和磁化强度

⑵磁感应强度(B)：由于介质内部的磁场强度是由磁场H通过介质的感应而表现出来的，为与H区别，称之为介质的磁感应强度B=H+J，对于非铁磁性介质如空气、水、铜、铝等，其磁极化强度J、磁化强度M几乎等于0，故在这些介质中磁场强度H与磁感应强度B相等。

⑶磁场强度(H)：表示磁场强弱的物理量，定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线0.2厘米远处的磁场强度为1Oe。

永磁材料用作磁场源和磁力源，主要利用它在气隙中产生的磁场。

Hg=(BmHm*Vm/μ0Vg)1/2磁铁在气隙中产生的磁场强度H除了与Vm 、Vg 有关外，主要取决于磁体内部的磁能积。

⑷磁能积(BH)max：在永磁材料的B退磁曲线上(二象限)，不同的点对应着磁体处在不同的工作状态，B退磁曲线上的某一点所对应的Bm和Hm（横坐标和纵坐标）分别代表磁体在该状态下，磁体内部的磁感应强度和磁场的大小，Bm 和Hm的绝对值的乘积（BmHm）代表磁体在该状态下对外做功的能力，等同于磁体所贮存的磁能量，称为磁能积。

理论最大磁能积(BH)max=1/4（μ0Js）2人们通常都希望磁路中的磁体能在其最大磁能积状态下工作。

⑸矫顽力(bHc)：在永磁材料的退磁曲线上，当反向磁场H增大到某一值bHc 时，磁体的磁感应强度B为0，称该反向磁场H值为该材料的矫顽力bHc.

⑹内禀矫顽力(jHc)：当反向磁场H增大到某一值jHc时，磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和为0，称该反向磁场H值为该材料的内禀矫顽力jHc。

⑺Hk:在退磁曲线中0.9B r所对应的内禀矫顽力的数值

方形度: Hk/jHc

⑻磁矩:Φ*C

⑼磁化率Х=M/H 磁导率=B/H

⑽磁力线:处处与磁感应强度方向相切的线，磁感应强度方向与磁力线的方向相同，其大小和磁力线的密度成正比。

3.2 温度特性参数

①居里温度(Tc)：当温度升高至某一值时，材料的磁极化强度J降为0，此时磁性材料的磁特性变得同空气等非磁性物质一样，将此温度称为该材料的居里温度Tc。居里温度Tc只与合金的成分有关，与材料的显微。

②磁体的可工作温度(Tw)组织形貌及其分布无关。

在某一温度下永磁材料的磁性能指标与室温相比降低一规定的幅度，将该温

度称为该磁体的可工作温度Tw。由于磁性能的这一降低幅度需要视该磁体的应用条件及要求而定，因此，所谓的磁体的可工作温度Tw对于同一磁体来说是一个待定值，也就是说，同一永磁体在不同的应用场合可以有不同的可工作温度Tw。显然，磁性材料的居里温度Tc代表着该材料的理论工作温度极限。事实上，永磁材料的实际可工作Tw远低于Tc。

③温度系数

剩磁温度系数а=ΔB/ΔT (%/℃)

内禀矫顽力β=ΔH /ΔT(%/℃)

例如：已知一产品20℃时的剩磁为1.207T ，内禀矫顽力为30kOe，120℃时内禀矫顽力为18.7 kOe，150℃时的剩磁为1.063T,求此产品在（20℃-150℃）剩磁温度系数，（20℃-120℃）内禀矫顽力温度系数。

计算：利用剩磁温度系数公式а=ΔB/ΔT (%/℃)

а=(1.063-1.207)/1.207*(150-20)×100%=-0.092%/℃

利用内禀顽力温度系数公式β=ΔH /ΔT(%/℃)

β=（18.7-30.0）/30*(120-20) ×100%=-0.377%/℃

我司温度系数标准：

а：-0.09-0.13%/℃

β：-0.50-0.80%/℃

④其它参数

膨胀系数：/℃

热导率：W.(m. ℃)-1

比热容:kJ.(kg. ℃) -1

3.3 其它特性参数

抗压强度：MPa

抗拉强度：MPa

密度：g/cm3

硬度：HV

电阻率：Ω.cm

杨氏模量：N.cm-3

3.4 磁滞回线