磁性材料 第9章 硬磁材料 PPT
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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 课件
思考探究 物理课代表李明在实验室时,把餐卡放在条形磁铁上,等他中午 去餐厅吃饭时,怎么刷卡也不成功.你知道这是为什么吗? 答案:餐卡是磁卡,磁卡背面黑色部分磁条是用作磁记录,记录卡 内存钱情况,当磁卡靠近磁铁时,磁卡内的磁性材料在磁铁强大的磁 场中破坏了原来的磁记录,所以无法使用.
典题例解 【例 2】
磁性材料
一、磁化与退磁
1.一些物体,与磁铁接触后就会显示出磁性,这种现象叫作磁化. 原来有磁性的物体,失去磁性的现象叫作退磁.
2.铁、钴、镍以及它们的合金,还有一些氧化物,磁化后的磁性比 其他物质强得多,这些物体叫作铁磁性物质,也叫强磁性物质.
3.磁性材料按磁化后去磁的难易可分为硬磁性材料和软磁性材 料.有些铁磁性材料磁化后撤去外磁场,仍具有很强的剩磁,这种材料 叫作硬磁性材料.有的铁磁性材料磁化后撤去外磁场,物体没有明显 的剩磁,这样的材料叫作软磁性材料.
普通录音机是通过一个磁头来录音的.磁头的结构如图.在一个 环形铁芯上绕一组线圈,铁芯有个缝隙,工作时,磁带就贴着缝隙移动. 录音时,磁头线圈跟微音器相连,磁带上涂有一层磁粉,磁粉能被磁化 且有剩磁.微音器的作用是把声音变化转化成电流变化,问普通录音 机的录音原理是怎样的?
答案:声音的变化经微音器转化成电流变化,变化的电流流过线 圈,在铁芯中产生变化的磁场,磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁 化,这样声音的变化就被记录成不同程度的磁信号,这就是录音的原 理.
A.录音机磁头线圈的铁芯为软磁性材料; B.录音、录像磁带上的磁粉为硬磁性材料; C.电脑用的磁盘为硬磁性材料,不删除一般不会自动丢失; D.电铃上的电磁铁铁芯为软磁性材料.
A.铁棒两极有感应电荷 B.铁棒对磁场有传导作用 C.铁棒内磁畴有规律地排列起来 D.铁棒内磁畴的磁化方向杂乱无章 思路点拨:小磁针运动说明其受到了磁场的作用. 解析:把条形磁铁的 N 极靠近铁棒,铁棒中的磁畴在外磁场的作 用下,有规律地排列起来,使铁棒对外表现磁性,左侧为 S 极,右侧为 N 极,从而把小磁针的 S 极吸引过来. 答案:C
高中物理人教版选修1-1：2.5磁性材料(共13张PPT)[优秀课件资料]
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脚踏实地过好每一天，最简单的恰恰是最难的。拿梦想去拼，我怎么能输。只要学不死，就往死里学。我会努力站在万人中央成为别人的光。行为决定性格， 性格决定命运。不曾扬帆，何以至远方。人生充满苦痛，我们有幸来过。如果骄傲没有被现实的大海冷冷拍下，又怎么会明白要多努力才能走到远方。所有的 豪言都收起来，所有的呐喊都咽下去。十年后所有难过都是下酒菜。人生如逆旅，我亦是行人。驾驭命运的舵是奋斗，不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不 停止一日努力。失败时郁郁寡欢，这是懦夫的表现。所有偷过的懒都会变成打脸的巴掌。越努力，越幸运。每一个不起舞的早晨，都是对生命的辜负。死鱼随 波逐流，活鱼逆流而上。墙高万丈，挡的只是不来的人，要来，千军万马也是挡不住的既然选择远方，就注定风雨兼程。漫漫长路，荆棘丛生，待我用双手踏 平。不要忘记最初那颗不倒的心。胸有凌云志，无高不可攀。人的才华就如海绵的水，没有外力的挤压，它是绝对流不出来的。流出来后，海绵才能吸收新的 源泉。感恩生命，感谢她给予我们一个聪明的大脑。思考疑难的问题，生命的意义；赞颂真善美，批判假恶丑。记住精彩的瞬间，激动的时刻，温馨的情景， 甜蜜的镜头。感恩生命赋予我们特有的灵性。善待自己，幸福无比，善待别人，快乐无比，善待生命，健康无比。一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道 的开始。在你发怒的时候，要紧闭你的嘴，免得增加你的怒气。获致幸福的不二法门是珍视你所拥有的、遗忘你所没有的。骄傲是胜利下的蛋，孵出来的却是 失败。没有一个朋友比得上健康，没有一个敌人比得上病魔，与其为病痛暗自流泪，不如运动健身为生命添彩。有什么别有病，没什么别没钱，缺什么也别缺 健康，健康不是一切，但是没有健康就没有一切。什么都可以不好，心情不能不好；什么都可以缺乏，自信不能缺乏；什么都可以不要，快乐不能不要；什么 都可以忘掉，健身不能忘掉。选对事业可以成就一生，选对朋友可以智能一生，选对环境可以快乐一生，选对伴侣可以幸福一生，选对生活方式可以健康一生。 含泪播种的人一定能含笑收获一个有信念者所开发出的力量，大于个只有兴趣者。忍耐力较诸脑力，尤胜一筹。影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态 在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野、事业和成就，甚至一生。每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。懒惰像生锈一样，比操劳更 消耗身体。所有的胜利，与征服自己的胜利比起来，都是微不足道。所有的失败，与失去自己的失败比起来，更是微不足道挫折其实就是迈向成功所应缴的学 费。在这个尘世上，虽然有不少寒冷，不少黑暗，但只要人与人之间多些信任，多些关爱，那么，就会增加许多阳光。一个能从别人的观念来看事情，能了解 别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。当一个人先从自己的内心开始奋斗，他就是个有价值的人。没有人富有得可以不要别人的帮助，也没有人穷 得不能在某方面给他人帮助。时间告诉你什么叫衰老，回忆告诉你什么叫幼稚。不要总在过去的回忆里缠绵，昨天的太阳，晒不干今天的衣裳。今天做别人不 愿做的事，明天就能做别人做不到的事。到了一定年龄，便要学会寡言，每一句话都要有用，有重量。喜怒不形于色，大事淡然，有自己的底线。趁着年轻， 不怕多吃一些苦。这些逆境与磨练，才会让你真正学会谦恭。不然，你那自以为是的聪明和藐视一切的优越感，迟早会毁了你。无论现在的你处于什么状态， 是时候对自己说：不为模糊不清的未来担忧，只为清清楚楚的现在努力。世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。崇高的理想就像生长在高山上的鲜 花。如果要搞下它，勤奋才能是攀登的绳索。行动是治愈恐惧的良药，而犹豫、拖延将不断滋养恐惧。海浪的品格，就是无数次被礁石击碎又无数闪地扑向礁 石。人都是矛盾的，渴望被理解，又害怕被看穿。经过大海的一番磨砺，卵石才变得更加美丽光滑。生活可以是甜的，也可以是苦的，但不能是没味的。你可
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。
磁性材料pptppt课件
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
可编辑课件
8
铁粉芯
铁粉芯是磁性材料四氧化三铁的通俗说法，主要应用于电器回 路中解决电磁兼容性（EMC）问题。即用来消除电器回路中由于各 种不同原因产生的杂波，辐射。
如下图是由铁粉芯制成的磁环，当一定波段的杂波通过磁环时， 磁环的电磁特性导致这一波段的电流被转化为磁力以及部分热量从 而被消耗掉。来达到降低杂波的目的。
坡莫合金
互感器
互感器又称为仪用变压器， 是电流互感器和电压互感器的 统称。其功能主要是将高电压 或大电流按比例变换成标准低 电压（100V）或标准小电流 （5A或1A，均指额定值），以 便实现测量仪表、保护设备及 自动控制设备的标准化、小型 化。
可编辑课件
11
展望未来
磁电共存这一基本规律导致了磁性材料必然与电子技术相互促进 而发展，例如光电子技术促进了光磁材料和磁光材料的研制。
稀土永磁铁面向汽车应用
(3)铁氧体硬磁材料：这是以Fe2O3为主要组元 的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如 反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高，特别 有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体
(BaFe12O19)和锶铁氧体(SrFe12O19)等都有很 多应用。
磁阀
可编辑课件
6
四.发展现状与展望未来
高磁通密度和低磁芯损耗的特性，使铁硅铝磁芯非常适用 于功率因数校正电路，以及单向驱动的应用，如回扫变压器， 脉冲变压器。
铁硅铝粉芯磁环
可编辑课件
10
坡莫合金粉芯 坡莫合金指铁镍合金，坡莫合金的最大
特点是具有很高的弱磁场导磁率。它们的饱 和磁感应强度一般在0.6--1.0T之间。
用于制作音频变压器、互感器、磁放大 器、磁调制器、扼流器、音频磁头等。
可编辑课件
8
铁粉芯
铁粉芯是磁性材料四氧化三铁的通俗说法，主要应用于电器回 路中解决电磁兼容性（EMC）问题。即用来消除电器回路中由于各 种不同原因产生的杂波，辐射。
如下图是由铁粉芯制成的磁环，当一定波段的杂波通过磁环时， 磁环的电磁特性导致这一波段的电流被转化为磁力以及部分热量从 而被消耗掉。来达到降低杂波的目的。
坡莫合金
互感器
互感器又称为仪用变压器， 是电流互感器和电压互感器的 统称。其功能主要是将高电压 或大电流按比例变换成标准低 电压（100V）或标准小电流 （5A或1A，均指额定值），以 便实现测量仪表、保护设备及 自动控制设备的标准化、小型 化。
可编辑课件
11
展望未来
磁电共存这一基本规律导致了磁性材料必然与电子技术相互促进 而发展，例如光电子技术促进了光磁材料和磁光材料的研制。
稀土永磁铁面向汽车应用
(3)铁氧体硬磁材料：这是以Fe2O3为主要组元 的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如 反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高，特别 有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体
(BaFe12O19)和锶铁氧体(SrFe12O19)等都有很 多应用。
磁阀
可编辑课件
6
四.发展现状与展望未来
高磁通密度和低磁芯损耗的特性，使铁硅铝磁芯非常适用 于功率因数校正电路，以及单向驱动的应用，如回扫变压器， 脉冲变压器。
铁硅铝粉芯磁环
可编辑课件
10
坡莫合金粉芯 坡莫合金指铁镍合金，坡莫合金的最大
特点是具有很高的弱磁场导磁率。它们的饱 和磁感应强度一般在0.6--1.0T之间。
用于制作音频变压器、互感器、磁放大 器、磁调制器、扼流器、音频磁头等。
磁性材料ppt内容
一．简介1.变压器：变压器(biàn'ya'qì)(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。
在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等1．变压器---- 静止的电磁装置变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。
变压器原理与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组一次绕组的二次绕组的电压相量U1 电压相量U2 电流相量I1 电流相量I2 电动势相量E1 电动势相量E2 匝数N1 匝数N2 同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为φm ,该磁通量称为主磁通。
2，磁阀：磁性密封阀门的主要特点是以静密封取替了传统的填料密封和机械密封，从而实现整个阀门在密封状态下工作，彻底解决了填料密封与机械密封无法解决的泄漏问题，使整个介质处于绝对密封状态下，无任何泄漏和污染，确保了人身与环境不受侵害。
因此，更适合应用于各种有毒、易燃、易爆以及其它渗透力极强的化学介质的情况，是石油化工、有机合成、制药等的理想阀门。
电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置。
这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。
3.稀土永磁铁：稀土家族是来自镧系的15个元素，加上与镧系相关密切的钪和钇共17种元素。
它们是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。
钕铁硼永磁体的问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。
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
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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
磁性材料 课件
题后反思理解磁化和退磁的实质是处理此类问题的关
键。
探究二 磁性材料与磁记录
磁性材料为什么能记录信息?录音、录像磁带上的磁性材料应该用硬 磁性材料还是软磁性材料?
提示:磁性材料在外界磁场作用下,能够被磁化,这就使我们可以利用磁 性材料记录外界磁场的信息。磁记录时,通过把声音、图像或其他信息转变 为变化的磁场,使磁带、磁卡磁条上的磁粉层磁化,这样就能在磁带或磁卡 上记录下与声音、图像或其他信息相应的磁信号;录音、录像磁带上的磁性 材料是用来作磁记录的,需要磁化后长久保持磁性,所以用硬磁性材料。
2.磁记录 (1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁 盘都含有磁记录用的磁性材料。依靠磁记录,我们可以保存大量的信息,并 在需要的时候读出这些信息。 (2)地磁场留下的记录:地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,据推测, 地磁场的强度和方向随时间的推移在不断改变,大约每过 100 万年,地磁场 南北极会完全颠倒一次。
3.磁化与退磁的实质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化 的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作磁畴。磁化前,各个磁畴磁化方向 不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用宏观上互相抵消,物体对外不显 磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴磁化方向有规律地排列起来,使 得磁场大大加强。高温下磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁 畴的排列也会被打乱,这些情况下材料就会产生退磁现象,如图所示为材料 磁化前和磁化后的情形。
1.磁化和退磁的概念 (1)磁化 缝衣针、螺丝刀等钢铁物体与磁铁接触后显示磁性的现象叫作磁化。 如图所示。
螺丝刀与磁铁接触后磁化
(2)退磁 原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的 作用,就会失去磁性,这种现象叫作退磁。
键。
探究二 磁性材料与磁记录
磁性材料为什么能记录信息?录音、录像磁带上的磁性材料应该用硬 磁性材料还是软磁性材料?
提示:磁性材料在外界磁场作用下,能够被磁化,这就使我们可以利用磁 性材料记录外界磁场的信息。磁记录时,通过把声音、图像或其他信息转变 为变化的磁场,使磁带、磁卡磁条上的磁粉层磁化,这样就能在磁带或磁卡 上记录下与声音、图像或其他信息相应的磁信号;录音、录像磁带上的磁性 材料是用来作磁记录的,需要磁化后长久保持磁性,所以用硬磁性材料。
2.磁记录 (1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁 盘都含有磁记录用的磁性材料。依靠磁记录,我们可以保存大量的信息,并 在需要的时候读出这些信息。 (2)地磁场留下的记录:地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,据推测, 地磁场的强度和方向随时间的推移在不断改变,大约每过 100 万年,地磁场 南北极会完全颠倒一次。
3.磁化与退磁的实质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化 的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作磁畴。磁化前,各个磁畴磁化方向 不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用宏观上互相抵消,物体对外不显 磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴磁化方向有规律地排列起来,使 得磁场大大加强。高温下磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁 畴的排列也会被打乱,这些情况下材料就会产生退磁现象,如图所示为材料 磁化前和磁化后的情形。
1.磁化和退磁的概念 (1)磁化 缝衣针、螺丝刀等钢铁物体与磁铁接触后显示磁性的现象叫作磁化。 如图所示。
螺丝刀与磁铁接触后磁化
(2)退磁 原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的 作用,就会失去磁性,这种现象叫作退磁。
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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
磁性材料介绍 ppt课件
TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
NO. 1, YOU 4TH ROAD, YOUTH INDUSTRIAL DISTRICT, YANG-MEI, TAO-YUAN HSIEN, TAIWAN, R.O.C.
Ni-Zn系(镍锌)
I、 μ> 1000 ：使用于1至300MHz之宽带带
TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
NO. 1, YOU 4TH ROAD, YOUTH INDUSTRIAL DISTRICT, YANG-MEI, TAO-YUAN HSIEN, TAIWAN, R.O.C.
软磁材料
软磁材料区分： 1.金属系列材料 ----- 电阻系数小， 低频使用。 2.压粉系列材料 ----- 电阻系数小， 中低频使用。 3.氧化物系列材料--- 电阻系数大， 中高频使用。
TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
NO. 1, YOU 4TH ROAD, YOUTH INDUSTRIAL DISTRICT, YANG-MEI, TAO-YUAN HSIEN, TAIWAN, R.O.C.
磁记录材料
磁记录材料区分： 1.磁性粉末---水平记录、垂直记录 2.磁性薄膜---水平磁化膜、垂直磁化膜
TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
NO. 1, YOU 4TH ROAD, YOUTH INDUSTRIAL DISTRICT, YANG-MEI, TAO-YUAN HSIEN, 1.金属磁石-----铝镍钴、 铁铬钴 2.稀土类磁石—钐钴、钕铁硼 3.铁氧磁石-----钡系、锶系 4.复合磁石-----铁氧、钐钴
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Ni-Zn系(镍锌)
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TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
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软磁材料
软磁材料区分： 1.金属系列材料 ----- 电阻系数小， 低频使用。 2.压粉系列材料 ----- 电阻系数小， 中低频使用。 3.氧化物系列材料--- 电阻系数大， 中高频使用。
TAI-TECH Advanced Electronics Co., Ltd.
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磁记录材料
磁记录材料区分： 1.磁性粉末---水平记录、垂直记录 2.磁性薄膜---水平磁化膜、垂直磁化膜
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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
磁性材料及其应用PPT课件(2024版)
磁制冷材料
磁制冷是一种以磁性材料为工质的制冷技术 ，基本原理 是借助磁制冷材料的磁热效应（magnetocaloric effect） 即磁制冷材料等温磁化时向外界放出热量，而等温退磁 时从外界吸取热量，以达到制冷目的
环境友好：无环境污染和破坏 高效节能: 卡诺循环效率可达到 60~70％ 稳定可靠
r
0
铁磁物质的相对磁导率
材料 钴 镍 软钢
硅钢片 未经退火的铸铁
已经退火的铸铁
相对磁导率 174
1 120 2 180 7000～10000
240
620
材料 镍铁合金 真空中融化的电解铁 坡莫合金 铝硅铁粉芯 锰锌铁氧体 镍铁铁氧体
相对磁导率 60 000 12 950 115 000 7 5000
用于核磁共振成像仪及磁选 机等的烧结NdFeB永磁材料
各种规格的环形烧结 NdFeB永磁材料
外径Ф3mm~Ф160mm；
内径：Ф1mm~Ф140mm
各种规格的圆片形烧结NdFeB 永磁材料
尺寸范围：外径Ф2mm－ Ф160mm；
厚度：0.3mm－60mm
各种规格的圆片形烧结NdFeB
永磁材料
尺寸范围：外径Ф2mm－ Ф160mm；
的单位是：亨利/米(H/m)。 不同的物质磁导率不同。
在相同的条件下， 值越大，磁感应强度 B 越大，
磁场越强； 值越小，磁感应强度 B 越小，磁场越弱。
真空中的磁导率是一个常数，用 0 表示 0 = 4 107 H/m
（2）、 相对磁导率
为便于对各种物质的导磁性能进行比较，以真空
磁导率 0 为基准，将其他物质的磁导率 与 0 比较， 其比值叫相对磁导率，用 r 表示，即
磁性材料 第9章 硬磁材料
基本配方确定以后，为了改善磁性能，还要添加少量高岭土 以及La2O3等来提高矫顽力；若希望剩磁高一些，也可以添加 Bi2O3、PbO等低熔点化合物
➢ 二烧（以BaFe12O19为例说明）：
烧结温度与保温时间对磁性能也是影响很大的，如烧结温 度高，则剩磁高，矫顽力低；反之烧结温度低，则矫顽力高， 剩磁低；烧结温度过高与过低都会导致磁性能下降
概念
永磁材料是指被外加磁场磁化以后，除去外磁场，仍能 保留较强磁性的一类材料
理解
永磁体被磁化到饱和以后，如果撤去外加磁场，在磁 铁两个磁极之间的空隙中便产生恒定磁场，从而对外 界提供有用的磁能，简而言之：永磁体为一个能储能 的“器件”
储存的静磁能U：
U＝- 1
B HdV
2 永磁体
此外，永磁体本身将受到一退磁场作用，其方向和原来外加磁化场 的方向相反，因此永磁体的工作点将从剩磁点Br移到磁滞回线的第
Developing course of permanent-magnet materials
3d金属永 磁发展期
4f金属永 磁发展期
第三节 金属基永磁材料
Metal-based permanent-magnet materials
金属基永磁材料的发展基本上可分为三个阶段：
1、1931年以前，主要是淬火硬化型磁钢（淬火马氏体 钢），其矫顽力主要起源于马氏体相变（原始奥氏体组织转 变为马氏体组织），但磁性能较差；
纵观铸造铝镍钴合金几十年来的发展历史，可以了解到其磁 性能得到不断提高的主要原因大致有以下三个方面：
①改变合金成分，主要是调整含钴量和相应添加少量有益元素， 如钴、铜、铌等；
②寻求最佳热处理工艺，主要是磁场冷却或等温磁场热处理的 应用；
③控制结晶方向，制造柱状晶合金。
➢ 二烧（以BaFe12O19为例说明）：
烧结温度与保温时间对磁性能也是影响很大的，如烧结温 度高，则剩磁高，矫顽力低；反之烧结温度低，则矫顽力高， 剩磁低；烧结温度过高与过低都会导致磁性能下降
概念
永磁材料是指被外加磁场磁化以后，除去外磁场，仍能 保留较强磁性的一类材料
理解
永磁体被磁化到饱和以后，如果撤去外加磁场，在磁 铁两个磁极之间的空隙中便产生恒定磁场，从而对外 界提供有用的磁能，简而言之：永磁体为一个能储能 的“器件”
储存的静磁能U：
U＝- 1
B HdV
2 永磁体
此外，永磁体本身将受到一退磁场作用，其方向和原来外加磁化场 的方向相反，因此永磁体的工作点将从剩磁点Br移到磁滞回线的第
Developing course of permanent-magnet materials
3d金属永 磁发展期
4f金属永 磁发展期
第三节 金属基永磁材料
Metal-based permanent-magnet materials
金属基永磁材料的发展基本上可分为三个阶段：
1、1931年以前，主要是淬火硬化型磁钢（淬火马氏体 钢），其矫顽力主要起源于马氏体相变（原始奥氏体组织转 变为马氏体组织），但磁性能较差；
纵观铸造铝镍钴合金几十年来的发展历史，可以了解到其磁 性能得到不断提高的主要原因大致有以下三个方面：
①改变合金成分，主要是调整含钴量和相应添加少量有益元素， 如钴、铜、铌等；
②寻求最佳热处理工艺，主要是磁场冷却或等温磁场热处理的 应用；
③控制结晶方向，制造柱状晶合金。
概念软磁和硬磁ppt课件
1826 安培 证明电流可以产生磁场， 通电的线圈与磁铁类 似
通过一系列经典的和简单的实验，他认识到磁是由运动 的电产生的。(磁的电实质) 尤为重要！！
;
安培的分子电子说
载流圆线圈磁矩 m=I×A(Am3)
将磁性归为分子电流产生 安培分子电流的假说，提醒了磁铁磁性的
起源，它使我们认识到：磁铁的磁场和电 流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的 ．
;
电子交换作用
原子内具有未成对的电子使得原子的固有磁矩不为零是物质磁 性的必要条件。但是，由于近邻原子共用电子〔交换电子〕所引起 的静电作用，及交换作用可以影响物质的磁性。交换作用所产生能 量，通常用A表示，称作交换能，它取决于近邻原子未填满的电子 壳层互相靠近的水平，并决定了原子磁矩的排列方式和物质的根本 磁性。一般地：
电子壳层都是填满的，所以，原子矩等于零或虽原 子的磁矩不为零，但由子组成的分子的总磁矩为零。零。
;
反铁磁性
反铁磁性是指由于电子自旋反向平 行排列。在同一子晶格中有自发磁 化强度，电子磁矩是同向排列的； 在不同子晶格中，电子磁矩反向排 列。两个子晶格中自发磁化强度大 小一样，方向相反，整个晶体没有 磁性 。不论在什么温度下，都不 能观察到反铁磁性物质的任何自发 磁化现象，因而其宏观特性是顺磁 性的，M与H处于同一方向，磁化 率反为铁正磁值性。物质有过渡族元素的盐 类及化合物，如MnO、Cr2O3、 CoO等。也有合金如FeMn，NiMn ，MnPt 等
;
磁性的来源
电子的运动产生 轨道磁矩：电子绕核运动产生。 自旋磁矩：电子的自旋产生。
原子核磁矩 原子核磁矩要比电子磁矩小三个数量级 可忽略。
;
非磁性原子
总的来说，组成宏观物质的原子有两类： 一类原子中的电子数为偶数，即电子成对地
通过一系列经典的和简单的实验，他认识到磁是由运动 的电产生的。(磁的电实质) 尤为重要！！
;
安培的分子电子说
载流圆线圈磁矩 m=I×A(Am3)
将磁性归为分子电流产生 安培分子电流的假说，提醒了磁铁磁性的
起源，它使我们认识到：磁铁的磁场和电 流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的 ．
;
电子交换作用
原子内具有未成对的电子使得原子的固有磁矩不为零是物质磁 性的必要条件。但是，由于近邻原子共用电子〔交换电子〕所引起 的静电作用，及交换作用可以影响物质的磁性。交换作用所产生能 量，通常用A表示，称作交换能，它取决于近邻原子未填满的电子 壳层互相靠近的水平，并决定了原子磁矩的排列方式和物质的根本 磁性。一般地：
电子壳层都是填满的，所以，原子矩等于零或虽原 子的磁矩不为零，但由子组成的分子的总磁矩为零。零。
;
反铁磁性
反铁磁性是指由于电子自旋反向平 行排列。在同一子晶格中有自发磁 化强度，电子磁矩是同向排列的； 在不同子晶格中，电子磁矩反向排 列。两个子晶格中自发磁化强度大 小一样，方向相反，整个晶体没有 磁性 。不论在什么温度下，都不 能观察到反铁磁性物质的任何自发 磁化现象，因而其宏观特性是顺磁 性的，M与H处于同一方向，磁化 率反为铁正磁值性。物质有过渡族元素的盐 类及化合物，如MnO、Cr2O3、 CoO等。也有合金如FeMn，NiMn ，MnPt 等
;
磁性的来源
电子的运动产生 轨道磁矩：电子绕核运动产生。 自旋磁矩：电子的自旋产生。
原子核磁矩 原子核磁矩要比电子磁矩小三个数量级 可忽略。
;
非磁性原子
总的来说，组成宏观物质的原子有两类： 一类原子中的电子数为偶数，即电子成对地
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不同，由于Co的影响，高温相转变为＋相的分解温度将下 降，同时还将使相区和＋ 相区向低温扩展
相的主要成分是Fe和 Co，只含少量Cu、Al、
Ti等； 相主要有Ni、Al、Ti
组成
2、影响Al-Ni-Co合金磁性能的主要因素：
纵观铸造铝镍钴合金几十年来的发展历史，可以了解到其磁 性能得到不断提高的主要原因大致有以下三个方面：
一、Al-Ni-Co永磁合金
1、Al-Fe-Ni相图分析： 相：富铁的强磁性相； 相：NiAl化合物为基的 体心立方固溶体，呈弱磁 性或非磁性； 相：以Ni为基的面心立 方固溶体，呈弱磁性； 工业上生产的FeNiAl永磁 合金是从铁角伸向NiAl化 合物的虚线上并位于＋ 相的两相区内
AlNiCo相图和AlNiFe相图之间的差异： 两相图基本上相似，但各相存在的温度范围和居里温度有所
i、磁畴的不可逆转动
H ca0 K M 1Sb0S M ScN N // M S
室温条件下，单畴颗粒计算的最大矫顽力
ii、畴壁的不可逆位移 反磁化过程由畴壁的不可逆位移所控制，则一般有两种情况 （1）反磁化时材料内部存在着磁化在反方向的磁畴； （2）不存在这种反向畴
对于情况（1）：磁性材料制备过程中不可避免要出现各种晶格缺 陷、杂质、晶界等，这些部分在反磁化时将构成反磁化核，它们将 进一步长大位反磁化畴，该情况下，获得高矫顽力的关键在于反向 磁场必须大于大多数畴壁出现不可逆位移的临界磁场，而临界磁场 的大小则依赖于各种因素对畴壁位移的阻滞
技术之一
在永磁体加工成型过程中，通 过施加外磁场，诱导磁各向异 性，由此可以显著改善永磁体 的矩形比特性，采用这种方法 的永磁材料系统主要有钡铁氧
体和锶铁氧体等
三、矫顽力HC
1、两种矫顽力的定义：
BM
➢磁感矫顽力BHC：在B－H磁滞回线上，使
B＝0的磁场强度;
MHC
➢内禀矫顽力MHC：在M－H磁滞回线上，
➢最大磁能积(BH)max的理论值为0MS2/4
➢足够高的内禀矫顽力和尽可能高的饱和磁化 强度MS是使(BH)max接近理论值的必要条件
五、稳定性
概念
指永磁体的有关磁性能在长时间使用过程中或受到温度、 外磁场、冲击%
Z
3d金属永 磁发展期
4f金属永 磁发展期
3、提高永磁体的剩磁Br的有效途径：
提高MS 改变永磁材料的成分 现状：很难大幅度的 提高
提高矩形比Br/BS 总则：单轴磁各向异性 ➢定向结晶 ➢塑性变形 ➢磁场成型 ➢磁场处理
➢定向结晶 ✓设法控制铸件的冷却 条件，可以得到不同的 结晶结构（如右图示）
✓一般来说，快冷时沿 热流相反的方向会生长 出柱状晶，缓冷时形成 等轴晶
磁性材料 第9章 硬磁材料
第一节 永磁材料重要指标 第二节 永磁材料发展历程 第三节 金属基永磁材料 第四节 铁氧体基永磁材料 第五节 稀土基永磁材料
一、永磁材料的概述
概念
永磁材料是指被外加磁场磁化以后，除去外磁场，仍能 保留较强磁性的一类材料
理解
永磁体被磁化到饱和以后，如果撤去外加磁场，在磁 铁两个磁极之间的空隙中便产生恒定磁场，从而对外 界提供有用的磁能，简而言之：永磁体为一个能储能 的“器件”
金属基永磁材料的发展基本上可分为三个阶段：
1、1931年以前，主要是淬火硬化型磁钢（淬火马氏体 钢），其矫顽力主要起源于马氏体相变（原始奥氏体组织转 变为马氏体组织），但磁性能较差；
2、1931年以后，发明了FeAlNi合金，逐渐过渡到AlNiCo；
3、70年代以后发明的一些时效硬化型和有序硬化型永磁 合金，如Fe-Cr-Co、Cu-Ni-Fe、Fe-Pt、Fe-Co-V、Mn-Al-C 等，优势在于可加工性较好以及适合于特殊场合使用
储存的静磁能U：
U＝-1 BHdV 2 永磁体
此外，永磁体本身将受到一退磁场作用，其方向和原来外加磁化场 的方向相反，因此永磁体的工作点将从剩磁点Br移到磁滞回线的第
二象限，即退磁曲线上的某一点（如图D点）
衡量永磁材料性能的 好坏，应为退磁曲线上 的有关物理量，如剩磁 Br、矫顽力HC、最大磁 能积(BH)max及这些参量
对于情况（2）：如果材料制备时基本上不存在缺陷，则永磁材料在 反磁化开始时，根本就不存在反磁化核，那么千方百计地阻止反磁 化核出现就是提高矫顽力的重要途径，
从这个角度来看，我们希望晶体中的缺陷越少越好
传统永磁材料：对畴壁不可逆位移的阻滞因素主要有内应力起 伏、颗粒状或片状掺杂以及晶界等
新型稀土永磁材料：强烈地畴壁钉扎效应是造成高矫顽力的重 要原因之一
BHC
使M＝0的磁场强度;
H
➢通常情况下， MHC BHC
➢当B＝0时，H＝BHC＝－M ≤ Mr，即
0 ·BHC ≤Br
2、提高永磁体的矫顽力HC的有效途径：
原则：永磁材料的矫顽力的大小主要由各种因素（如磁各向异性、 掺杂、晶界等）对反磁化过程的畴壁不可逆位移或磁畴不可逆转
动的阻滞作用的大小来决定，阻滞作用越大，矫顽力越大
四、最大磁能积 (BH)max
➢它是永磁材料两磁极之间的空隙中所能提供磁能的量度，数值上 等于退磁曲线上各点所对应的磁感应强度和磁场强度乘积中的最大 值 ➢当永磁材料的工作点位于退磁曲线上具有(BH)max的那一点时，为 了提供相同的磁能所需要的永磁材料体积将最小 ➢最大磁能积所对应点应该与永磁体的形状有 关，即与开路磁导率的斜率大小有关；
的稳定性决定
二、剩磁Br和表观剩磁Bd
1、剩磁Br 2、表观剩磁Bd：由于永 磁体处于开路应用状态， 因此永磁体的实际工作 点在退磁场作用下由Br 点移到D点，其对应的磁 感应强度
开路磁 导率
H =-NM
B=0 H
M B开d=路磁0H导d状率决1O定P线的N1的量斜， 率同P退P值磁=也因为0B子一HdN个d一由样永1磁体N1形
✓若控制热流向某一方向流动，则可以获得沿该方向相反方向凝固的柱 状晶；
✓实例：AlNiCo永磁体
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
➢塑性变形
➢磁场成型
加工纤维组织会因为拉拔、 轧制、压缩等塑性变形方式 不同而呈现出各种各样的类 型，因此在磁性材料加工工 厂中，这也属于重要的生产
相的主要成分是Fe和 Co，只含少量Cu、Al、
Ti等； 相主要有Ni、Al、Ti
组成
2、影响Al-Ni-Co合金磁性能的主要因素：
纵观铸造铝镍钴合金几十年来的发展历史，可以了解到其磁 性能得到不断提高的主要原因大致有以下三个方面：
一、Al-Ni-Co永磁合金
1、Al-Fe-Ni相图分析： 相：富铁的强磁性相； 相：NiAl化合物为基的 体心立方固溶体，呈弱磁 性或非磁性； 相：以Ni为基的面心立 方固溶体，呈弱磁性； 工业上生产的FeNiAl永磁 合金是从铁角伸向NiAl化 合物的虚线上并位于＋ 相的两相区内
AlNiCo相图和AlNiFe相图之间的差异： 两相图基本上相似，但各相存在的温度范围和居里温度有所
i、磁畴的不可逆转动
H ca0 K M 1Sb0S M ScN N // M S
室温条件下，单畴颗粒计算的最大矫顽力
ii、畴壁的不可逆位移 反磁化过程由畴壁的不可逆位移所控制，则一般有两种情况 （1）反磁化时材料内部存在着磁化在反方向的磁畴； （2）不存在这种反向畴
对于情况（1）：磁性材料制备过程中不可避免要出现各种晶格缺 陷、杂质、晶界等，这些部分在反磁化时将构成反磁化核，它们将 进一步长大位反磁化畴，该情况下，获得高矫顽力的关键在于反向 磁场必须大于大多数畴壁出现不可逆位移的临界磁场，而临界磁场 的大小则依赖于各种因素对畴壁位移的阻滞
技术之一
在永磁体加工成型过程中，通 过施加外磁场，诱导磁各向异 性，由此可以显著改善永磁体 的矩形比特性，采用这种方法 的永磁材料系统主要有钡铁氧
体和锶铁氧体等
三、矫顽力HC
1、两种矫顽力的定义：
BM
➢磁感矫顽力BHC：在B－H磁滞回线上，使
B＝0的磁场强度;
MHC
➢内禀矫顽力MHC：在M－H磁滞回线上，
➢最大磁能积(BH)max的理论值为0MS2/4
➢足够高的内禀矫顽力和尽可能高的饱和磁化 强度MS是使(BH)max接近理论值的必要条件
五、稳定性
概念
指永磁体的有关磁性能在长时间使用过程中或受到温度、 外磁场、冲击%
Z
3d金属永 磁发展期
4f金属永 磁发展期
3、提高永磁体的剩磁Br的有效途径：
提高MS 改变永磁材料的成分 现状：很难大幅度的 提高
提高矩形比Br/BS 总则：单轴磁各向异性 ➢定向结晶 ➢塑性变形 ➢磁场成型 ➢磁场处理
➢定向结晶 ✓设法控制铸件的冷却 条件，可以得到不同的 结晶结构（如右图示）
✓一般来说，快冷时沿 热流相反的方向会生长 出柱状晶，缓冷时形成 等轴晶
磁性材料 第9章 硬磁材料
第一节 永磁材料重要指标 第二节 永磁材料发展历程 第三节 金属基永磁材料 第四节 铁氧体基永磁材料 第五节 稀土基永磁材料
一、永磁材料的概述
概念
永磁材料是指被外加磁场磁化以后，除去外磁场，仍能 保留较强磁性的一类材料
理解
永磁体被磁化到饱和以后，如果撤去外加磁场，在磁 铁两个磁极之间的空隙中便产生恒定磁场，从而对外 界提供有用的磁能，简而言之：永磁体为一个能储能 的“器件”
金属基永磁材料的发展基本上可分为三个阶段：
1、1931年以前，主要是淬火硬化型磁钢（淬火马氏体 钢），其矫顽力主要起源于马氏体相变（原始奥氏体组织转 变为马氏体组织），但磁性能较差；
2、1931年以后，发明了FeAlNi合金，逐渐过渡到AlNiCo；
3、70年代以后发明的一些时效硬化型和有序硬化型永磁 合金，如Fe-Cr-Co、Cu-Ni-Fe、Fe-Pt、Fe-Co-V、Mn-Al-C 等，优势在于可加工性较好以及适合于特殊场合使用
储存的静磁能U：
U＝-1 BHdV 2 永磁体
此外，永磁体本身将受到一退磁场作用，其方向和原来外加磁化场 的方向相反，因此永磁体的工作点将从剩磁点Br移到磁滞回线的第
二象限，即退磁曲线上的某一点（如图D点）
衡量永磁材料性能的 好坏，应为退磁曲线上 的有关物理量，如剩磁 Br、矫顽力HC、最大磁 能积(BH)max及这些参量
对于情况（2）：如果材料制备时基本上不存在缺陷，则永磁材料在 反磁化开始时，根本就不存在反磁化核，那么千方百计地阻止反磁 化核出现就是提高矫顽力的重要途径，
从这个角度来看，我们希望晶体中的缺陷越少越好
传统永磁材料：对畴壁不可逆位移的阻滞因素主要有内应力起 伏、颗粒状或片状掺杂以及晶界等
新型稀土永磁材料：强烈地畴壁钉扎效应是造成高矫顽力的重 要原因之一
BHC
使M＝0的磁场强度;
H
➢通常情况下， MHC BHC
➢当B＝0时，H＝BHC＝－M ≤ Mr，即
0 ·BHC ≤Br
2、提高永磁体的矫顽力HC的有效途径：
原则：永磁材料的矫顽力的大小主要由各种因素（如磁各向异性、 掺杂、晶界等）对反磁化过程的畴壁不可逆位移或磁畴不可逆转
动的阻滞作用的大小来决定，阻滞作用越大，矫顽力越大
四、最大磁能积 (BH)max
➢它是永磁材料两磁极之间的空隙中所能提供磁能的量度，数值上 等于退磁曲线上各点所对应的磁感应强度和磁场强度乘积中的最大 值 ➢当永磁材料的工作点位于退磁曲线上具有(BH)max的那一点时，为 了提供相同的磁能所需要的永磁材料体积将最小 ➢最大磁能积所对应点应该与永磁体的形状有 关，即与开路磁导率的斜率大小有关；
的稳定性决定
二、剩磁Br和表观剩磁Bd
1、剩磁Br 2、表观剩磁Bd：由于永 磁体处于开路应用状态， 因此永磁体的实际工作 点在退磁场作用下由Br 点移到D点，其对应的磁 感应强度
开路磁 导率
H =-NM
B=0 H
M B开d=路磁0H导d状率决1O定P线的N1的量斜， 率同P退P值磁=也因为0B子一HdN个d一由样永1磁体N1形
✓若控制热流向某一方向流动，则可以获得沿该方向相反方向凝固的柱 状晶；
✓实例：AlNiCo永磁体
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
➢塑性变形
➢磁场成型
加工纤维组织会因为拉拔、 轧制、压缩等塑性变形方式 不同而呈现出各种各样的类 型，因此在磁性材料加工工 厂中，这也属于重要的生产