磁选设备用的磁性材料及其特性
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第二节
软百度文库材料
软磁材料的基本特征是磁导率高（在相同几何尺寸条件下磁阻小） 。它的矫顽力较 小（ !" ! "###$ % &， ’ "#()） ，磁滞回线狭长，包围的“面积”小。 磁选设备上所用的软磁材料有工程纯铁、导磁不锈钢和低碳钢等。一般强磁选设 备经常选用工程纯铁用作铁芯、磁轭和磁极头，而导磁不锈钢作为感应磁介质用。中 磁场或弱磁场磁选设备选用低碳钢即可。 常用的电工纯铁、导磁不锈钢和 #* 号低碳钢的化学成分和磁化曲线见表 + , - , "、 表 + , - , .、表 + , - , - 和图 + , - , /。 表+,-," 电工用纯铁的化学成分
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起始磁化曲线和与之相对应的相对磁导率和磁化场强的关系
2
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磁滞回线
图!"#"#
正常磁化曲线和各自相关磁滞回线
从上述相应的 ! % " （ # ）曲线和 ! % " （ # ）曲线可以知道饱和磁感应强度（或 磁感应强度） 、剩余磁感应强度、矫顽力以及相对磁导率等。它们是标志磁性材料的磁 特性参数。 磁性材料通常用作磁导体、永久磁铁和特殊磁性元件。对于各种不同用途的材料， 在磁特性参数方面的要求是不同的。通常是根据材料的基本磁特性参数而把它们分成 两大基本类别：软磁材料和硬磁材料。
一、永久磁铁最重要的磁特性
标志永久 磁 铁 磁 特 性 的 基 本 参 数 是 其 剩 余 磁 感 #$ 、矫 顽 力 !" 和 最 大 磁 能 积 （ #! ） 。下面对此进行较详细的介绍。 3 6 视在剩余磁感 对永久磁铁，要求它在有关的设备和仪器工作系统的磁极空间产生足够多的磁通 量。磁通量决定于永久磁铁材料的磁性，即它的剩余磁感和磁铁的截面积。剩余磁感 是由表示磁感和磁场强度关系的磁滞回线来决定。这种磁量是在磁铁呈闭路状态时测 得的。实际上被使用的任何磁铁都是在开路中工作的。所以工作是跟开路中决定的剩
磁选设备用的磁性材料及其特性
第一节
铁磁性材料的磁特性及其分类
在各种磁性材料中，最重要的是以铁为代表的一类磁性很强的材料，它具有铁磁 性。除铁之外，钴、镍、钆，镝和钬等也具有铁磁性。然而常用的铁磁性材料多是铁 和其他金属或非金属组成的合金，以及某些包含铁的氧化物（铁氧体） 。 铁磁性材料的磁特性常用特性曲线的形式来表示，其中最常用的是 ! ! " （ # ）曲 线（说明材料的磁感应强度和磁化场之间的依赖关系） 。材料的磁特性，除了和给定的 测量参数（如磁化场强、温度以及机械应力有无等）有关外，还和“磁化经历”有关。 实用上，为了得到 ! ! " （ # ）曲线，材料（样品）应预先退磁，以使样品的原始状态 处于材料的磁化强度等于零和没有磁畴磁化从优取向的退磁状态。材料磁化时可分成 以下几种 ! ! " （ # ）曲线： （"）起始磁化曲线 起始磁化曲线是磁化场 # 单调的增加时所得到的曲线。铁磁性材料的起始磁化曲 线的共同特点是曲线由陡峭段和平坦段组成（见图 # $ % $ "（ $ ） ） 。分界点 % 位于曲线 上段弯曲部分。陡峭段对应于易磁化的情形，而平坦段对应于难以磁化情形。 从 ! ! " （ # ）曲线上任何一点 & 联到 ’ 的直线的直线斜率（ & ’ $ ）代表该磁化状 态下的磁导率 !! ( ( ! !& 。由此求出该磁化状态下的相对磁导率为 #&
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有时能在剩余磁感较小，而矫顽力高的磁性材料上获得更高的视在剩余磁感（见 图 ! " # " !） 。这种情况出现在带有较大退磁因子的磁铁上（因为 ! "$ % ! "& ，所以 #’ $ 。如果退磁因子相当小，则情况恰相反。 % #’ & ）
软磁材料的性能
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余磁感（称视在剩余磁感）发生关系，这种磁感比剩余磁感小。视在剩余磁感由磁铁 的形状和各部分的尺寸比例而定。磁铁离开闭路形状（环）越大，和磁铁高度对其截 面积的比率越小，则降低该形状和尺寸的磁铁的视在剩余磁感的退磁因子作用也越大。 图 ! " # " $ 表示从 ! " 到 #$ 的退磁曲线。 ! 角（所谓切角）决定视在剩余磁感值， 此角的正切（ % & !）决定该形状和尺寸的磁铁退磁因子。显然，当使用具有同一 ! " 和 #$ 值的磁性材料，等于 % & !’ 的退磁因子磁铁，它的视在剩余磁感比等于 % & !( 的退磁 因子的磁铁为小。
图 ! " # " $ 示出磁铁长宽比不同时的 ! " % # （ $ % & !& % ）曲线，图 ! " # " ’ 示出磁 铁长宽比为 ( ) # * (、矫顽力不同时的 ! " % # （ $ % +!& % ）曲线。只要知道磁铁尺寸和退 磁曲线就可由曲线查出 ! " 值，进而还可查出 ’ " 值。
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第三节
硬磁材料
硬磁材料的基本特征是在工作空间中能产生很大的磁场能。它的矫顽力一般很大 。常用矫顽力值作为判断材料的磁硬度的依据。硬 （ ! " !3/8 B 3/< * + ,，3/7 B 3/8 -.） 磁材料用在磁选设备的磁源上以产生磁场。下面进一步介绍这一材料的磁特性。
图 ! " # " $ 磁铁的视 在剩余磁感
视在剩余磁感也根据磁性材料的矫顽力的大小而定（见图 ! " # " )） 。从图可以看 出，同一剩余磁感而矫顽力不同的磁性材料所制相同形状和尺寸的磁铁，磁性材料矫 。 顽力大的，它的视在剩余磁感也大（因为 # %’ * # %( ，所以 ! ’ * ! ( ）
图!"#"!
视在剩余磁感在不
同剩余磁感和矫顽力时 与退磁因子的关系
根据上述，可以做出这样一个结论：矫顽力越高，视在剩余磁感也越高。 视在剩余磁感可通过查曲线方法和退磁因子法求得。 （&）查曲线方法 磁铁在磁化设备中磁化饱和以后取出，在磁铁本身退磁场作用下，它的视在剩余 磁感比剩余磁感小。假定 # $ 、 ! $ 代表磁铁的视在剩余磁感（磁铁中性面处的）和退 磁场，而 % & 和 ’ & 代表磁铁的高度和截面积。磁铁的磁通、磁势和磁导之间有下列关 系 # $ ’ & ( () ( ! $ * & ) 式中 — —磁铁的磁势； (— — —磁铁的磁导。 )— 由此求出 !$ ’& ( )* ( ! #$ *& ) 或 #$ *& ) ( +) * ( ! !$ ’& 从公式（# " ,）可知， ! $ - # $ 值由磁铁的尺寸和磁导（或磁阻）决定。 8 （# " ,） （# " !）
第二节
软百度文库材料
软磁材料的基本特征是磁导率高（在相同几何尺寸条件下磁阻小） 。它的矫顽力较 小（ !" ! "###$ % &， ’ "#()） ，磁滞回线狭长，包围的“面积”小。 磁选设备上所用的软磁材料有工程纯铁、导磁不锈钢和低碳钢等。一般强磁选设 备经常选用工程纯铁用作铁芯、磁轭和磁极头，而导磁不锈钢作为感应磁介质用。中 磁场或弱磁场磁选设备选用低碳钢即可。 常用的电工纯铁、导磁不锈钢和 #* 号低碳钢的化学成分和磁化曲线见表 + , - , "、 表 + , - , .、表 + , - , - 和图 + , - , /。 表+,-," 电工用纯铁的化学成分
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起始磁化曲线和与之相对应的相对磁导率和磁化场强的关系
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正常磁化曲线和各自相关磁滞回线
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一、永久磁铁最重要的磁特性
标志永久 磁 铁 磁 特 性 的 基 本 参 数 是 其 剩 余 磁 感 #$ 、矫 顽 力 !" 和 最 大 磁 能 积 （ #! ） 。下面对此进行较详细的介绍。 3 6 视在剩余磁感 对永久磁铁，要求它在有关的设备和仪器工作系统的磁极空间产生足够多的磁通 量。磁通量决定于永久磁铁材料的磁性，即它的剩余磁感和磁铁的截面积。剩余磁感 是由表示磁感和磁场强度关系的磁滞回线来决定。这种磁量是在磁铁呈闭路状态时测 得的。实际上被使用的任何磁铁都是在开路中工作的。所以工作是跟开路中决定的剩
磁选设备用的磁性材料及其特性
第一节
铁磁性材料的磁特性及其分类
在各种磁性材料中，最重要的是以铁为代表的一类磁性很强的材料，它具有铁磁 性。除铁之外，钴、镍、钆，镝和钬等也具有铁磁性。然而常用的铁磁性材料多是铁 和其他金属或非金属组成的合金，以及某些包含铁的氧化物（铁氧体） 。 铁磁性材料的磁特性常用特性曲线的形式来表示，其中最常用的是 ! ! " （ # ）曲 线（说明材料的磁感应强度和磁化场之间的依赖关系） 。材料的磁特性，除了和给定的 测量参数（如磁化场强、温度以及机械应力有无等）有关外，还和“磁化经历”有关。 实用上，为了得到 ! ! " （ # ）曲线，材料（样品）应预先退磁，以使样品的原始状态 处于材料的磁化强度等于零和没有磁畴磁化从优取向的退磁状态。材料磁化时可分成 以下几种 ! ! " （ # ）曲线： （"）起始磁化曲线 起始磁化曲线是磁化场 # 单调的增加时所得到的曲线。铁磁性材料的起始磁化曲 线的共同特点是曲线由陡峭段和平坦段组成（见图 # $ % $ "（ $ ） ） 。分界点 % 位于曲线 上段弯曲部分。陡峭段对应于易磁化的情形，而平坦段对应于难以磁化情形。 从 ! ! " （ # ）曲线上任何一点 & 联到 ’ 的直线的直线斜率（ & ’ $ ）代表该磁化状 态下的磁导率 !! ( ( ! !& 。由此求出该磁化状态下的相对磁导率为 #&
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导磁不锈钢的化学成分
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材 纯 料 铁 化学成分 !& 3//// !’ 7///// 9 #$// 9 8/// 9 8$//
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工程纯铁磁化曲线
根据试验，工程纯铁（ !" ）的磁化曲线可由下式示出 # % $& ’ $( % ’ $) %) ’ $# %# ’ $$ %$ 式中 — —系数，见下表。 $ & 、 $ ( 、 $ ) 、 $ # 和 $ $ 。— 表!"#"$
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有时能在剩余磁感较小，而矫顽力高的磁性材料上获得更高的视在剩余磁感（见 图 ! " # " !） 。这种情况出现在带有较大退磁因子的磁铁上（因为 ! "$ % ! "& ，所以 #’ $ 。如果退磁因子相当小，则情况恰相反。 % #’ & ）
软磁材料的性能
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余磁感（称视在剩余磁感）发生关系，这种磁感比剩余磁感小。视在剩余磁感由磁铁 的形状和各部分的尺寸比例而定。磁铁离开闭路形状（环）越大，和磁铁高度对其截 面积的比率越小，则降低该形状和尺寸的磁铁的视在剩余磁感的退磁因子作用也越大。 图 ! " # " $ 表示从 ! " 到 #$ 的退磁曲线。 ! 角（所谓切角）决定视在剩余磁感值， 此角的正切（ % & !）决定该形状和尺寸的磁铁退磁因子。显然，当使用具有同一 ! " 和 #$ 值的磁性材料，等于 % & !’ 的退磁因子磁铁，它的视在剩余磁感比等于 % & !( 的退磁 因子的磁铁为小。
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第三节
硬磁材料
硬磁材料的基本特征是在工作空间中能产生很大的磁场能。它的矫顽力一般很大 。常用矫顽力值作为判断材料的磁硬度的依据。硬 （ ! " !3/8 B 3/< * + ,，3/7 B 3/8 -.） 磁材料用在磁选设备的磁源上以产生磁场。下面进一步介绍这一材料的磁特性。
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视在剩余磁感也根据磁性材料的矫顽力的大小而定（见图 ! " # " )） 。从图可以看 出，同一剩余磁感而矫顽力不同的磁性材料所制相同形状和尺寸的磁铁，磁性材料矫 。 顽力大的，它的视在剩余磁感也大（因为 # %’ * # %( ，所以 ! ’ * ! ( ）
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同剩余磁感和矫顽力时 与退磁因子的关系
根据上述，可以做出这样一个结论：矫顽力越高，视在剩余磁感也越高。 视在剩余磁感可通过查曲线方法和退磁因子法求得。 （&）查曲线方法 磁铁在磁化设备中磁化饱和以后取出，在磁铁本身退磁场作用下，它的视在剩余 磁感比剩余磁感小。假定 # $ 、 ! $ 代表磁铁的视在剩余磁感（磁铁中性面处的）和退 磁场，而 % & 和 ’ & 代表磁铁的高度和截面积。磁铁的磁通、磁势和磁导之间有下列关 系 # $ ’ & ( () ( ! $ * & ) 式中 — —磁铁的磁势； (— — —磁铁的磁导。 )— 由此求出 !$ ’& ( )* ( ! #$ *& ) 或 #$ *& ) ( +) * ( ! !$ ’& 从公式（# " ,）可知， ! $ - # $ 值由磁铁的尺寸和磁导（或磁阻）决定。 8 （# " ,） （# " !）