磁性材料的基础知识的讲座ppt课件
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• 磁体的不可逆损失：磁体经过一定的温度和时间加热后，它的性 能要下降一定的值，称此下降的部分为磁性不可逆损失。
Br(Gs)
9000 10000 9000 13000 10000 10000 11000 4000 4000 7000 10800 13000
Hcj(Oe) （BH） max
50
0.2
170
0.3
260 0.95
500
5
2000 10
20000 24
20000 30
2000
4
4000
4
5000
12
• Hg=(BHVm/Vg)1/2=((BH)mVm/Vg)1/2 • 其中Hg指气隙磁场， • Vg指气隙体积 • Vm指磁体的体积 • 由上式可知：气隙磁场强度Hg和（BH）max成平方根的关系，当气隙体积Vg和气隙
磁场强度Hg为一定的情况下，（BH）max大时，磁体的体积Vm可缩小，这也就是现 在很多的电子产品能越做越小的一个原因，如手机现在可以越做越小，有很大的 一个原因是手机上的蜂鸣器磁钢可以做得很小，以前的收音机喇叭要那么大的一 个磁钢，你想把它做得很小本身就是不可能的一件事
• 值得注意的是，若磁体的B退磁曲线不是直线，则磁体的退磁回复磁导率 μrec在不同的工作点就有不同的值，此时要把磁体设计在最稳定的工作
状态就增加了难度，也显得非常重要。
5
磁性材料的磁性能参数（3）
• 磁体的居里温度Tc：随着温度的升高磁体的磁性能要降低，当温 度升高某一值后，磁性能将消失，也就是对外不显示磁性，称此 温度为居里温度。居里温度只与合金的成分有关，与材料的显微 组织及其分布无关。
• 磁体的工作温度Tw：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，将该温度称为磁体的可工作温度。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。一般的，我们认为磁体在该温度下保温100个小时磁性能 下降在5%之内便认为是合适的。
4300
20
15000 40
Tc(℃)
750 750 750 800 800 700 800 465 465 500 400 310
2
不同种类磁性材料的特点
• 铁氧体：廉价品，应用非常普遍，但性能低 • 铝镍钴：在指针式仪表中占主导地位，年产不到一万吨，工作温度在
450~550℃度内都可以正常工作，是可工作温度最高的一种磁体，但镍、 钴是战略物资价格非常高，而且受国际国内的政治局势影响大； • 钐钴：在军用品和高档消费品中占主导地位，年产1—2千吨，和铝镍钴 相比钐钴的价格更高；但在一些对性能要求很高，而使用温度也很高的 地方就只能使用钐钴，SmCo5工作温度为250℃，Sm2Co17的工作温度在 350℃，因此它仍然会有一定的市场，否则以它的价格早就该淘汰了； • 铂钴：主要在飞机“黑匣子”中应用，产量很少； • 钕铁硼：在电子计算机及其外围设备中已占主导地位；它的磁性最强， 被称为永磁王，价格中等，在表面镀层的保护下，稳定性良好，也就是 说它的性价比最高，综合性能最好，它的应用是越来越广，在很多地方 只要不受温度限制，都有取代其它磁钢的趋势。
3
二、磁性材料的磁性能参数：
• 剩磁Br:铁磁体磁化到饱和并去掉外磁场后，在磁化方向保留的磁化强度或磁感应 强度，Mr或Br，就是在退磁曲线上磁场强度降为零时显示的磁性能。
• 矫顽力：铁磁体磁化到饱和以后，使它的磁化强度或磁感应强度降低到零所需要 的反向磁场称为矫顽力，分别记作Hcj和Hcb。
• 磁能积BH：表示磁性材料在其退磁曲线上任意一点工作时，能向外部磁路提供的 能量。永磁材料的使用一般都是利用它在磁场源或者说是磁力源在空气隙中产生 的磁场，而磁能积是表征它在空气隙中产生磁场大小的一种参量，因此它是非常 关键的一参数。
一、磁性材料的定义、种类、特点和用途：
• 定义：可用于制造磁功能器件的强磁性材料称为磁性材料。有硬 磁、软磁、磁薄膜、磁致伸缩材料等。其中应用最广的是硬磁材 料和软磁材料。
• 硬磁材料：是指在外磁场的作用下（即充磁）会带上磁性，外磁 场消失后磁性仍然存在的一种材料。
• 软磁材料：是在外磁场的作用下会带上磁性，外磁场消失后它的 磁性也会跟着消失的一种材料。
4
磁性材料的磁性能参数（2）
• 磁体的表磁或磁通：表磁是指磁体的表面磁场；磁通是指通过线圈单位 面积磁力线的根数。磁体磁参数的测量一般是对规则的圆柱或方块来进 行的，对于一个已加工好的磁性器件因为它的面积已经很难计算得非常 精确，就只能是通过表磁或磁通来反映它磁性能的强弱了。这是大部分 购买磁体的厂家所关心的问题，一般的，磁体沿充磁方向的厚度越厚其 表磁和磁通也会相应增高。
• 曲线的方形度Hk/Hcj：Hk指的是J=0.9Br时相对应的磁场，Hk/Hcj可以直 观的表示J退磁曲线方形度。
• 回复磁导率μrec:当磁体受到一个周来自百度文库的外界反磁场后，它的磁性要下 降，当外磁场消失后它也不能完全回到原来的位置而是要下降一定的值， 此时磁体的工作点将在退磁曲线以下形成一个小回路，不能和退磁曲线 重合，我们称此小回路的斜率为回复磁导率μrec。这个值一般都大于1 它越接近1说明磁体的抗退磁能力越强，越有利。
• 表现在性能参数上就是硬磁材料的Br和Hcj很大而且是越大越好， 而软磁材料它的磁导率高，Br特别是Hcj很小、一般的认为是 Hcj<0.8KA/m的材料为软磁材料，而以Hcj>0.8KA/m的材料为硬磁 材料，一般的磁性材料中都含有Fe、Ni、Co三种元素中的一种或 几种。
1
磁性材料的发展：
发明年代 材料名称
成分
十九世纪
十九世纪末 二十世纪初
1940年代 1950年代
1965 1972 1940 1960 1960 1980 1983
碳钢 钨钢 钴钢 铝镍钴5
铝镍钴8、9 钐钴（1：5） 钐钴（2：17）
钡铁氧体 锶铁氧体
铂钴 铂铁 钕铁硼
CFe WFe CoFe AlNiCo AlNiCoTi SmCo5 SmCoFeCuZr BaFe12O19 SrFe12O19 PtCo PtFe Nd2Fe14B
Br(Gs)
9000 10000 9000 13000 10000 10000 11000 4000 4000 7000 10800 13000
Hcj(Oe) （BH） max
50
0.2
170
0.3
260 0.95
500
5
2000 10
20000 24
20000 30
2000
4
4000
4
5000
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• Hg=(BHVm/Vg)1/2=((BH)mVm/Vg)1/2 • 其中Hg指气隙磁场， • Vg指气隙体积 • Vm指磁体的体积 • 由上式可知：气隙磁场强度Hg和（BH）max成平方根的关系，当气隙体积Vg和气隙
磁场强度Hg为一定的情况下，（BH）max大时，磁体的体积Vm可缩小，这也就是现 在很多的电子产品能越做越小的一个原因，如手机现在可以越做越小，有很大的 一个原因是手机上的蜂鸣器磁钢可以做得很小，以前的收音机喇叭要那么大的一 个磁钢，你想把它做得很小本身就是不可能的一件事
• 值得注意的是，若磁体的B退磁曲线不是直线，则磁体的退磁回复磁导率 μrec在不同的工作点就有不同的值，此时要把磁体设计在最稳定的工作
状态就增加了难度，也显得非常重要。
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磁性材料的磁性能参数（3）
• 磁体的居里温度Tc：随着温度的升高磁体的磁性能要降低，当温 度升高某一值后，磁性能将消失，也就是对外不显示磁性，称此 温度为居里温度。居里温度只与合金的成分有关，与材料的显微 组织及其分布无关。
• 磁体的工作温度Tw：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，将该温度称为磁体的可工作温度。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。一般的，我们认为磁体在该温度下保温100个小时磁性能 下降在5%之内便认为是合适的。
4300
20
15000 40
Tc(℃)
750 750 750 800 800 700 800 465 465 500 400 310
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不同种类磁性材料的特点
• 铁氧体：廉价品，应用非常普遍，但性能低 • 铝镍钴：在指针式仪表中占主导地位，年产不到一万吨，工作温度在
450~550℃度内都可以正常工作，是可工作温度最高的一种磁体，但镍、 钴是战略物资价格非常高，而且受国际国内的政治局势影响大； • 钐钴：在军用品和高档消费品中占主导地位，年产1—2千吨，和铝镍钴 相比钐钴的价格更高；但在一些对性能要求很高，而使用温度也很高的 地方就只能使用钐钴，SmCo5工作温度为250℃，Sm2Co17的工作温度在 350℃，因此它仍然会有一定的市场，否则以它的价格早就该淘汰了； • 铂钴：主要在飞机“黑匣子”中应用，产量很少； • 钕铁硼：在电子计算机及其外围设备中已占主导地位；它的磁性最强， 被称为永磁王，价格中等，在表面镀层的保护下，稳定性良好，也就是 说它的性价比最高，综合性能最好，它的应用是越来越广，在很多地方 只要不受温度限制，都有取代其它磁钢的趋势。
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二、磁性材料的磁性能参数：
• 剩磁Br:铁磁体磁化到饱和并去掉外磁场后，在磁化方向保留的磁化强度或磁感应 强度，Mr或Br，就是在退磁曲线上磁场强度降为零时显示的磁性能。
• 矫顽力：铁磁体磁化到饱和以后，使它的磁化强度或磁感应强度降低到零所需要 的反向磁场称为矫顽力，分别记作Hcj和Hcb。
• 磁能积BH：表示磁性材料在其退磁曲线上任意一点工作时，能向外部磁路提供的 能量。永磁材料的使用一般都是利用它在磁场源或者说是磁力源在空气隙中产生 的磁场，而磁能积是表征它在空气隙中产生磁场大小的一种参量，因此它是非常 关键的一参数。
一、磁性材料的定义、种类、特点和用途：
• 定义：可用于制造磁功能器件的强磁性材料称为磁性材料。有硬 磁、软磁、磁薄膜、磁致伸缩材料等。其中应用最广的是硬磁材 料和软磁材料。
• 硬磁材料：是指在外磁场的作用下（即充磁）会带上磁性，外磁 场消失后磁性仍然存在的一种材料。
• 软磁材料：是在外磁场的作用下会带上磁性，外磁场消失后它的 磁性也会跟着消失的一种材料。
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磁性材料的磁性能参数（2）
• 磁体的表磁或磁通：表磁是指磁体的表面磁场；磁通是指通过线圈单位 面积磁力线的根数。磁体磁参数的测量一般是对规则的圆柱或方块来进 行的，对于一个已加工好的磁性器件因为它的面积已经很难计算得非常 精确，就只能是通过表磁或磁通来反映它磁性能的强弱了。这是大部分 购买磁体的厂家所关心的问题，一般的，磁体沿充磁方向的厚度越厚其 表磁和磁通也会相应增高。
• 曲线的方形度Hk/Hcj：Hk指的是J=0.9Br时相对应的磁场，Hk/Hcj可以直 观的表示J退磁曲线方形度。
• 回复磁导率μrec:当磁体受到一个周来自百度文库的外界反磁场后，它的磁性要下 降，当外磁场消失后它也不能完全回到原来的位置而是要下降一定的值， 此时磁体的工作点将在退磁曲线以下形成一个小回路，不能和退磁曲线 重合，我们称此小回路的斜率为回复磁导率μrec。这个值一般都大于1 它越接近1说明磁体的抗退磁能力越强，越有利。
• 表现在性能参数上就是硬磁材料的Br和Hcj很大而且是越大越好， 而软磁材料它的磁导率高，Br特别是Hcj很小、一般的认为是 Hcj<0.8KA/m的材料为软磁材料，而以Hcj>0.8KA/m的材料为硬磁 材料，一般的磁性材料中都含有Fe、Ni、Co三种元素中的一种或 几种。
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磁性材料的发展：
发明年代 材料名称
成分
十九世纪
十九世纪末 二十世纪初
1940年代 1950年代
1965 1972 1940 1960 1960 1980 1983
碳钢 钨钢 钴钢 铝镍钴5
铝镍钴8、9 钐钴（1：5） 钐钴（2：17）
钡铁氧体 锶铁氧体
铂钴 铂铁 钕铁硼
CFe WFe CoFe AlNiCo AlNiCoTi SmCo5 SmCoFeCuZr BaFe12O19 SrFe12O19 PtCo PtFe Nd2Fe14B