分享永磁材料磁性能检测分析实验讲义

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1、2011精品磁性材料磁性能检测分析实验讲义1﹑实验目的了解影响材料磁性能相关参数的主要因素；掌握材料磁化曲线、磁滞回线的测试原理；掌握材料磁参数的测试方法与操作过程；了解材料磁性能测试与分析在材料研究中的应用领域；2﹑实验设备YSD-10-1半自动油压机；ST-552型脉冲充磁机；AMT-4型磁化特自动性测量仪。3﹑实验原理3.1试样的成型试样的成型依靠外力的压缩作用而实现。将永磁粉末或混合料粉装在压模内，然后闭合模腔通过模冲对物料施压，保压一定时间后卸压，使其取得模腔的型样转变为成型物，然后用适当的方法脱模后获得一定形状的磁体制品。压力经过上模冲传向粉末时

2、，粉末力图向各个方向流动，在这个过程中，粉末发生位移和变形。粉末的位移主要表现为粉末体内的拱桥效应遭到破坏，粉末颗粒彼此填充孔隙，重新排列位置，增加接触。粉末的变形分为弹性变形﹑ksdowe2011精品塑性变形和脆性变形：粉末的弹性变形是指外力卸除后粉末形状可以恢复原形；粉末的塑性变形是指压力超过粉末的弹性极限，粉末的变形不能恢复原形；粉末的脆性变形是指压力超过粉末的强度极限后，粉末颗粒发生粉碎性破坏。粉末通过上述变形使粉末之间的孔隙度降低，接触面积增加，从而形成具有一定强度的压坯。压制后的粉末体具有一定的强度是因为粉末之间的联结力，大致也可分为两类：一是粉

3、末之间的机械啮合力，这是由于具有不规则外形的粉末在位移和变形过程中相互楔住和钩连，从而形成机械啮合；二是粉末颗粒表面原子之间的引力，由于粉末的变形和位移，粉末表面的原子彼此接近，进入引力范围内便可以由引力作用而联结起来。粉末之间的机械啮合力是粉末体具有一定强度的主要原因。粉末体的密度与成型压强之间的关系可以用黄培云方程来大致表示：式中d—压坯密度；d0—压坯原始密度(粉末充填密度)；dm—致密金属密度；P—压制压强；M—压制模量；m—粉末压制过程的非线性指数。通过施加不同的压制压强，可以得到不同密度的压坯。在本实验中，所用的标准试样一律为Φ10×10mm的圆

4、柱体。3.2﹑试样的充磁磁化装置由磁轨﹑极头和磁化绕组组成。磁轨﹑极头和试样构成闭合回路。磁化装置的简图如图1所示：在该装置中，极头的两极面应该平行并与磁场方向垂直。磁化绕组的位置应尽量靠近试样并相互对称，其轴线与极头轴线一致。磁化装置应能产生使试样磁化到饱和的磁化场，其值随永磁材料的种类而变化，并与晶粒的取向有关。饱和磁场强度Hmax的选择通常与内禀矫顽力有关，即Hmax=KHcj。系数K根据永磁材料的种类而变化，一般在3到5之间。部分永磁材料的饱和磁场强度见表1。表1部分永磁材料最低饱和磁场强度MaterialsferriteFeCrCoSmCo5Sm2

5、Co17PrSmCo5Ce(CoCuFe)5Sm2(CoCuFeZr)17NdFeBHmax(kA/m)1100240320032002400160016003000图1磁化装置简图图2铁磁体的起始磁化曲线ksdowe2011精品两极面之间的极化场在试样，测量线圈和磁场探测器所占有的整个空间内应该足够均匀，因此，极面的几何尺寸必须满足下式：D≥d+1.2L(2)D≥2.0L(3)式中：D—圆形极面直径或矩形直径的最短边长，m；L—极间距离，m；d—垂直与磁场方向均匀性的最大尺寸，m。工作时，极头中的磁通密度应比其饱和磁通密度低得多，以保证极面近似于磁等位面。

6、对于电工纯铁极头的磁通密度应小于1.1T，对于含钴35%~50%的铁钴合金极头的磁通密度应小于1.2T。当满足上述条件后，在极面间的磁场均匀区内，磁场强度的变化不会超过1%。热退磁状态的铁磁性物质M﹑J和B随磁化场H的增加而增加的关系曲线称为起始磁化曲线，简称为磁化曲线，如图2所示，它们分别被称之为M—H﹑B—H﹑J—H磁化曲线。Ms﹑Js﹑Bs分别为饱和磁化强度﹑饱和磁极化强度以及饱和磁感应强度。仪器所显示的曲线是M—H曲线或B—H曲线。由图2中的M—H曲线可知磁化一般分为四个阶段。第一阶段是OA阶段，即可逆磁化阶段，磁化曲线是线形的，没有剩磁和磁滞。这一

7、阶段是以磁畴壁的可逆位移为主。第二阶段是AB阶段，即不可逆磁化阶段。在此阶段内，M随磁化场的增加而急剧增加，M与H的曲线不再是线形的，M不再沿原曲线减少到零，出现剩磁，这种现象称之为磁滞。1919年，Barkhausen指出这个阶段是由畴壁所产生的不可逆位移所引起的。第三个阶段是BS阶段，即磁化矢量的转动过程。在此阶段内，随着磁化场的增加，磁矩逐渐转动到与外场方向夹角最小的易磁化方向，如果外场强度足够大，磁矩将转动到外场方向。此时得到的磁化强度为饱和磁化强度Ms。第四个阶段是SC阶段，即顺磁磁化过程。自S点以后，M—H曲线接近水平，自S点继续增加磁化场，Ms

8、还稍有增加，这是因为磁畴内元磁矩排列不整齐的程度得到