磁性材料基础

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1、学号：201221801003河北工业大学研究生课程考试答题纸题目分数阅卷人—・二三四五/七八九十十一十二总分课稈编号12S18C0107课稈名称磁性材料基础考试时间姓名班级学科、专业一材料物理与化学注意事项1.答题前将以上各项填写清楚2.答题必须写清题号3.字迹要清楚，保持卷面整洁4.试卷上标明学号、姓名，考试结束后一并交回5.草稿纸另发，考试结束后统一收回磁性材料的基本知识摘要：磁性材料，是古老而用途十分广泛的功能材料，而物质的磁性早在3000年以前就被人们所认识和应用，例如中国古代用天然磁铁作为指南针。现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，例如将永磁

2、材料用作马达，应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。本文主要简介磁性材料的基本知识，分类，特性和发展等。关键词：磁性材料，功能材料一、磁性材料的基本知识通常认为，磁性材料是指由过度元索铁、钻、银及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。任何物质在外磁场屮都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。根据物质在外磁场中表现出的特性，物质可分为五类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质，亚磁性物质，反磁性物质。根据分子电流假说，物质在磁场中应该表现出大体和似的特性

3、，但在此告诉我们物质在外磁场中的特性差别很人。这反映了分子电流假说的局限性。实际上，各种物质的微观结构是有羌异的，这种物质结构的斧异性是物质磁性羞异的原因。我们把顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质，把铁磁性物质称为强磁性物质。通常所说的磁性材料是指强磁性物质。磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较人。屮国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。早在战国时期就有关丁天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。11世纪就发明了制造人工永磁材

4、料的方法。1086年《梦溪笔谈》记载了指南针的制作和使用。1099〜1102年有指南针用于航海的记述，同时还发现了地磁偏角的现象。二、磁性材料的基本特性1、磁性材料的磁化曲线磁性材料的磁滞回线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有和应的磁化强度M或磁感应强度B,它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线（M〜H或B〜H

5、ll

6、线）。磁化曲线一般來说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度II足够人时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms,继续增人II,Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢

7、复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M〜H曲线或B〜H曲线上的某一点，该点常称为工作点。2、软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度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。剩余磁感应强度Br：是磁滞凹线上的特征参数，H回到0时的B值。矩形比：Br/Bs矫顽力He：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。磁导率口：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。初始磁导率ui、最大磁导率口叭微分磁导率ud、振幅磁导率ua、有效磁导率uc、脉冲磁导率up。居里温度Tc：铁磁

8、物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失,转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗PeP二Ph+Pe二af+bf2+cPe*f2t2/,P降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力He；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率P。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散(mW)/表面积(cm2)3、软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压〜电流特性。器件的电压〜电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相

9、关。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。三、磁性材料的分类磁性材料具有磁有序的强磁性物质，广义还包扌舌可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。磁性是物质的一种基木属性。物质按照具内部结构及具在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前考主要有电工钢、鎳基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。按使用乂分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料

10、。功能磁性