软磁相关资料.doc

试验相关资料整理 （一）磁性材料磁性材料磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或 间接产生磁性的物质。磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。永磁材料：一经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高，矫顽力BHC(即抗退磁能力)强，磁能积(BH)(即给空间提供的磁场能量)大。相对于软磁材料而言,它亦称为硬磁材料。软磁材料：具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。软磁材料的常用磁性能参数：(a)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。 (b)剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 (c)矩形比：BrBs (d)矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，该数值取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 (e)磁导率：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，该数值与器件工作状态密切相关。 (f)初始磁导率i、最大磁导率m、微分磁导率d、振幅磁导率a、有效磁导率e、脉冲磁导率p。 (g)居里温度Tc：铁磁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。 (h)损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe f2 t2 / ， 降低， (i)磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；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。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）软磁材料大体上可分为四类。合金薄带或薄片：FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等。非晶态合金薄带:Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以适当的Si、B、P和其他掺杂元素,又称磁性玻璃。磁介质（铁粉芯）:FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基铁和铁氧体等粉料，经电绝缘介质包覆和粘合后按要求压制成形。铁氧体：包括尖晶石型MOFe2O3 (M 代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等),磁铅石型Ba3Me2Fe24O41(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其复合组分)。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。软磁材料的应用甚广，主要用于磁性天线、电感器、变压器、磁头、耳机、继电器、振动子、电视偏转轭、电缆、延迟线、传感器、微波吸收材料、电磁铁、加速器高频加速腔、磁场探头、磁性基片、磁场屏蔽、高频淬火聚能、电磁吸盘、磁敏元件(如磁热材料作开关)等。矩磁材料和磁记录材料：主要用作信息记录、无接点开关、逻辑操作和信息放大。这种材料的特点是磁滞回线呈矩形。（二）磁滞回线（hysteresis loop）：定义：当铁磁质达到磁饱和状态后，如果减小磁化场H，介质的磁化强度M（或磁感应强度B）并不沿着起始磁化曲线减小，M（或B）的变化滞后于H的变化。这种现象叫磁滞。 在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。图示为强磁物质磁滞现象的曲线。一般说来,铁磁体等强磁物质的磁化强度M或磁感应强度B 不是磁场强度H的单值函数而依赖于其所经历的磁状态的历史。以磁中性状态(H =M=B=0)为起始态,当磁状态沿起始磁化曲线0ABC磁化到 C点附近（如图）时，此时磁化强度趋于饱和,曲线几乎与H轴平行。将此时磁场强度记为Hs,磁化强度记为Ms。此后若减小磁场，则从某一磁场(B点)开始,M随H 的变化偏离原先的起始磁化曲线,M的变化落后于H。当H 减小至零时,M不减小到零,而等于剩余磁化强度Mr。为使M减至零,需加一反向磁场-,称为矫顽力。反向磁场继续增大到-Hs时,强磁体的M将沿反方向磁化到趋于饱和-Ms,反向磁场减小并再反向时，按相似的规律得到另一支偏离反向起始磁化曲线的曲线。于是当磁场从Hs变为Hs,再从Hs变到 Hs时，强磁体的磁状态将由闭合回线CBDEFEGBC描述,其中BC及EF两段相应于可逆磁化,M为H 的单值函数。而BDEGB为磁滞回线。在此回线上,同一H可有两个M值,决定于磁状态的历史。这是由不可逆磁化过程所致。若在小于Hs的Hm 间反复磁化时,则得到较小的磁滞回线。称为小磁滞回线或局部磁滞回线(见磁化曲线图2)。相应于不同的Hm,可有不同的小回线。而上述 BDEGB为其中最大的。故称为极限磁滞回线。H大于极限回线的最大磁场强度Hs时,磁化基本可逆；H小于此值时,M为H的多值函数。通常将极限磁滞回线上的Mr及Hc定义为材料的剩磁及矫顽力,为表征该材料的磁特性的重要参量。磁滞回线普通的应用有电磁炉加热，如涡流炼铁。【拓展】电磁炉工作原理 ：电磁炉作为厨具市场的一种新型灶具。它打破了传统的明火烹调方式采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能（故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍）使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此，在电磁炉较普及的一些国家里，人们誉之为烹饪之神和绿色炉具。 (三)相关术语退磁（demagnetization）：又称磁清洗（magnetic cleaning）、消磁。定义1：使已磁化物体的磁感应强度减小的过程。定义2：使被磁化的铁磁性试件中剩磁减少到允许程度的方法。 岩石的天然剩余磁性通常是由原生剩余磁性和次生剩余磁性，如等温剩余磁性、黏滞剩余磁性等组成。次生剩余磁性在古地磁研究中是一种干扰因素，因其磁稳定性一般较原生剩余磁性弱，所以可通过一定的处理将不稳定成分除掉。这种处理过程称退磁。用外加磁场（恒定的或交变的）的方法处理时叫做磁法磁清洗，或简称磁清洗；用加热或低温方法处理时叫做热法磁清洗，简称热清洗；用化学方法处理时叫做化学磁清洗。磁清洗在古地磁工作中是一项重要的步骤，它直接影响测定成果的可靠性。因此，磁清洗技术的改进，也是古地磁研究的内容之一。磁锻炼：对样品进行正反向反复磁化的过程就叫磁锻炼。磁锻炼是为了得到稳定，闭合的磁滞回线。剩磁（residual magnetism;remanence）：剩余磁化强度的简称。符号Br。磁记录材料内被记录的信息都是作为剩余磁通被保存下来的。从提高磁带输出的观点来看，希望Br要尽可能大一些。 顽磁，一个物质的顽磁是其剩磁所能达到的最大值。矫顽力 定义1：使已被磁化后的铁磁体的磁感应强度降为