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磁学名词解释及各种磁性材料讲结
取向方向:
各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向称为磁体的取向方向。也称作"取向轴","易磁化轴"。·磁滞回线:
铁磁材料在经过充磁、退磁、反向充磁、再退磁周期性变化时,退磁曲线(即B-H曲线):
磁滞回线中,位于第二象限中的部分我们称之为退磁曲线。也即我们所说的B-H的曲线。如图所示:
·退磁曲线的膝点:
这些就是目前市面上的主要永磁材料,还有一些因生产工艺原或成本原因,不能大范围应用而淘汰,如Cu-Ni-Fe(铜镍铁)、Fe-Co-Mo(铁钴钼)、Fe-Co-V(铁钴钒)、MnBi(锰铋)、AlMnC(钴锰碳)
1、稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B):
按生产工艺不同分为以下三种
(1)、烧结钕铁硼(Sintered NdFeB)——烧结钕铁硼永磁体经过气流磨制粉后烧结而成,矫顽力值很高,且拥有极高的磁性能,其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械性能亦相当之好,可以切割加工不同的形状和钻孔。高性能产品的最高工作温度可达200摄氏度。由于它的物质含量容易导致锈蚀,所以根据不同要求必须对表面进行不同的涂层处理。(如镀Zn,Ni,Au,Epoxy等)。非常坚硬和脆、有高抗退磁性、高成本/性能比例、不适用于高工作温度);
磁力大小排列为(在磁铁体积相同的情况下):
钕铁硼、异方性铁氧体、钐钴、钕镍钴、同性铁氧体。充磁方式
产品类型
圆片(圆柱),圆环
方片,方块
瓦形,面包形充磁方式
轴向、轴向xx;
径向、径向xx;
辐射.
厚度(高度)、
单面xx
径向
轴向
辐射
主要应用:
电机:
直流电机,无刷电机,伺服电机等
发电机:
风力发电机等
电声产品:
0.60至1.50MGOe之间。橡胶磁材的应用领域:
冰箱、讯息告示架、将物件固定于金属体以用作广告等的紧固件,用于玩具、教学仪器、开关和感应器的磁片。主要应用于微特电机、电冰箱、消毒柜、厨柜、玩具、文具、广告等行业。
4.铝镍钴(AlNiCo)是最早开发出来的一种永磁材料,是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。根据生产工艺不同分为烧结铝镍钴(Sintered AlNiCo)和铸造铝镍钴(Cast AlNiCo)。产品形状多为圆形和方形。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状;与铸造工艺相比,烧结产品局限于小的尺寸,其生产出来的毛坯尺寸公差比铸造产品毛坯要好,磁性能要略低于铸造产品,但可加工性要好。在永磁材料中,铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数,工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。
各向异性磁体:
不同方向上磁性能会有不同;且存在一个方向,在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。
烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。烧结钕铁硼只能平面轴向多极充磁,粘结钕铁硼可以任意方向多极充磁。
在回转体物体中存在两种方向;轴向和径向。轴向移动就是沿着回转体长度方向的运动(轴向位移、轴向串动)。径向位移是指物体向半径方向的位移。
磁体退磁曲线上发生突变、明显发生弯曲的点。室温时退磁曲线呈直线的磁体,在温度升高到一定程度时都会出现膝点。如果磁体的工作点在膝点以下,磁体在动态磁路中工作时会产生不可逆损失。
负载线:
连接工作点和退磁曲线坐标原点的一条直线(见上图)。·磁化强度:
指材料内部单位体积的磁矩矢量和,用M表示,单位是安/米(A/m)。
扬声器,麦克风
电子产品:
磁头,传感器
传动:
同步传动器,磁滞传动器,涡流传动器。
拉力产品:
门吸,磁性挂钩,
工业领域:
磁选机,磁力表座,磁性工作台,永磁起重器
其他应用:
玩具,冰箱贴;核磁共振。
漏磁通:
磁体回路中未能通过工作气隙某处磁场的大小,用H表示,它的单位是安/米(A/m)。
相对磁导率:
媒介磁导率相对于真空磁导率的比值,即μr =μ/μo。在CGS单位制中,μo=1。
另外,空气的磁导率在实际使用中往往值取为1。
磁导:
磁通Φ与磁动势F的比值,类似于电路中的电导。是反映材料导磁能力的一个物理量。
任何可导磁材料在一定条件下都可达到饱和的状态。铁磁材料在将其磁化时会达到饱和。钢铁的磁饱和度为16000到200高斯。
稳定性:
是衡量磁体抗退磁能力的物理量;影响磁体稳定性的因素有温度或外磁场等。
可逆温度系数:
一个衡量由温度变化引起的磁性能可逆变化的物理量。
永磁材料的分类
磁性材料主要有二大类:
第一是永磁材料(也叫硬磁):
磁感应强度:
磁感应强度B的定义是:
B=μ0(H+M),其中H和M分别是磁化强度和磁场强度,而μ0是真空导磁率。磁感应强度又称为磁通密度,即单位面积内的磁通量。单位是特斯拉(T)。
CGS单位制中的单位为高斯(Gauss)。
磁通:
给定面积内的总磁感应强度。当磁感应强度B均匀分布于磁体表面A时,磁通Φ的一般算式为Φ=B×A。磁通的SI单位是麦克斯韦。
磁感矫顽力(Hcb)单位是奥斯特(Oe)或安/米(A/m)1A/m=79.6Oe
磁体在反向充磁时,使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力(Hcb)。但此时磁体的磁化强度并不为零,只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。(对外磁感应强度表现为零)此时若撤消外磁场,磁体仍具有一定的磁性能。钕铁硼的矫顽力一般是100Oe以上。
5、钐钴(SmCo)依据成份的不同分为Sm1Co5和Sm2Co17,分别为笫一代和笫二代稀土永磁材料。
由于其原材料十分稀缺,价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴(SmCo)作为第二代稀土永磁体,不但有着较高的磁能积(14-28MGOe)和可靠的矫顽力,而且在稀土永磁系列中表现出良好的温度特性。与钕铁硼相比,钐钴更适合工作在高温环境中。
磁铁的历史:
随着社会的发展,磁铁的应用也越来越广泛,从高科技产品到最简单的包装磁,目前应用最为广泛的还是钕铁硼强磁和铁氧体磁铁。
从永磁材料的发展历史来看,十九世纪末使用的磁钢,磁能积(BH)max不足1MGOe,而目前批量生产的Nd-Fe-B永磁材料,磁能积已达50MGOe以上。这一个世纪以来,材料的剩磁Br提高要归功于矫顽力Hc的提高。而矫顽力的提高,主要得益于对其本质的认识和高磁晶各向异性化合物的发现,以及制备技术的进步。二十世纪初,人们主要使用碳钢、钨钢、铬钢和钴钢作永磁材料。二十世纪三十年代末,AlNiCo永磁材料开发成功,才使永磁材料的大规模应用成为可能。五十年代,钡铁氧体的出现,既降低了永磁体成本,又将永磁材料的应用范围拓宽到高频领域。到六十年代,稀土钴永磁的出现,则为永磁体的应用开辟了一个新时代。1967年,美国Dayton大学的,用粉末粘结法成功地制成SmCo5永磁体,标志着稀土永磁时代的到来。迄今为止,稀十永磁已经历第一代SmCo5,第二代沉淀硬化型Sm2Co17,发展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。此外,在历史上被用作永磁材料的还有Cu-Ni-Fe、Fe-Co-Mo、Fe-Co-V、MnBi、A1MnC合金等。这些合金由于性能不高、成本不低,在大多数场合已很少采用。而AlNiCo、FeCrCo、PtCo等合金在一些特殊场合还得到应用。目前Ba、Sr铁氧体仍然是用量最大的永磁材料,但其许多应用正在逐渐被Nd-Fe-B类材料取代。并且,当前稀土类永磁材料的产值已大大超过铁氧体永磁材料,稀土永磁材料的生产已发展成一大产业
材料本身就具有保存磁力的特点
第二是软磁(也叫电磁铁):
需要外界通电才能产生磁力
我们平是说的磁铁,一般都是指永磁材料
永磁材料也有二大分类:
第一大类是:
合金永磁材料包括稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B)、钐钴(SmCo)、钕镍钴(NdNiCO)第二大类是:
铁氧体永磁材料(Ferrite)按生产工艺不同分为:
(2)、粘结钕铁硼(Bonded NdFeB)——粘结钕铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点金属等粘结剂均匀混合,然后用压缩、挤压成型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。产品一次成形,无需二次加工、可直接做成各种复杂的形状。粘结钕铁硼的各个方向都有磁性,可以加工成钕铁硼压缩模具。精密度高、磁性能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。
(3)、注塑钕铁硼——有极高之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环或薄磁体
2.烧结铁氧体(Sintered Ferrite)的主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19,依据磁晶的取向不同分为等方性和异方性磁体。由于其低廉的价格和适中的磁性能而成为目前应用最为广泛的一种磁体。铁氧体磁铁是通过陶瓷工艺法制造而成,质地也比较坚硬,也属脆性材料,由于铁氧体磁铁有很好的耐温性及价格低廉,已成为应用最为广泛的永磁体。成条状、卷状、片状及各种复杂形状。橡胶磁体由磁粉(SrO6Fe2O3)、聚乙烯(CPE)和其它添加剂(EBSO、DOP)等组成,通过挤出、压延制造而成。橡胶磁材可以是同性的或异性的,它由铁氧体磁粉、CPE和某些微量元素制成,可弯、可捻、可卷。它无需更多机械加工即可使用,也可以按所需尺寸修整形状,橡胶磁也可以根据客户要求复PVC,背胶,上UV油等。它的磁能积在
内禀矫顽力(Hcj)单位为奥斯特(Oe)或安/米(A/m)
使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度,我们称之为内禀矫顽力。内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量,是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。在磁体使用中,磁体矫顽力越高,温度稳定性越好。
磁能积((BH)max )单位为兆高·奥(MGOe)或焦/米3(J/m3)
磁导系数,Pc:
即为导磁率,磁感应强度Bd与其磁化强度的比率,即Pc = Bd/Hd。也即我们所说的"负载线"或磁体的工作点。导磁率可用来衡量磁性材料被磁化的容易程度,或者说是材料对外部磁场的灵敏程度。磁导系数可用来估计各种条件下的磁通值。在磁路中,近似有: