《磁性材料,永磁(硬磁性)材料,磁性能的测量方法,pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁性材料,永磁(硬磁性)材料,磁性能的测量方法,pdf（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划磁性材料,永磁(硬磁性)材料,磁性能的测量方法,pdf近代物理实验讲义特性测量南京理工大学物理实验中心BHBH特性测量引言磁性材料是我们广泛使用的一类材料，它与我们的生产生活紧密相关。许多生产设备上都安装有由磁性材料制成的部件，比如发电机中的永磁体、电动机中的转子、各类电磁铁中的铁芯、用于密封润滑的磁性液体，还有磁性液体选矿。近年来兴起的纳米技术更是使磁性材料研究和应用达到了新的高度。纳米磁性材料由于具有单畴结构导致的高矫顽力或者尺度小于磁畴而导致的超顺磁状态而在高密度磁存储和生物医
2、学方面展现出了诱人的应用前景。我们使用的磁性材料根据其矫顽力的大小可以分成三类，即硬磁材料、半硬磁材料、软磁材料。其中硬磁材料具有很高的矫顽力，适合用于需要永久磁场的场合，比如电机定子中的磁瓦、扬声器中的永磁体等等。磁性参数的测试是评价一种磁性材料应用潜力的一个重要手段，因此我们有必对各种磁性材料的次性能进行测量。一、实验目的A掌握磁化曲线和磁滞回线中涉及的各类物理量的物理含义，及其对于应用的参考价值；B掌握HT610B-H硬磁材料测量系统的结构和测量原理；C掌握利用该系统研究硬磁材料的退磁曲线、磁滞回线；研究被测材料的磁特性，即Br、Hc、max、Rs等几项基本磁性能参数的方法。二、实验设备
3、HT610B-H硬磁材料磁特性测量仪，计算机，待测的硬磁样品三、实验原理在铁磁性材料中由于磁矩之间的交换作用，它们会自发的沿平行方向进行排列。由于磁体本身具有一定的几何尺寸，当所有原子的磁矩都同向排列时将会导致磁体表面产生表面磁极。表面磁极会在磁体内部产生退磁场，磁体内的原子磁矩与退磁场相互作用，具有退磁场能。为了降低退磁场能磁体会由单畴结构转变为多畴结构，即由整个磁体内部所有原子磁矩一致取向转变为由一系列小的区域构成，在每个小的区域内部原子磁矩取向基本相同，但是不同区域内部的原子磁矩取向具有随机性。我们把原子磁矩取向基本相同的小区域称为磁畴。磁畴与磁畴之间存在磁矩取向的过渡层，这就是畴壁。畴
4、壁具有畴壁能。磁畴大小的分布主要是由畴壁能和退磁场能之和的极小值决定的。当外磁场由零逐步增大时，处于其中的磁体对外磁场做出响应，原子磁矩发生转动使其沿外磁场方向排列，主要表现为磁畴畴壁的移动，即磁矩与外磁场方向相同的磁畴的畴壁向外扩张，磁矩与外磁场不同的磁畴的磁畴收缩，或者表现为磁畴的转动。通过畴壁的移动或者磁畴的转动，使磁体内部的磁化强度随外磁场的增强而逐步增强，当所有的原子磁矩都沿外磁场方向排列时达到磁化饱和。从磁中性开始，磁体内部随外磁场增大而逐步图1磁化曲线和磁滞回线增大最终达到饱和这样一个过程中磁感应强度B与外磁场强度H之间的关系曲线称起始磁化曲线。达到饱和时对应的磁感应强度称为饱和
5、磁感应强度，记为Bs。达到磁化饱和后，如果减小外部磁场强度，磁体内的磁感应强度也相应减小，但是并不严格遵从磁化时的函数关系，而是会存在一定的滞后性，即在相同的外磁场强度下，外场减弱的过程中对应的B会比磁化过程中的B大一些，我们把这种滞后现象称为磁滞。产生磁滞的原因主要是由于磁体内部存在应力、杂质等缺陷，这些缺陷将会阻碍畴壁的自由移动和磁畴的转动。当磁体被磁化到饱和后，减小外磁场并不能使畴壁回到初始状态，而是出现滞后效应。当外磁场减小到0时，由于磁滞效应，磁体内的磁感应强度并不同时减小为0，而是有一定的值，我们称此时的磁感应强度为剩余磁感应强度，记为Br。Br与Bs的比值称为矩形比Rs。对于磁记
6、录材料要求有尽可能大的矩形比值，这样材料被磁化后能更好的保持信息。矩形比的极限值为1。如果我们反向增加磁场，则外磁场需要反向增强到BHc时才能使磁体内部的磁感应强度减小为0，我们称BHc为矫顽力。当外磁场在-Hmax和+Hmax之间扫描一个来回后，由对应的B和H值可画出如图1所示的闭合曲线，我们称为磁滞回线。磁滞回线的第二和第四象限部分对应的是利用反向的外磁场将磁体内部的磁感应强度降为0，使磁体去磁，我们称之为退磁曲线。退磁曲线上磁感应强度B与磁化强度H的乘积称为磁能积，其中达到最大值时的磁能积为最大磁能积，记作(BH)max，此时对应的B和H分别记作Bd和Hd。在硬磁磁路的设计中，磁体的静态
7、工作点都选在max点，以便使磁体处于最佳工作状态。通过磁化曲线和磁滞回线的测量，我们可以得到被测样品的诸多磁性参数。要测量材料的磁滞回线或磁化曲线，最关键的就是测量磁体内部的磁感应强度B与外磁场强度H之间的函数关系。图2硬磁材料BH特性测量装置原理磁感应强度的测量主要是通过电子磁通计实现的。当样品内部的磁感应强度发生变化时，绕制在样品表面的检测线圈内的磁通量也将发生变化，并在线圈两端感应出电动势?(t)?d?(t)dt。如果线圈横截面积、匝数均为定值，则?(t)?N2SdB(t)dt。对感生电动势积分有?(t)dt?N2S?tdB(t)dt，即?B?1N2S?(t)dt，因此我们只需要利用积分
8、电路得到?0?(t)dt，即可获得t?B?B(t)?B(0)，若令B(0)?0，则我们就可以得到B(t)。?(t)dtt通过如图3图3积分器工作原理所示的积分电路完成计算。由于运算放大器具有很大的输入阻抗，因此我们可以将输入端视为虚地，因此e0(t)?1C?i(t)dti，若RC1/2f,其中f由ei(t)?(t)?N2SdB(t)dt得，若使初始时刻的磁感应强度示数B(0)?0所以通过测量运算放大器输出端的电压e0，根据电路选用原件的参数R、C、N2、S就可以确定任意时刻样品内的磁感应强度B(t)。由于硬磁材料需要较大的外磁场才能使其达到磁化饱和状态，为了降低退磁场的强度，而提高磁体内部的有
9、效磁场强度，待测样品被夹持在磁路中进行磁化，永磁检测实验方法永磁材料检验其性能，检验标准依据是：GB/T3217-95永磁(硬磁)材料磁性试验方法、GJB2453-95稀土永磁体总规范及相应的企业标准。GB/T3217规定了永磁材料的检测方法，企业标准规定了永磁材料的检验程序和抽检方法。永磁磁环的检验参数是轴向磁通密度，永磁磁瓦和永磁磁片的检验参数可以是表面场，也可以是磁通，但最好采用磁通。轴向磁通密度可用带轴向测试探头的数字式特斯拉计进行测量。磁通可用数字磁通计和亥姆霍兹线圈进行测试。测试方法参考文献。如果您希望了解国际标准，请查阅以下标准：IEC404-5(1982)磁性材料第5部分：硬磁
10、(永磁)材料性能测量方法JISC2501-1989磁性材料测量方法(日本标准)永磁体的磁化：永磁体的磁化磁场与永磁材料类型和内禀矫顽力有关。磁化方式有两种：直流磁场；脉冲磁场磁化。退磁方式有三种：热退磁，这是一项特殊的工艺技术；交流退磁；直流磁场退磁，这需要很高的磁场和很高的退磁技巧。永磁体表面保护与保护层：腐蚀保护：通常暴露在如酸、碱溶液，盐，冷却润滑剂或有害气体等化学物质中的稀土永磁体必须进行表面保护。对NdFeB而言，高湿度或露的形成容易产生腐蚀。针对磁性颗粒的保护：稀土永磁体是烧结材料，因而不能排除磁性颗粒在其表面形成。对于某些应用，如硬盘机、或音圈系统，松弛的磁性颗粒将影响功能，甚至
11、损坏磁系统。保护层可以保证永磁体表面彻底清洁，除去多余的堆积物。操作保护：在某一系统中，永磁体在组装或操作时通常采用机械方式压装。在某些情况下，这种工作将导致碎裂，锐利的边缘引起不安全。因此在永磁体用于每一项应用时，必须考虑是否需要保护层，怎样进行表面保护。我们建议用户为其应用选择合适的保护层。保护层类型：保护层可以分成两种基本类型：金属保护层和有机保护层。为了满足特殊要求，或用户请求，可以采用金属/金属，金属/有机物双层保护层和许多特殊的保护层。金属保护层：通常，金属保护层采用电镀工艺。除了标准的镀镍或镀锌外，如用户要求，可以采用其它保护层。有机保护层：有机保护层的基本方法是电泳。也可以采用
12、喷涂漆。临时防腐层/表面钝化：如在运输或贮存期间，保护没有保护层的永磁体，可以采用钝化永磁体的方法。永磁材料行业调研报告一产品概述1产品定义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、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。而通常认为，磁性材料是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。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
13、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，硬磁性材料剩磁较大。按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。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永磁材料，其中最主要的钕铁硼强磁和铁氧体磁铁。永磁材料有合金、铁氧体2大主要类型。第一大类是：合金永磁材料，包括稀土永磁材料、钐钴、第二大类是：铁氧体永磁材料按生产工艺不同分为：烧结
14、铁氧体、粘结铁氧体、注塑铁氧体，这三种工艺依据磁晶的取向不同又各分为等方性和异方性磁体。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、Fe-Co-Mo、Fe-Co-V、MnBi。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、
15、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。永磁材料有多种用途。根据使用的需要，永磁材料可有不同的结构和形态。有些材料还有各向同性和各向异性之别。基于电磁力作用原理的应用主要有：扬声器、话筒、电表、按键、电机、继电器、传感器、开关等。基于磁电作用原理的应用主要有：磁控管和行波管等微波电子管、显像管、钛泵、微波铁氧体器件、磁阻器件、霍尔器件等。基于磁力作用原理的应用主要有：磁轴承、选矿机、磁力分离器、磁性吸盘、磁密封、磁黑板、玩具、标牌、密码锁、复印机、控温计等。其他方面的应用还有：磁疗、磁化水、磁麻醉等。2产业链描述风力发电机，手机部件，电梯电机，汽车电机，核磁共振，步进烧结钕铁硼电机，D
