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1、41 磁性材料的基本特性,43 硬软磁性材料,42 软磁性材料,41 磁性材料的基本特性,1、 熟悉描述磁特性的相关物理量。 2、 学会查阅相关材料。,一、物质的磁性 1、磁性 磁性是指能吸引铁、钴、镍等物质的性质。磁铁两端磁性强的区域称为磁极，一端称为北极(N 极) ，一端称为南极(S极) 。实验证明，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。自然界的物质按其导磁性能分为顺磁物质、反磁物质和铁磁物质。 (1) 顺磁物质 顺磁物质的相对磁导率(r) 稍大于1，如空气、氧、铝、铂和锡等。 (2) 反磁物质 反磁物质的相对磁导率(r) 稍小于1，如氢、铜、银、金等。 (3) 铁磁物质 铁磁物质的相对磁导
2、率(r) 远大于1，甚至可以大到几百、几万，如铁、钴、镍及其合金等。顺磁物质、反磁物质的磁导率与真空磁导率相近似，称为弱磁性物质，铁磁物质称为强磁性物质。,2、磁化 铁磁物质通常对外不显示磁性，若将其放入磁场内，磁场会显著加强，磁感应强度明显增大，使铁磁物质呈现磁性，这种过程叫磁化。 二、磁性材料的特性曲线 1、起始磁化曲线 给未被磁化的材料施加单调增加的外磁场，所测得的B随H的单调增大而非线性地增大的曲线称为起始磁化曲线，如下图所示。,BH 关系曲线 i起始磁导率 m最大磁导率 Bs饱和磁感应强度,2、磁滞回线 磁滞回线是指磁性材料经过一个循环的反复磁化而形成一个与原点对称的闭合曲线，如下图
3、所示。,磁滞回线,三、影响磁性能的外在因素 1、温度 温度对磁性材料的磁性能影响特别显著。一般金属类磁性材料的磁导率和饱和磁感应强度随温度的升高而降低。 2、频率 频率升高会使材料的导磁性能降低，铁芯损耗增加。 此外，磁性材料的磁性能不仅取决于其化学成分，还与机械加工的方法和热处理条件有关。在对金属类磁性材料进行机械加工时会产生内应力，此力能使材料的磁导率下降，矫顽力加大，损耗增加。为消除内应力、恢复磁性，必须进行退火处理。,42 软磁性材料,1、熟悉常用软磁性材料产品的特点及用途，并会选用。 2、学会查阅相关材料。,一、软磁材料的特点及作用 软磁材料是一种既容易磁化又容易去磁的磁性材料，其磁
4、滞回线很窄。软磁材料具有磁导率高、剩磁和矫顽力低、磁滞损耗小等特征，适用在导磁回路，以减少回路的磁阻，增强磁回路的磁通量，如在交变磁场中工作的电气设备的铁芯等。 二、常用软磁性材料 1、电工用纯铁 铁具有饱和磁感应强度高、磁导率高、矫顽力低等特点，纯度越高，磁性能越好。 2、电工用硅钢片 电工用硅钢片是一种含硅量为0.5%4.8%的铁硅合金板材和带材，适用作工频交流电磁器件，如电机、变压器、互感器、开关、继电器等的铁芯。,电工用硅钢片按制造工艺分为热轧和冷轧两种，其中，热轧硅钢片现已基本停产。常用冷轧硅钢片有无取向硅钢片和单取向硅钢片两种。 (1) 冷轧无取向硅钢片 (2) 冷轧单取向硅钢片
5、冷轧单取向硅钢片含硅量为2.5%3.5%，与热轧硅钢片相比，具有更优越的磁性能，更好的塑性和表面质量，带材平滑，主要用于变压器制造，又称为冷轧变压器电工钢带。冷轧硅钢片的分类、牌号和用途见表4-2。,3、铁镍合金 铁镍合金又称坡莫合金，是一种含镍量为36%81%的铁磁材料。常用铁镍合金的牌号、特点及用途见表4-3。,4、铁铝合金 铁铝合金是一种含铝量6%16%的铁磁材料，具有很高的电阻率。它密度小、硬度高、耐磨性好，抗振动、冲击性能好，制成器件的涡流损耗小，质量轻，在某些场合可以代替铁镍合金使用。常用铁铝合金的牌号、特点及用途见表4-4。,5、软磁铁氧体 铁氧体是一种用陶瓷工艺制作的非金属磁性
6、材料。软磁铁氧体与金属软磁材料相比具有较高的电阻率，在高频磁场中涡流损耗小，饱和磁感应强度低、温度稳定性较差等，适用于制造高频或较高频范围的电磁元件。常用的软磁铁氧体包括铁氧体软磁材料和铁氧体矩磁材料。 6、铁钴合金 铁钴合金常称为高饱和磁感应合金，它是一种含钴50%、钒1.4%1.8%，其余为铁的铁钴合金，其牌号为1J22。,7、高硬度高电阻高磁导合金 高硬度高电阻高磁导合金具有初始磁导率高、硬度高、电阻率高、耐磨性好等特点，而且磁性对应力不敏感，适用于制作录音机和磁带机磁头芯片以及微特电机、变压器、传感器、磁放大器等各种高频电感元件的铁芯，其牌号为1J87、1J88、1J89、1J90和1
7、J91的冷轧带材。 8、恒导磁合金 恒导磁合金是一种含镍45%、钴25%及铝7%的铁镍钴和铁镍钴钼合金，在相当宽的磁感应强度、一定宽度的温度和频率范围内磁导率基本不变，其牌号为1J66，常用于制作恒电感和中等功率的单极性脉冲变压器等的铁芯。,9、非晶态软磁合金 非晶态软磁合金具有磁导率高、饱和磁感应强度高、矫顽力低、功率损耗低、强度和硬度高等特点，适用作节能型电力变压器磁芯、开关电源平滑电路扼流圈、磁放大器型开关电源可饱和扼流圈、磁屏蔽及磁传感器等。常用的非晶态软磁合金有钴基非晶合金、铁基非晶合金和铁镍基非晶合金等。,10、纳米结晶软磁材料 纳米结晶软磁材料具有饱和磁感应强度B高(可达1、24
8、1、70T) 、磁导率高、电阻率高、磁芯损耗低、热磁稳定性好等特点，可用作薄膜磁头、大功率变压器、高频率变压器、开关电源变压器、数据通信接口元件(脉冲变压器) ，在电磁兼容技术中作共模扼流圈、零相电抗器、可饱和电抗器、磁屏蔽、磁传感器等。 11、磁致伸缩材料 磁致伸缩材料具有强度高、饱和磁致伸缩系数大等特点，主要用于超声波传输信号测量仪表和通信仪表以及用超声波能量作动力的场合。,12、磁温度补偿合金 磁温度补偿合金是一种居里点一般在25200，在居里点以下磁感应强度值随温度升高而近似线性地急剧减小的软磁材料。一般永磁体的磁性随温度升高而减弱，影响到仪表中永磁体磁极气隙间的磁通密度，导致仪表测量
9、误差。通常采用磁温度补偿合金在永磁体两极间设置一磁分路，能补偿磁路的温度特性，使永磁体磁极间的磁通密度基本保持不变。,三、软磁材料的表面处理 在交流状态下使用的软磁材料，为了减少涡流损耗，必须将材料制成薄片(带) ，还需在它的表面涂覆绝缘层，或采用一定的方法，在其表面形成氧化绝缘层，使片与片之间相互绝缘。涂层材料要求有好的绝缘性、耐热性、耐油性和防潮性，且干燥要快。涂层厚度要均匀，坚硬光滑，硅钢片涂层厚度一般为0、0150、02mm，不致使叠装系数过分下降，并且要有强附着力，能抗冲击和弯曲。常用的涂层材料有油性硅钢片漆、醇酸硅钢片漆、环氧酚醛硅钢片漆、有机硅钢片漆、聚酰胺酰亚胺硅钢片漆和氧化镁
10、等。,43 硬软磁性材料,1、熟悉常用硬磁性材料产品的特点及用途，并会选用。 2、学会查阅相关材料。,一、硬磁材料的特点及作用 硬磁材料又称永磁材料，是一种不容易去磁的材料，其磁滞回线很宽。 二、常用硬磁材料 1、铝镍钴合金永磁材料 铝镍钴合金永磁材料分为铸造铝镍钴合金永磁材料和粉末烧结铝镍钴合金永磁材料两类。 2、铁氧体硬磁材料 铁氧体硬磁材料是一类氧化物永磁材料，与铝镍钴合金永磁材料相比，具有矫顽力高、磁性和化学稳定性好、剩磁感应强度小、温度系数大、时效变化小、电阻率高、密度小、制造简单、原料丰富、价格便宜等特点，是目前产量最大、应用广泛的硬磁材料，在许多场合已逐渐替代了铝镍钴合金。,3、
11、稀土钴硬磁材料 稀土钴硬磁材料是钴与稀土元素的金属间化合物。在现有产品中该类材料的磁性能较高，常见的材料主要有钐钴、镨钴、镨钐钴和铈钴铜等。 4、塑性变形硬磁材料 塑性变形硬磁材料是一种金属硬磁材料，主要有永磁钢(碳钢、钨铬钢等) 、铁钴钼型、铁钴钒型、铂钴、铜镍铁和铁铬钴型等合金。 5、钕铁硼合金永磁材料 钕铁硼合金是一种新型稀土铁永磁材料，其磁性能是当今永磁材料中最高的，且资源丰富、相对成本低，强度比其他永磁材料高，密度小，适用于制作稀土永磁发电机、同步电机、启动电机、驱动电机、伺服电机和电动工具用钕铁硼永磁直流电动机等。,6、黏结永磁材料 黏结永磁材料是把永磁磁粉与高分子黏结剂以及各种加工助剂相混合而成的复合永磁材料。 7、磁滞合金永磁材料 磁滞合金材料的磁特性介于软磁材料和永磁材料之间，磁滞回线面积较大，磁性能比较接近永磁材料。常用塑性变形磁滞永磁材料有各向同性铁钴钼、各向异性铁钴钒以及铁钴钨、铁钴钨钼、铁锰镍等，多数磁滞合金材料有良好的塑性，可进行锻轧、拉过、冲压、弯曲等。,
