材料物理与力学性能磁学.ppt

以立方铁氧体为例说明亚铁磁性的本质 立方铁氧体的用化学式MFe2O4，其中的M为某种金属元素 磁铁矿Fe3O4就是一种亚铁磁体 Fe3O4可以写成Fe2+O2--(Fe3+)2(O2-)3 其中二价铁离子和三价铁离子的比例为1:2 每个Fe2+和Fe3+都具有净自旋磁矩，分别为4和5 O2-是无磁矩的 第I部分（0A):可逆磁化过程。磁化曲线是线性的，没有剩磁和磁滞。对应可逆壁移和磁矩转动。 3.5.2.1 永磁合金 3.5.2.2 稀土永磁合金 3、Alnico5合金制备及原理 Alnico5合金通常采用铸造工艺制备，所以也称铸造Alnico 永磁合金 （1）铸造成型 等轴晶永磁合金 柱状晶永磁合金 高温铸型法 发热铸型法 区域熔化法 拉单晶法 1、浇铸 铸模 ： 蜂窝状，空腔模壁较薄，1200~1400 ℃ 水冷结晶器 散热最快方向：100 2、高温固溶 目的：消除γ相 工艺： 固溶温度1200 快冷至870~900℃（1~2℃/s） 3、磁场热处理 场强：120KA/m 温度：800~900℃ 4、时效处理 α1 α 2 达到平衡相成分 上坡扩散 Fe CO Ni Al α1 α2 Alnico8永磁合金 Ti 合金Br下降，脆性下降 Hc增加 永磁性能提高 Spinodal分解温度下降，分解速度降低 等温时效处理 稀土永磁合金是稀土元素和3d族元素组成的金属间化合物。它具有大的磁晶各向异性常数、高饱和磁化强度和居里温度。 钆 二十世纪八十年代称为第三代稀土永磁材料。 稀土永磁合金 Re-Co永磁稀土Co永磁 铁基稀土永磁型 Nd2Fe14B合金为代表的Re-Fe-B系永磁材料 1:5型Re-Co磁体SmCo5单相与多相合金 二十世纪六十年代；第一代稀土永磁 2:17型Re-Co磁体 Sm2Co17基合金 二十世纪七十年代;第二代稀土永磁 损耗： 软磁材料磁化一周总的能量损耗W，由涡流损耗，磁滞损耗Wh和剩余损耗Wr三部分组成，通常以每公斤材料损耗的功率表示，即: W=We+Wh+Wr We：在交变磁化条件下，材料垂直于磁场的平面内产生的涡流引起发热产生的损耗。循环磁化一周的涡流损耗与材料的电阻率、厚度D、磁感变化幅度Bm关系如下: We∝D2Bm2/ρ Wh：在循环磁化条件下，材料每循环磁化一周所消耗的能量，它也以热的形式表现出来，其大小与磁滞回线的面积呈正比。 Wr ：从总损耗中扣除涡流损耗和磁滞损耗所剩的部分 3.4.2磁损耗 3.5 磁性材料 按矫顽力分类 软磁材料 半硬磁材料 硬（永）磁材料 Hc100A/m(1.25 Oe) Hc :100～1000A/m (1.25～12.5Oe) Hc1000A/m(12.5Oe) 按用途分类 铁芯材料 磁记录材料 磁头材料 磁致伸缩材料 磁屏蔽材料 变压器、继电器 录音机 通讯仪器、电器 磁带、磁盘 传感器 磁性材料分类 3.5.1软磁材料 用途：发电机、电动机、变压器、电磁铁、各类继电器与电感、电抗器的铁心；磁头与磁记录介质；计算机磁心等。 要求：高的饱和磁感应强度、高的最大磁导率、高的居里温度和低的损耗。 分类：高磁饱和材料，中磁饱和中导磁材料，高导磁材料，高硬度、高电阻、高导磁材料，矩磁材料，恒磁导率材料，磁温度补偿材料，磁致伸缩材料。 软磁材料特点 具有较高的磁导率和较高的饱和磁感应强度； 较小的矫顽力（矫顽力很小，即磁场的方向和大小发生变化时磁畴壁很容易运动）和较低磁滞损耗，磁滞回线很窄； 在磁场作用下非常容易磁化； 取消磁场后很容易退磁化 象软铁、坡莫合金、硒钢片、铁铝合金、铁镍合金等。 由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软件磁性材料制成。 3.5.1.1 组织结构与性能的关系 材料均匀性对矫顽力、磁导率、损耗的影响 各向异性对初始磁导率的影响 采用高纯原料 4%Mo-79%Ni-17%Fe 非晶合金 3.5.1.2电工纯铁及铁硅合金 一、纯铁的物理性质和磁性 1、 纯铁种类 工业纯铁 电解铁 真空重熔 羰基铁 平炉、电弧炉、转炉吹氧 C＜ 0.02~0.04%，杂质总量0.2~0.5% 工业纯铁经电解而得到的片状铁，纯度较高。 用作高纯度合金的原料 电解铁经真空重熔去除气体 化学方法提出，价格较高 主要用于磁介质原料 2、物理性质 3、磁性能 Bs=2.15T 易磁化方向100 难磁化方向111 起始磁导率300~500 最大磁导率6000~12000 4、杂质对磁性