磁性材料BH特性测量讲义.docx

近代物理试验讲义

BH特性测量

南京理工大学物理试验中心

2025.1.20

BH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严密相关。很多生产设备上都安装有由磁性材料制成的部件，比方发电机中的永磁体、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争论和应用到达了的高度。纳米磁性材料由于具有单畴构造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学方面呈现出了迷人的应用前景。

我们使用的磁性材料依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，比方电机定子中的磁瓦、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展测量。

一、试验目的

A把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把握HT610B-H硬磁材料测量系统的构造和测量原理；

C把握利用该系统争论硬磁材料〔AlNiCo合金〕的退磁曲线、磁滞回线；争论被测材料的磁特性，即Br〔剩磁〕、Hc〔矫顽力〕、〔BH〕max

〔最大磁能积〕、Rs〔矩形比〕等几项根本磁性能参数的方法。

二、试验设备

HT610B-H硬磁材料磁特性测量仪，计算机，待测的硬磁样品〔AlNiCo合

金〕

三、试验原理

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展排列。由于磁体本身具有肯定的几何尺寸，当全部原子的磁矩都同向排列时将会导致磁体外表产生外表磁极。外表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构造转变为多畴构造，即由整个磁体内部全部原子磁矩全都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根本一样，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根本一样的小区域称为磁畴。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微小值打算的。当外磁场由零逐步增大时，处

图1磁化曲线和磁滞回线于其中的磁体对外磁场做出响应，

图1磁化曲线和磁滞回线

排列时到达磁化饱和。从磁中性开头，磁体内部随外磁场增大而逐步增大最终到达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。到达饱和时对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度，记为Bs〔对应的

有饱和磁化强度Ms〕。到达磁化饱和后，假设减小外部磁场强度，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，而是会存在肯定的滞后性，即在一样的外磁场强度下，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。产生磁滞的缘由主要是由于磁体

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，而是消灭滞后

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，而是有肯定的值，我们称此时的磁感应强度为剩余磁感应强度，记为Br

〔对应的有剩余磁化强度Mr〕。Br与Bs的比值称为矩形比Rs。对于磁记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。假设我们反向增加磁场，则外磁场需要反向增加到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〔M较小为0对应的外磁场强度MHc称内禀矫顽力〕。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。磁滞回线的其次和第四象限局部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，其中到达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，磁体的静态工作

点都选在〔BH〕max点，以便使磁体处于最正确工作状态。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B－H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，绕制在样品外表的检测线圈内的磁通量也将发生变