磁性材料-第一章.ppt
钕铁硼磁性材料知识解析
培训资料
广东富远稀土新材料股份有限公司
二○一○年十月一日
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钕铁硼磁性材料知识
广东富远稀土新材料股份有限公司
组织编写
技术部
编写：韩旗英
目 录
第一章磁性材料简介
一切物质是由原子组成的，而原子又是由原子核和核外电子组成的。原子核和电子均由于运动而产生磁矩，但原子核的磁矩远小于电子磁矩，所以原子磁矩主要来源于电子磁矩，并且电子磁矩有包括电子轨道磁矩和电子自旋磁矩。量子力学表明，原子的核外一般分布有若干个电子，并且当电子分布在几个层次上时，由于内层电子之间的磁矩相互抵消，所以只有外层电子才对原子磁矩起作用。而只有3d过渡族金属和La系稀土金属等一些元素在一部分电子磁矩抵消以后，还剩余一部分电子磁矩没有被抵消。这样，这些元素原子具有总的原子磁矩。在此基础之上，由于“交换作用”的机理，这些原子磁矩得以按相同方向整齐排列起来，整个物体也就有了磁性。当然，抵消以后由于原子磁矩大小的不同，最终磁体显示的磁性强弱也不同。
软磁材料：磁性物质在外磁场中会显示很强的磁性，但当外磁场去掉后，它又没有磁性了，这种材料多用来作导磁材料用，如变压器铁芯、磁路轭铁等。常见的有硅（矽）钢片（含硅1～4%）、工业纯铁、低碳钢、铁钴、铁镍合金等。因材质是软的，通常称为软磁材料。
硬磁材料：磁性物质在外磁场中会显示磁性，被磁化后，去掉外磁场它仍保留一部分磁性，也就是说在没有磁场存在时，它仍有一定的磁性，要使这部分磁性去掉，则必须在原磁化方向上施加一与该材料内禀矫顽力相等的反向磁场，这时该材料便不显示磁性了，也就是说这种材料的磁性较硬，不加反向磁场它的磁性不会去掉，再者这类材料的材质都比较硬，故叫它为硬磁材料，但它具有永久保留磁性的特性，所以通常也叫永磁材料或恒磁材料。永磁材料有天然的和人工制造的两种。天然的叫磁石，即是铁磁矿石，它具有微弱的磁性，我们的祖先利用它做成指南针，这是人类最早利用永磁的发明。
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1.1.2磁粉检测的现状
• 基础理论研究：已取得较大的进展，断裂和塑性力学 的应用以及“磁偶极子”理论的研究使磁粉检测方法更 合理，日臻完善。 • 检测设备：从固定式、移动式到携带式； 从半自动、全自动到专门设备； 从单向磁化到多向磁化；
实现了系列化。
• 器材方面：标准试片、标准试块及磁强计等方面形成 了系列产品。
2. 检测元件检测
（1）录磁探伤法
又称磁录像法，是将具有很高矫顽力和剩磁的磁 带紧贴在被检工件表面，对工件进行适当磁化，则在 不连续性处产生的漏磁场就全部记录在磁带上，然后 通过磁电传感器将录制的漏磁场信息转换为电信号， 显示在荧光屏上，从而确定缺陷的部位、性质和大小。
（2）感应线圈探伤法
根据电磁感应定律，当线圈与工件相对运动时， 线圈将产生感应电动势
IR 2 dB ndl 2 2 3/ 2 2 [R l ]
积分得
I I
0
2 若螺线管无限长， 1 , 2 0 则
1
B
0
2
nI ( sin )d
2
0 nI
(cos 1 cos 2 )
B 0nI
4.安培环路定理
长直载流导体周围的磁感应线是一组以导体 为中心的同心圆，曲线上任意一点P的磁感 应强度为:
• 漏磁场：铁磁材料工件被磁化后，在不连续性处或磁路 截面变化处，磁感应线离开和进入工件表面而形成的磁 场称为漏磁场。 • 漏磁场检测分类：磁粉检测和检测元件检测。 磁粉检测：利用铁磁性粉末—磁粉，作为磁场的传 感器，即利用漏磁场吸附磁粉形成的磁痕来显示不连续 性的位置、大小、形状和严重程度。 检测元件检测：利用磁带、霍尔元件、磁敏二极管 或感应线圈作为磁场的传感器，检测不连续性的位置、 大小和方向。
(完整word版)磁学基础与磁性材料+严密第一章、三章以及第七章答案
磁性材料的分类第一章磁学基础知识答案：1、磁矩2、磁化强度3、磁场强度H4、磁感应强度 B磁感应感度，用B表示，又称为磁通密度，用来描述空间中的磁场的物理量。
其定义公式为中磁场的强弱使用磁感强度（也叫磁感应强度）来表示，磁感强度大表示磁感强；磁感强度小，表示磁感弱。
5、磁化曲线6、磁滞回线（）（6 磁滞回线 (hysteresis loop)：在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期性变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。
）7、磁化率磁化率，表征磁介质属性的物理量。
常用符号x表示，等于磁化强度M与磁场强度H之比。
对于各向同性磁介质，x是标量；对于各向异性磁介质，磁化率是一个二阶张量。
8、磁导率磁导率（permeability）：又称导磁系数，是衡量物质的导磁性能的一个物理量，可通过测取同一点的B、H值确定。
二矫顽力----内禀矫顽力和磁感矫顽力的区别与联系矫顽力分为磁感矫顽力（Hcb）和内禀矫顽力（Hcj）。
磁体在反向充磁时，使磁感应强度B降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力。
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。
使磁体的磁化强度M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。
(2)退磁场是怎样产生的？能克服吗？对于实测的材料磁化特性曲线如何进行退磁校正？产生：能否克服：因为退磁场只与材料的尺寸有关，短而粗的样品，退磁场就很大，因此可以将样品做成长而细的形状，退磁场就将会减小。
然而实际工作中，材料的尺寸收到限制，因此不可避免的受到退磁场的影响。
校正：由于受到退磁场的影响，作用在材料中的有效磁场Heff比外加磁场Hex要小。
整理钕铁硼基本知识
精品文档磁材基本知识讲座主要内容 :第一章磁物理基础第二章磁性材料的发展概况第三章钕铁硼的主要特点及应用第四章钕铁硼的主要成份组成第五章钕铁硼生产工艺及设备第六章性能参数测量原理及设备第七章机械加工工艺及设备第八章表面处理工艺及设备第九章充磁包装第一章磁物理基础1物质的磁现象磁性材料:magnetic material 钕铁硼磁铁:nd-fe-b magnet 铁氧体磁铁:ferrite magnet 牛磁棒:magnetic bar for cattle? 磁力架:magnetic separator物质的磁性是一个历史悠久的研究领域, 约在三千年前就已受到人们的注意。
中国是最早应用磁性的国家，公元前四世纪，我国制成了世界上最早的指南针，成为中国的四大发明之一。
磁学史上第一部关于磁性的专著是英国(WGilbert) 吉耳伯特的《论磁石》(1600 年)，这本书介绍了那时书籍有关的磁性知识。
然而，磁性作为一门科学却到19 世纪前半期才开始发展。
1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，拉开了磁电之间联系的序幕；1820 年末，法国物理学安培证明通电圆形线圈和普通的磁铁一样具有吸引和排斥的现象。
1831 年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，并提出电磁感应定律，从而揭示电和磁之间的内在联系；后来，苏格兰科学家麦克斯韦，将电磁的联系建立起严密的电磁场理论。
他发展了法拉第的思想，用数学的形式总结出电场和磁场的联系，即麦克斯韦方程。
2 磁性的起源物质的磁性起源于原子磁矩。
原子物理学告诉我们，组成物质的最小单元是原子，原子又由电子和原子核组成。
电子的排布遵循三大原则：1 洪特规则，2 泡利不相容规则，3 能量最低原理。
原子中的电子绕着原子核进行高速运转，电子运转时同时有两种运动形式，即电子绕原子核的轨道运动和电子绕本身轴的旋转。
前者叫电子轨道运动，后者叫电子自旋。
处于旋转运动状态的电子相当于电流闭合回路，必然伴随有磁矩的发生，电子轨道和电子自旋产生的总磁矩称为原子磁矩。
磁性物理学第一章物质磁性概述-磁性物理
如氧、铝、铂等金属，以及某些非金属如氮、氧等。
顺磁性特点
顺磁性物质的磁化率比抗磁性物质大，但仍然是微弱的。它们同样 不会自发磁化，且在外磁场撤去后无剩磁。
铁磁性物质
01
铁磁性定义
铁磁性是指物质在外磁场作用下，能产生很强磁化现象，且可以自发磁
化形成磁畴。
02
铁磁性物质举例
如铁、钴、镍及其合金等。
物质磁性影响因素分
04
析
温度对物质磁性影响
居里温度
物质磁性随温度变化的重要参数，当温度高于居里温度时，铁磁性物质转变为顺 磁性。
磁化率与温度关系
对于顺磁性物质，磁化率随温度升高而降低；对于铁磁性物质，在居里温度以下 磁化率随温度升高而降低，在居里温度以上转变为顺磁性。
压力对物质磁性影响
压力效应
磁性分类
根据物质在磁场中的表现，可分为铁 磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性 和抗磁性等。
物质磁性来源
电子自旋磁矩
电子自旋产生的磁矩是物质磁性的主要来源。
电子轨道磁矩
电子绕原子核运动时产生的磁矩，对物质磁性有 贡献但通常较小。
原子核自旋磁矩
原子核自旋产生的磁矩，对物质磁性的贡献极小， 通常可忽略不计。
尔元件等，实现非接触式测量和自动控制。
磁记录材料应用领域
硬盘驱动器
磁记录材料用于制造硬盘驱动器的存储介质，实现数据的长期可 靠存储。
磁带
利用磁记录材料的磁化特性，制造磁带等线性存储设备，用于数 据的备份和归档。
磁卡
磁记录材料用于制造各种磁卡，如信用卡、门禁卡等，实现身份 识别和交易安全。
总结与展望
物质在压力作用下，原子间距减小，电子云重叠增加，导致 交换作用增强，从而影响物质的磁性。
钕铁硼基本知识
磁材基本知识讲座主要内容:第一章磁物理基础第二章磁性材料的发展概况第三章钕铁硼的主要特点及应用第四章钕铁硼的主要成份组成第五章钕铁硼生产工艺及设备第六章性能参数测量原理及设备第七章机械加工工艺及设备第八章表面处理工艺及设备第九章充磁包装第一章磁物理基础1 物质的磁现象磁性材料:magnetic material钕铁硼磁铁:nd-fe-b magnet铁氧体磁铁:ferrite magnet牛磁棒:magnetic bar for cattle?磁力架:magnetic separator物质的磁性是一个历史悠久的研究领域,约在三千年前就已受到人们的注意。
中国是最早应用磁性的国家，公元前四世纪，我国制成了世界上最早的指南针，成为中国的四大发明之一。
磁学史上第一部关于磁性的专著是英国(WGilbert)吉耳伯特的《论磁石》（1600年），这本书介绍了那时书籍有关的磁性知识。
然而，磁性作为一门科学却到19世纪前半期才开始发展。
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，拉开了磁电之间联系的序幕；1820年末，法国物理学安培证明通电圆形线圈和普通的磁铁一样具有吸引和排斥的现象。
1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，并提出电磁感应定律，从而揭示电和磁之间的内在联系；后来，苏格兰科学家麦克斯韦，将电磁的联系建立起严密的电磁场理论。
他发展了法拉第的思想，用数学的形式总结出电场和磁场的联系，即麦克斯韦方程。
2 磁性的起源物质的磁性起源于原子磁矩。
原子物理学告诉我们，组成物质的最小单元是原子，原子又由电子和原子核组成。
电子的排布遵循三大原则：1 洪特规则，2泡利不相容规则，3 能量最低原理。
原子中的电子绕着原子核进行高速运转，电子运转时同时有两种运动形式，即电子绕原子核的轨道运动和电子绕本身轴的旋转。
前者叫电子轨道运动，后者叫电子自旋。
处于旋转运动状态的电子相当于电流闭合回路，必然伴随有磁矩的发生，电子轨道和电子自旋产生的总磁矩称为原子磁矩。
磁粉检测-第一章 物理基础-3
B1 图1－24 磁场的合成
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
磁路和磁路定理 铁磁性材料磁化后不仅产生附加磁场，而且能把大部分磁 通(磁感应线)约束在一定的闭合路径上，路径周围空间由于磁 导率太小而磁通很少。这种磁感应线通过的闭合路径叫磁路。 如图1－25所示。在磁粉检测中，使工件在适当的磁路中得到 必要的磁化，是磁粉检测工作的一个主要内容。
磁场。 如果在材料中出现了
不连续，将引起磁场的畸 变，形成磁感应线的折射 形成磁极，产生漏磁场， 如图1－31所示，这也是 磁粉检测的基础。
漏磁场 图1－31 缺陷形成的漏磁场
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
在实际检测中，材料不连续 处的漏磁场形成的磁痕显示的宽 度要比缺陷的实际宽度大数倍至 数十倍，也就是说磁痕对缺陷有 放大作用，从而将目视不可见的 缺陷变成可见的磁痕显示。
是与试件轴向一致（或平行）的磁场
条形磁铁、U形磁铁的磁场以及螺管线圈的磁场都是纵向磁 场。磁场方向遵循螺管线圈右手法则，沿试件轴线通过。
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
试件被周向磁场磁化叫周向磁化；被纵向磁场磁化叫纵
向磁化。周向磁化一般无磁极产生，即没有退磁场，而纵向
磁化一般都有磁极产生。
这种折射现象与光或声波的传播现 象相似，遵从折射定律：
tan 1 1 tan 2 2
μ1、μ2分别为两种介质的磁导率。
β1 μ1 μ2
β2
图1－30 磁感应线的折射
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
漏磁场 在磁路中，如果出现两种以上磁导率差异很大的介质时，
八下科学第一章电生磁实验图片
奥斯特实验——通电导线的周围存在磁场且磁场方向和电流方向有关。
证明了电流能够产生磁场。
是电磁铁的制造原理。
该现象为电流的磁效应，是证明电生磁的实验。
通电导线在磁场中受力的作用，是电动机的制造原理。
电动机的原理：通电线圈在磁场中受力而转动其中换向器的作用是：改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，保证线圈持续转动。
电磁感应现象——闭合导线的一部分在磁场中做切割磁感线运动，导线中就会有感应电流产生，是发电机的制造原理。
右手握住螺线管。
电流方向四指指， 拇指指向N 极。
右手直握直导线。
电流方向拇指指， 四指环指磁感线。
导学稿错题汇总姓名1.用条形磁铁的N 极去靠近某物体的A端，发现能把A端吸引过来，则物体的 A端（）A.一定的S极B.可能是N极C.可能是S极D.一定是N极2.如图所示，在把钢棒乙向右移动的过程中，如果乙位于甲甲的一端时二者相互吸引，位于另一端时二者相互排斥，则下列说法中正确的是（）A．只有甲是磁体． B．甲和乙一定都是磁体．C．只有乙是磁体． D．无法判断哪一个是磁体．3.水平桌面上有一静止的铁块，当一条形磁铁沿竖直方向逐渐靠近铁块时（图1），铁块对桌面的压力将_____，铁块受到的重力将_____．（选填“变大”、“变小”或“不变”）4.如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来。
原来棋盘和棋子都是由磁性材料制成的。
棋子不会掉落是因为（）A．质量小，重力可以忽略不计 B．受到棋盘对它向上的摩擦力C．棋盘对它有很大的吸引力D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面还受到空气的浮力5.如图将右方的磁铁移近左方的磁铁，则当两块磁铁吸引在一起時，对甲、乙、丙、丁四根铁钉有何影响（）(A)甲、丁被吸住，乙、丙会掉落(B)甲、乙、丙、丁均掉落(C)乙、丙被吸住，甲、丁会掉落(D)甲、乙、丙、丁均被吸住6.如图所示，闭合开关S，小磁针的N极指向通电螺线管的左侧，请判断螺线管左侧上端的磁极为 __ __极，电源的A端为 __ __极。