廣東工業(yè)大學-材料與能源學院-磁滯回線01--陳允至

1、材料工程 陳允至磁化曲線與磁滯回線1背景材料磁性材料應(yīng)用很廣，從長用的永久磁鐵、變壓器鐵芯，到錄音、錄像、計算機存儲用的磁帶、磁盤等都采用。磁滯回線和磁化曲線反映了磁性材料磁特性的主要特征。用示波器法測量鐵磁材料的磁特性是磁測量的基本方法之一，它具有直觀、方便、迅速以及能夠在不同的磁化狀態(tài)下（交變磁化及脈沖磁化等）測量的優(yōu)點，適用于一般工廠快速檢測和對成品進行分類。Concept (概念)磁化曲線是表示物質(zhì)中的磁場強度H與所感應(yīng)的磁感應(yīng)強度B或磁化強度M之間的關(guān)系。磁滯回線表示磁場強度周期性變化時，強磁性物質(zhì)磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線。“”注：在這里輸入引用說明將一塊未被磁化的鐵磁材料放在磁場中進

2、行磁化.當磁場強度 H 由零增加時, 磁感應(yīng)強度 B 由零開始增加。H 繼續(xù)增加，B 增加緩慢，這個過程的 B H 曲線稱為起始磁化曲線，如圖 71 中的 oa 段所示。當磁場強度 H 減小，B 也跟著減小，但不按起始磁化曲線原路返回，而是沿另一條曲線（圖 71 中）ab 段下降，當 H 返回到零時，B 不為零，而保留一定的值B r，即鐵磁材料仍處于磁化狀態(tài)，通常Br稱為磁材料的剩磁。將磁化場反向，使磁場強度負向增加，當 H 達到某一值 Hc 時，鐵磁材料中的磁感應(yīng)強度才為零，這個磁場強度H c 稱為磁材料的矯頑力。繼續(xù)增加反向磁場強度，磁感應(yīng)強度 B 反向增加。如圖 71cd 段所示當磁場強

3、度由 Hm增加到Hm 時，其過程與磁場強度從Hm 到 Hm過程類似。這樣形成一個閉合的磁滯回線。a矯頑力的大小反映了鐵磁材料保存剩磁狀態(tài)的能力。正是按矯頑力的大小把鐵磁質(zhì)分成硬磁材料和軟磁材料。正常磁滯回線的回線形狀與原點是對稱的，或稱S型回線。磁滯回線是鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)的一個重要的特征，順磁性和抗磁性物質(zhì)（如鉑、鋁、氧）則不具有這一現(xiàn)象。5逐漸增加Hm值，可以得到一系列的逐漸增大的磁滯回線，如圖 72 所示。把原點與每個磁滯回線的頂端 a 1 ，a 2 ，a 3 ，a 4 連接起來即得到基本磁化曲線。如圖 72 中 oa 段所示。當 H m 增加到一定程度時，磁滯回線兩端較平，即.H

4、 增加，B 增加很小，在此時附近鐵磁材料處于飽和狀態(tài)。基本磁化曲線上的點與原點連線的斜率稱為磁導(dǎo)率,=B/H在給定磁場強度條件下表征單位 H 所激勵出的磁感應(yīng)強度B，直接表示材料磁化性能強弱。從磁化曲線上可以看出磁導(dǎo)率并不是常數(shù)。當鐵磁材料處于磁飽和狀態(tài)時，磁導(dǎo)率減小較快。曲線起始點對應(yīng)的磁導(dǎo)率稱為初始磁導(dǎo)率。磁導(dǎo)率的最大值稱為最大磁導(dǎo)率。這兩者反映H 曲線的特點。如圖 73 所示。7在鐵磁質(zhì)中存在許多自發(fā)地飽和磁化的小區(qū)域，每個這樣的小區(qū)域，相當于自發(fā)磁化的小永磁體，具有相當大的磁距，這些小區(qū)域稱為磁疇！磁疇的形成是由于電子間的“交換作用”，使相鄰原子的電子字旋磁距自發(fā)有序地排列整齊，或者說

5、，與電子自旋運動等效的分子電流按一定方向排列整齊。在沒有外磁場作用時，各磁疇其分子電流的取向則是完全混亂，相互抵消，鐵磁質(zhì)的總磁距為零，因此，對外不表現(xiàn)磁性。WC-Co硬質(zhì)合金的磁導(dǎo)率()不是一個常數(shù)，隨磁場強度的改變而改變，因此，硬質(zhì)合金的磁化強度隨磁場強度的變化是一條曲線，稱為磁化曲線。當磁場強度從零逐漸增大時，磁疇在磁場作用下，迅速沿外磁場方向排列，磁化強度也逐漸增大。磁場強度越大，磁疇排列越整齊，磁化強度也越大。8Application (應(yīng)用)磁滯回線所包圍的面積，表示鐵磁物質(zhì)磁化循環(huán)一周所需消耗的能量，這部分能量往往轉(zhuǎn)化為熱能而被消耗掉。鐵磁質(zhì)的M、B和H之間的關(guān)系不僅不是線性的，而且不是單值的。亦即對于一個確定的H，M、B的值不能唯一確定，同時還與磁化歷史有關(guān)。不同的鐵磁質(zhì)有不同形狀的磁滯回線，不同形狀的磁滯回線有不同的應(yīng)用。例如永磁材料要求矯頑力大，剩磁大；軟磁材料要求矯頑力?。挥洃浽械蔫F心則要求適當?shù)偷某C頑力。為了滿足生產(chǎn)、科研中新技術(shù)的需要就要研制新的鐵磁材料使它們的磁滯回線符合應(yīng)用的要求。磁滯回線為選材提供了依據(jù)。由于BH磁滯回線所圍