磁测量常用名词术语及含义

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1、磁测量常用名词术语及含义3术语及含义符合JJG1013-93磁学计量常用名词术语及定义试行技术规范。3. 1一般术语General terms3. 1. 1硬磁材料Magnetically hard material通常指矫顽力不低于10 kA/m的磁性材料。3. 1. 2软磁材料Magnetically soft material通常指矫顽力不高于1000 A/m的磁性材料。3. 1. 3 磁通计 Fluxmeter利用电磁感应定律，测量感应电动势对时间的积分原理制成的测量磁通量变 化的直读仪表。3. 1. 4 磁强计 Magnetometer测量磁场的仪器。3. 1. 5磁性材料标准样品S

2、tandard specimen of magnetic material是指由计量部门按规定的技术条件制做，给出磁性材料磁特性参数值，经一 定时间考核，性能稳定，再经国家最高计量部门正式批准作为标准量具使用的磁 性材料样品。注：（1） “磁性材料标准样品”的作用是用来校准或评定测量磁性材料磁特性的 仪器（仪表）或装置的误差。（2） “磁性材料标准样品”性能的高低不做为判别该样品所代表的材料性 能优劣的依据。3. 2磁化状态3. 2. 1磁化曲线Magnetization curve表示当磁场强度变化时，材料的磁通密度、磁极化强度或磁化强度变化的的 一条曲线。注：在表示磁通密度曲线、磁极化强度

3、曲线或磁化强度曲线的区别时，可使用下 列术语：B-H曲线；J-H曲线；M-H曲线。3. 2. 2 B-H（J-H）（M-H）磁滞回线Hystersis B-H（J-H）（M-H）loop显示磁滞现象的一种闭合磁化曲线。注：根据磁滞的定义，磁滞回线是由静态磁化曲线构成的，然而也可以大概地认 为由动态磁化曲线形成回线，虽然这种回线通常还将依赖于除磁滞以外的其他过 程，术语B-H（J-H）（M-H）回线可以用来表示动态情况。3. 2. 3 磁饱和 Saturation材料受一很强的外磁场作用，以致其磁极化强度基本上不随外磁场的增加而 继续增加时所处的状态。3. 3永磁样品性能参数3. 3. 1 剩磁

4、（顽磁）Br Remanence Br从材料饱和状态出发，单调地变化磁场强度而得到的剩余磁通密度值。单位名称为特斯拉，单位符号为T。3. 3. 2 矫顽力 HcB（HcJ） Coercivity HcB（HcJ）磁场强度从材料饱和状态单调变化所得到的矫顽磁场强度值。注：（1） HcB通常称为磁感矫顽力。(2) HcJ称为内禀矫顽力。(3) 对于HcJ大于2000 kA/m的材料，测量HcJ将变得极其困难，这时采 用Hk值代替HcJ值。Hk值是磁极化强度在退磁曲线上从剩磁点变到Br的 90%时所对应的磁场强度值。单位名称为安每米，单位符号为A/m。3. 3. 3 BH 积(磁能积)BH prod

5、uct (Magnetic energy product)在永磁体的退磁曲线任意点上，磁通密度B与磁场强度H的乘积。它是单 位体积永磁体产生的外磁场中储存的能量的量度。注：(1)用(BH) max表示在退磁曲线上得到的最大值。(2)每单位体积的永磁体在它产生的外磁场中的储存的能量为W = BH / 2 单位名称为千焦每立方米，单位符号为kJ/m”3。3. 4软磁样品性能参数3. 4. 1起始磁导率 p i Initial permeability p i处于磁中性状态下的材料，当磁场强度趋于无限小时，磁导率的极限值。注：(1)当材料处于静态磁化条件下，定义p ist = lim(B/H/p 0

6、)，其中H 0，称为静态起始磁导率。当材料处于动态磁化条件下，定义p i = lim p a，其中H f 0，称为起 始磁导率。(2)实际工作中磁场强度取技术约定值，其值由有关国家标准(或行业标准) 中规定。此量无量钢。3. 4. 2最大磁导率 p m Maximum permeability p max对应正常磁化曲线上各点磁导率的最大值。此量无量钢。3. 4. 3 剩磁 Br Remanence Br与3. 3. 1的定义相同。3. 4. 4饱和磁通密度(饱和磁感应强度)Bs Saturation flux density(Saturation magnetic induction) Bs

7、磁性材料磁化到饱和时的磁通密度。注：实际应用中，通常指基本达到磁饱和的某一指定磁场强度值所对应的磁通密 度值。单位名称为特斯拉，单位符号为T。3. 4. 5 矫顽力 Hc Coercivity Hc磁场强度从材料饱和状态单调变化所得到的矫顽磁场强度值。单位名称为安每米，单位符号为A/m。3.4. 6 测试频率 f Frequency f指励磁电源的输出频率。单位名称为赫芝，单位符号为Hz。3. 4. 7振幅磁导率 Ma Amplitude permeability Ma当磁场强度随时间周期变化时，其平均值为零且材料处于规定的磁中性状态 时，在磁通密度或磁场强度的某一规定幅值下，磁通密度的峰值除

8、以外加磁场强 度的峰值，所得到的相对磁导率。注：（1）通常情况下，使用两种振幅（幅值）磁导率，艮即都取磁通密度峰值Bm 和磁场强度峰值Hm ；或者均取上述两者基波分量的峰值（在此情况下，还必须 区分哪个波形为正弦波）。（2）在极限情况下，如果材料处于循环磁状态，则Bm和Hm可以是静态值。此量无量钢。3. 4. 8 损耗角 6 loss angle 6指磁通密度和磁场强度基波分量之间的相位移。单位名称为度（弧度），单位符号为（）（rad）。3. 5. 9 磁性材料的总损耗 Pt Total losses of a magnetic material Pt指磁性材料从随时间变化的电磁场中吸收的并以

9、热的形式耗散的功率。单位名称为瓦，单位符号为W。注：在实际应用中，用Pc代表Pt。3. 5. 10比总损耗 Ps （Pv） Total loss density Ps （Pv）指在均匀磁化材料中，总损耗除以物体的质量（或体积）。单位名称为瓦每千克（瓦每立方米），单位符号为W/kg（W/m”3）。3. 5. 13最大磁通密度 Bm Maximum magnetic flux density Bm指交流磁滞回线上所对应的最大磁通密度值。单位名称为特斯拉，单位符号为T。3. 5. 14 最大磁场强度 Hm Maximum magnetic field strength Hm 指交流磁滞回线上所对应的

10、最大磁场强度值。单位名称为安每米，单位符号为A/m。Hk:对于HcJ大于2000 kA/m的材料，测量HcJ将变得极其困难，这时采用Hk值 代替HcJ值。Hk值是磁极化强度在退磁曲线上从剩磁点变到Br的90%时所对应的磁场强度值。单位名称为安每米，单位符号为A/m。Hm:最大磁场强度 Hm Maximum magnetic field strength Hm 指交流磁滞回线上所对应的最大磁场强度值。单位名称为安每米，单位符号为A/m。1、磁性材料基础知识1）概述磁性材料可以有不同的分类方式：按其应用可以分为：硬（永）磁材料，软磁材料、磁信息材料、磁光材料等； 按其电性能可分为：金属磁性材料和非

11、金属磁性材料（主要是铁氧体）； 按原子排列状态可分为：多晶磁性材料、单晶磁性材料、非晶磁性材料和磁性液 体四大类。永磁材料人类最早发现和应用，同时也是目前种类繁多、进展迅速和应用广泛的 磁性材料。从二十世纪初，标志永磁材料性能的最大磁能积BHmax就随年代呈指 数关系增长。目前用的永磁材料，按最大磁能积大小可分为高磁能积永磁材料， 一般指BHmax大于160KJ/m3的材料，这包括SmCO5型、Sm2CO5型和NdFeB型稀 土永磁材料。我国是世界上稀土蕴藏量最丰富（占世界总蕴藏量的80%以上）的 国家，稀土永磁材料的研究和生产水平居世界前列。中磁能积永磁材料，BHmax 在3280KJ/m3

12、之间。目前主要FeCrCo系等两类材料。低磁能积永磁材料， BHmax32KJ/m3。目主要有钡（锶）铁氧体和含Co量低的AlNiCo系和FeCrCo 系材料。其中铁氧体永磁材料因价格低、矫顽力高，在目前各国的永磁材料生产 上，产值和产量都居首位。我们生产的也正是此类磁性材料一一锶永磁铁氧体材 料。永磁铁氧体材料的性能分类有多种分类，常见的标准有国家标准、国际标准和日 本TDK公司标准，但各磁性材料生产企业常常都有自己的企业标准，我们也有自 己的企业标准。（）2）磁学基本术语磁场：（国际电工委员会IEC的定义）电磁场的组成部分，采用磁场强度H和磁 通密度B表示其特征。（我国国家标准定义）磁场是

13、一种场，其特征可在场内运 动着的带电粒子所受的力来确定，这种力源于粒子的运动及其所带电荷。磁场强度：指空间某处磁场的大小，用H表示，它的单位是安/米（A/m）。在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度B与同一点的磁导率p的比值称为 该点的磁场强度H，即：H=B/p。方向与磁力线在该点处的切线方向一致，单 位：安/米（A/m）注意事项：磁场强度H与磁感应强度B的名称很相似，切忌混淆。H是为计算 的方便引入的物理量。磁化强度：指材料内部单位体积的磁矩矢量和，用M表示，单位是安/米（A/m）。磁感应强度：磁感应强度B的定义是：B=m0（H+M），其中M和H分别是磁化强度和磁场强度， 而m0是一个系数，

14、叫做真空导磁率。磁感应强度又称为磁通密度，单位是特斯 拉（T）。磁感应强度（磁通密度）：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力 F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强 度，B=F/IL。又因为*二BS，则B=*/S，所以，磁感应强度又等于穿过单位面积的磁通量，故 磁感应强度又叫磁通密度。磁通量：垂直于某一面积所通过的磁力线的多少叫做磁通量或磁通，用*表示,*二BS， 单位韦伯（Wb）。如果磁感应强度为B，某平面的面积为、，该平面与磁感应强度的方向间的夹角 为0，那么该平面的磁通量为* =BSsin0。导磁率：导磁率的定义是m=B/m0H，是磁化曲线（见材

15、料的静态磁化）上任意一点上B和 H的比值。导磁率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度，或者说是材料对外 部磁场的灵敏程度。磁滞回线：铁磁体从正向至反向，再至正向反复磁化至技术饱和一周，所得到的B与H的闭 合关系曲线称为磁滞回线。剩磁 Br、UoMr 或 4n Mr :永磁体从磁化至技术饱和并去掉外磁场后，所保留的Mr、UoMr或4n Mr或Br， 分别称为剩余磁化强度，剩余内禀磁感应强度和剩余磁感应强度，它们统称为剩 磁。矫顽力Hcb、Hcj :使磁化至技术饱和的永磁体的B（磁感应强度）降低至零所需要的反向磁场强度 称为磁感矫顽力，同理，使内禀磁感强度UoM或Mr降低至零所需的反向磁场强 度称

16、为内禀矫顽力。最大磁能积:（BH）max退磁曲线上任何一点的B和H的乘积即Bm、Hm和（BH）代表了磁铁在 气隙空间所建立的磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量，由于这项能量等于 磁铁Bm与Hm的乘积，因此称为磁能积，磁能积随B而变化的关系曲线称为磁能 曲线，其中一点对应的Bd和Hd的乘积有最大值，称为最大磁能积。弯曲点Hk：通常将内禀退磁曲线上的点Bi=0.9Br相对应的磁场称为弯曲点磁场Hk，Hk越大 意味着内禀退磁曲线的方形度越好。剩磁温度系数（a Br）温度在某范围内变化时剩余磁感应强度可逆变化的百分数与温度变化度数的比 值，称为剩余磁温度系数。磁化强度矫顽力温度系数（6 Hcj）温度

17、在某范围内变化时，磁化强度矫顽力可逆变化的百分数与温度变化度数的比 值。3）磁性基本现象自发磁化：原子的核外电子围绕核旋转会产生磁矩，磁矩不能抵消，从而产生剩余的磁矩。 但是，如果每个原子的磁矩仍然混乱排列，那么整个物体仍不能具有磁性。只有 所有原子的磁矩沿一个方向整齐地排列，就象很多小磁铁首尾相接，才能使物体 对外显示磁性，成为磁性材料。这种原子磁矩的整齐排列现象，就称为自发磁化。既然磁性材料内部存在自发磁化，那么是不是物体中所有的原子都沿一个方向排 列整齐了呢？当然不是，否则，凡是钢铁等就会永远带有磁性，成为一块大磁铁， 永远能够相互吸引了（实际上，两块软铁不会自己相互吸引）。事实上，磁性

18、材 料绝大多数都具有磁畴结构，使得它们没有磁化时不显示磁性。磁畴：所谓磁畴，是指磁性材料内部的一个个小区域，每个区域内部包含大量原子，这 些原子的磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩 排列的方向不同。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。宏观物体一般总是具有很 多磁畴，这样，磁畴的磁矩方向各不相同，结果相互抵消，矢量和为零，整个物 体的磁矩为零，它也就不能吸引其它磁性材料。也就是说磁性材料在正常情况下 并不对外显示磁性。只有当磁性材料被磁化以后，它才能对外显示出磁性。居里温度：对于所有的磁性材料来说，并不是在任何温度下都具有磁性。一般地，磁性材料 具有一个临界温度Tc，在这

19、个温度以上，由于高温下原子的剧烈热运动，原子 磁矩的排列是混乱无序的。在此温度以下，原子磁矩排列整齐，产生自发磁化， 物体变成铁磁性的。利用这个特点，人们开发出了很多控制元件。例如，我们使用的电饭锅就利用了 磁性材料的居里点的特性。在电饭锅的底部中央装了一块磁铁和一块居里点为 105度的磁性材料。当锅里的水分干了以后，食品的温度将从100度上升。当温 度到达大约105度时，由于被磁铁吸住的磁性材料的磁性消失，磁铁就对它失去 了吸力，这时磁铁和磁性材料之间的弹簧就会把它们分开，同时带动电源开关被 断开，停止加热。锶铁氧体永磁材料的居里温度在45046OC附近，我们常在小电炉将产品退磁、 以及测试

20、性能后的产品退磁、余磁产品退磁也正是基于此原理.什么是永磁材料的磁性能，它包括哪些指标永磁材料的主要磁性能指标是：剩磁(Jr, Br)、矫顽力(bHc)、内禀矫顽力(jHc)、 磁能积(BH)m。我们通常所说的永磁材料的磁性能，指的就是这四项。永磁材料 的其它磁性能指标还有：居里温度(Tc)、可工作温度(Tw)、剩磁及内禀矫顽力的 温度系数，？)、回复导磁率rec.)、退磁曲线方形度rec., Hk/ jHc)、高温减 磁性能以及磁性能的均一性等。除磁性能外，永磁材料的物理性能还包括密度、电导率、热导率、热膨胀系数等； 机械性能则包括维氏硬度、抗压(拉)强度、冲击韧性等。此外，永磁材料的性 能

21、指标中还有重要的一项，就是表面状态及其耐腐蚀性能。什么叫磁场强度(H)1820年，丹麦科学家奥斯特(H. C. Oersted)发现通有电流的导线可以使其附近 的磁针发生偏转，从而揭示了电与磁的基本关系，诞生了电磁学。实践表明：通 有电流的无限长导线在其周围所产生的磁场强弱与电流的大小成正比，与离开导 线的距离成反比。定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线1/(2?)米远处 的磁场强度为1A/m(安/米，国际单位制SI)；在CGS单位制(厘米-克-秒)中，为 纪念奥斯特对电磁学的贡献，定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线0.2 厘米远处的磁场强度为1Oe （奥斯特），1Oe=1/（4?）

22、?103A/m。磁场强度通常用H 表示。什么叫磁极化强度（J），什么叫磁化强度（M），=者有何区别现代磁学研究表明：一切磁现象都起源于电流。磁性材料也不例外，其铁磁现象 是起源于材料内部原子的核外电子运动形成的微电流，亦称分子电流。这些微电 流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。因为每一个微电流都产 生磁效应，所以把一个单位微电流称为一个磁偶极子。定义在真空中每单位外磁场对一个磁偶极子产生的最大力矩为磁偶极矩pm，每 单位材料体积内磁偶极矩的矢量和为磁极化强度J，其单位为T （特斯拉，在CGS 单位制中，J的单位为Gs，1T=104Gs）。定义一个磁偶极子的磁矩为pm/?0，?0为

23、真空磁导率，每单位材料体积内磁矩的 矢量和为磁化强度M，其SI单位为A/m，CGS单位为Gs（高斯）。M与J的关系为：J=?0M，在CGS单位制中，?0=1，故磁极化强度与磁化强度的 值相等；在SI单位制中，？0=4?10-7H/m（亨/米）。什么叫磁感应强度（B），什么叫磁通密度（B），B与H，J，M之间存在什么样的关 系理论与实践均表明，对任何介质施加一磁场H时（该磁场可由外部电流或外部永 磁体提供，亦可由永磁体对永磁介质本身提供，由永磁体对永磁介质本身提供的 磁场又称退磁场-关于退磁场的概念，见9 Q），介质内部的磁场强度并不等于 H，而是表现为H与介质的磁极化强度J之和。由于介质内部的

24、磁场强度是由磁 场H通过介质的感应而表现出来的，为与H区别，称之为介质的磁感应强度，记 为B：B=?0H+J （SI 单位制）（1-1）B=H+4?M （CGS 单位制）磁感应强度B的单位为T，CGS单位为Gs（1T=104Gs）。对于非铁磁性介质如空气、水、铜、铝等，其磁极化强度J、磁化强度M几乎等 于0，故在这些介质中磁场强度H与磁感应强度B相等。由于磁现象可以形象地用磁力线来表示，故磁感应强度B又可定义为磁力线通量 的密度，磁感应强度B和磁通密度B在概念上可以通用。什么叫剩磁(Jr, Br),为什么在永磁材料的退磁曲线上任意测量点的磁极化强度J值和磁感应强度B值必然小于剩磁Jr和Br值永

25、磁材料在闭路状态下经外磁场磁化至饱和后，再撤消外磁场时，永磁材料的磁 极化强度J和内部磁感应强度B并不会因外磁场H的消失而消失，而会保持一定 大小的值，该值即称为该材料的剩余磁极化强度Jr和剩余磁感应强度Br，统称 剩磁。剩磁Jr和Br的单位与磁极化强度和磁感应强度单位相同。根据关系式(1-1)可知，在永磁材料的退磁曲线上，磁场H为0时，Jr=Br，磁场 H为负值时，J与B不相等，便分成了 J-H和B-H二条曲线。从关系式(1-1)还可 以看到，随着反向磁场H的增大，B从最大值Br=Jr变化到0，最后为负值，对 于现代永磁材料，B退磁曲线的变化规律往往为直线；J退磁曲线的变化规律则 不同：随着

26、反向磁场H的增大，B值线性减小，由于B值的减小量总是大于或等 于反向磁场H的增大量，故在J退磁曲线上的一定区域内可以保持相对平直的直 线，但其J值总是小于Jr。什么叫矫顽力(bHc)，什么叫内禀矫顽力(jHc)？在永磁材料的退磁曲线上，当反向磁场H增大到某一值bHc时，磁体的磁感应强 度B为0，称该反向磁场H值为该材料的矫顽力bHc；在反向磁场H=bHc时，磁 体对外不显示磁通，因此矫顽力bHc表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁 效应的能力。矫顽力bHc是磁路设计中的一个重要参量之一。值得注意的是：矫顽力bHc在数值上总是小于剩磁Jr。因为从(1-1)式可以看 到，在H= bHc处，B=0

27、，则?0 bHc =J，上面已经说明，在J退磁曲线上任意点 的磁极化强度值总是小于剩磁Jr，故矫顽力bHc在数值上总是小于剩磁Jr。例 如：Jr=12.3kGs的磁体，其bHc不可能大于12.3kOe。换句话说，剩磁Jr在数 值上是矫顽力bHc的理论极限。当反向磁场H= bHc时，虽然磁体的磁感应强度B为0，磁体对外不显示磁通， 但磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和往往并不为0，也就是说此时磁体的磁极化 强度J在原来的方向往往仍保持一个较大的值。因此，bHc还不足以表征磁体的 内禀磁特性；当反向磁场H增大到某一值jHc时，磁体内部的微观磁偶极矩的矢 量和为0，称该反向磁场H值为该材料的内禀矫顽力j

28、Hc。内禀矫顽力jHc是永磁材料的一个非常重要的物理参量，对于jHc远大于bHc 的磁体，当反向磁场H大于bHc但小于jHc时，虽然此时磁体已被退磁到磁感应 强度B反向的程度，但在反向磁场H撤消后，磁体的磁感应强度B仍能因内部的 微观磁偶极矩的矢量和处在原来方向而回到原来的方向。也就是说，只要反向磁 场H还未达到jHc，永磁材料便尚未被完全退磁。因此，内禀矫顽力jHc是表征 永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应，以保持其原始磁化状态能力的一个 主要指标。矫顽力bHc和内禀矫顽力jHc的单位与磁场强度单位相同.在永磁材料的B退磁曲线上（二象限），不同的点对应着磁体处在不同的工作状 态，B退磁曲

29、线上的某一点所对应的Bm和Hm （横坐标和纵坐标）分别代表磁体 在该状态下，磁体内部的磁感应强度和磁场的大小，Bm和Hm的绝对值的乘积（BmHm）代表磁体在该状态下对外做功的能力，等同于磁体所贮存的磁能量，称 为磁能积。在B退磁曲线上的Br点和bHc点，磁体的（BmHm）=0，表示此时磁 体对外做功的能力为0，即磁能积为0；磁体在某一状态下（BmHm）的值最大， 表示此时磁体对外做功的能力最大，称为该磁体的最大磁能积，或简称磁能积， 记为（BH）max或（BH）m。因此，人们通常都希望磁路中的磁体能在其最大磁能积 状态下工作。磁能积的单位在SI制中为J/m3（焦耳/立方米），在CGS制中为MG

30、Oe（兆高奥斯 特），4?10 J/m3=1 MGOe。什么叫居里温度（Tc），什么叫磁体的可工作温度Tw，二者有何关系随着温度的升高，由于物质内部基本粒子的热振荡加剧，磁性材料内部的微观磁 偶极矩的排列逐步紊乱，宏观上表现为材料的磁极化强度J随着温度的升高而减 小，当温度升高至某一值时，材料的磁极化强度J降为0，此时磁性材料的磁特 性变得同空气等非磁性物质一样，将此温度称为该材料的居里温度Tc。居里温 度Tc只与合金的成分有关，与材料的显微组织形貌及其分布无关。在某一温度下永磁材料的磁性能指标与室温相比降低一规定的幅度，将该温度称 为该磁体的可工作温度Tw。由于磁性能的这一降低幅度需要视该磁

31、体的应用条 件及要求而定，因此，所谓的磁体的可工作温度Tw对于同一磁体来说是一个待 定值，也就是说，同一永磁体在不同的应用场合可以有不同的可工作温度Tw。显然，磁性材料的居里温度Tc代表着该材料的理论工作温度极限。事实上，永 磁材料的实际可工作Tw远低于Tc。例如，纯三元的Nd-Fe-B磁体的Tc为312?C， 而其实际可工作Tw通常不到100?C。通过在Nd-Fe-B合金中添加重稀土金属以 及Co、Ga等元素，可显著提高Nd-Fe-B磁体的Tc和可工作Tw。值得注意的是， 任何永磁体的可工作Tw不仅与磁体的Tc有关，还与磁体的jHc等磁性能指标、 以及磁体在磁路中的工作状态有关。什么叫永磁体

32、的回复导磁率rec.），什么叫J退磁曲线方形度（Hk/jHc），它们有 何意义当磁体处在动态工作条件下时，外部反向磁场H或磁体内部的退磁场Hd呈周期 性变化，此时如图2所示的工作点D亦呈周期性往复变化，定义在磁体的B退磁 曲线上工作点D往复变化的轨迹为磁体的动态回复线，该线的斜率为回复导磁 率?rec.。显然，回复导磁率?rec.表征了磁体在动态工作条件下的稳定性，它也 是永磁体的B退磁曲线方形度，因此它是永磁体的一个重要的磁特性指标之一。 对于Nd-Fe-B烧结磁体，B退磁曲线为直线且bHc约等于Br，其回复导磁率?rec. 等于B退磁曲线的斜率且?rec.=1.031.10。?rec越小，

33、磁体在动态工作条件下 的稳定性就越好。值得注意的是，若磁体的B退磁曲线不是直线，则磁体的回复导磁率?rec.在不 同工作点就有不同的值，此时如何把磁体设计在最稳定的工作状态，就显得非常 重要。定义磁体的J退磁曲线上，J=0.9Jr时的反向磁场大小为Hk，Hk/jHc可以直观 地表示磁体的J退磁曲线方形度。对于具有高jHc的Nd-Fe-B烧结磁体，jHc远 远大于bHc，当反向磁场大于bHc但小于jHc时，相应的B退磁曲线已进入第三 象限。由（1-1）式可知，此时若磁体的J退磁曲线仍为直线，则相应第三象限 的B退磁曲线亦保持直线，此时磁体的?rec仍保持较小值，在反向外磁场撤消 后，磁体的工作点

34、仍能恢复到原来的位置。因此，Hk/jHc也是永磁体的一个重 要的磁特性指标之一，它和?rec 一样，表征了磁体在动态工作条件下的稳定性。金属磁性材料分为几大类，它们是如何划分的金属磁性材料分为永磁材料、软磁材料二大类。通常将内禀矫顽力大于0.8kA/m 的材料称为永磁材料，将内禀矫顽力小于0.8kA/m的材料称为软磁材料。什么叫Nd-Fe-B永磁体，它分几大类Nd-Fe-B永磁体是1982年发现的迄今为止磁性能最强的永磁材料。其主要化学 成分为Nd （钕）、Fe（铁）、B （硼），其主相晶胞在晶体学上为四方结构，分 子式为Nd2Fe14B（简称2:14:1相）。除主相Nd2Fe14B外，Nd-

35、Fe-B永磁体中还 含有少量的富Nd相、富B相等其它相。其中主相和富Nd相是决定Nd-Fe-B磁体 永磁特性的最重要的二个相。今天，Nd-Fe-B永磁体已广泛应用于计算机、医疗 器械、通讯器件、电子器件、磁力机械等领域。Nd-Fe-B磁体分为烧结和粘结二大类。通常的Nd-Fe-B烧结磁体是用粉末冶金方 法制造的各向异性致密磁体；而通常的Nd-Fe-B粘结磁体是用激冷的方法获得微 晶粉末，每个粉末内含有多个Nd-Fe-B微晶晶粒，再用聚合物或其它粘结剂将粉 末粘结成大块磁体，因而通常的Nd-Fe-B粘结磁体是非致密的各向同性磁体。因 此，通常的Nd-Fe-B烧结磁体的磁性能远高于Nd-Fe-B粘

36、结磁体，但Nd-Fe-B 粘结磁体有着许多Nd-Fe-B烧结磁体不可替代的优点：可以用压结、注射等成型 方法制作尺寸小、形状复杂、几何精度高的永磁体，并容易实现大规模自动化生 产；另外，Nd-Fe-B粘结磁体还便于任意方向充磁，能方便制作多极乃至无数极 的整体磁体，而这对于Nd-Fe-B烧结磁体来说通常很难实现；由于Nd-Fe-B粘结 磁体中主相Nd2Fe14B呈微晶状态，因此它还具有比烧结磁体耐蚀性好等优点。什么叫Nd2Fe14B主相主相Nd2Fe14B是Nd-Fe-B永磁体中唯一的具有单轴各向异性的硬磁性相，其体 积分数占磁体中各相的90%以上，因而称为主相。其晶体结构如图3所示：晶格 常

37、数a = 0.882nm，c = 1.224nm，c轴为易磁化轴，每个单胞含有4个分子式的 68个原子。Nd2Fe14B相的内禀磁性是：居里温度Tc=585K，室温各向异性常数 K1 = 4.2MJ/m3，K2 = 0.7MJ/m3，各向异性场？0Ha = 7.3T，室温饱和磁极化强度 Js = 1.61T。Nd2Fe14B的基本磁畴结构参数为：畴壁能密度?=30MJ/m2，畴壁厚 度?=5.2nm，单畴粒子临界尺寸Dc=0.26?m。若磁体的成分中添加了合金元素，主相的晶体结构不会发生变化，但其内禀磁性 会发生一定的改变，添加合金元素的目的是为了改善磁体的内禀矫顽力或其它特 性。值得注意的是

38、：在磁体中添加任何合金元素都会降低主相Nd2Fe14B的饱和 磁极化强度Js。什么叫富Nd相，它有何意义除主相Nd2Fe14B夕卜，Nd-Fe-B磁体中的另一重要的相就是富Nd相。富Nd相的 成分和结构都非常复杂:Nd含量可以从55%到95%以上，其晶体结构可以是fcc（面 心立方）、dhcp（双六方）或非晶态。其结构和成分随磁体合金的成分、工艺而变 化。例如，铸锭中的富Nd相的成分、结构与烧结态磁体是不同的；而烧结态磁 体中的富Nd相的成分、结构与回火态磁体又不相同。富Nd相的存在是大块 Nd-Fe-B磁体具有高矫顽力的重要原因，永磁材料工作者的重要任务之一就是认 识、了解和控制富Nd相。由

39、13 Q可知，若磁体中只存在主相Nd2Fe14B，则磁体在磁化或反磁化过程中， 内部的畴壁很容易移动，在宏观上表现为磁体很容易被磁化或反磁化，Nd-Fe-B 磁体的矫顽力就很低；若主相Nd2Fe14B晶粒周围被非磁性的富Nd相包围，则磁 体在磁化或反磁化过程中，磁体内部畴壁的移动便只限于一个晶粒内进行，在宏 观上表现为磁体较难被磁化或反磁化，Nd-Fe-B磁体的矫顽力就较高。Nd-Fe-B磁体中的氧主要富集在富Nd相内，起着破坏富Nd相对主相Nd2Fe14B 晶粒的隔离作用，因此氧对Nd-Fe-B磁体的矫顽力的影响很大。此外，氧对富 Nd相在烧结后冷却时的共晶行为以及富Nd相与主相之间的边界特

40、征产生重要影 响。Nd-Fe-B烧结磁体的制作工艺是什么样的流程在中国，通常的Nd-Fe-B烧结磁体制作工艺流程是：熔炼合金-制粉-取向压型烧结回火磁性能检测毛 坯精整切割精磨半成品检验电镀成品检验包 装入库。烧结Nd-Fe-B磁体的机械性能有何特点烧结Nd-Fe-B磁体的基本机械性能如下:可见，烧结Nd-Fe-B磁体是一种典型的脆性材料。在磁体的加工、组装、使用过 程中，需注意防止磁体承受剧烈的冲击、碰撞、和过大的张应力，以免磁体开裂 或崩边掉角。值得注意的是，由于充磁状态的烧结Nd-Fe-B磁体磁力很强，在操作磁化状态的 磁体时，还需特别注意人身安全。对于尺寸较大的磁化状态磁体的组装，必须

41、事 先配备好相应的组装工具，防止因磁体的强吸合力扎伤手指。烧结Nd-Fe-B磁体的电镀工艺有何特点烧结Nd-Fe-B磁体电镀的基本工艺大致可分为如下三个阶段：1. 镀前表面处理磁体镀前要进行除油、清洗、浸蚀（活化）、再清洗等表面处理，电镀前磁体的 表面要做到无油污、无氧化皮及锈蚀物等，镀前磁体的表面状况直接影响产品的 镀层质量。2. 电镀经表面处理后的磁体进行电镀时，镀层质量的好坏主要取决于镀液配方和操作条 件等因素。因此，在电镀操作过程中必须严格遵守工艺规范，控制好镀液成分、 添加剂配比、工作温度、电流密度等参数，并根据镀层厚度要求和沉积速度，控 制好电镀时间。3. 镀后处理镀后处理也是电镀

42、中的一个重要环节。例如，磁体在电镀后一般要进行中和处理 和清洗，有时还要进行光泽处理（出光）、钝化、有机物涂覆等处理以满足产品 的特殊要求。烧结Nd-Fe-B磁体的深加工工艺有何特点烧结Nd-Fe-B磁体的深加工工艺流程是：磁体毛坯-外轮廓精整-切割-精磨-倒角-电镀-检验、测试 成品磁体的外轮廓精整一般用无心磨床（圆柱形磁体）或平面磨床（方形磁体）完成， 使毛坯磁体具有规整的外轮廓度并达到规定的几何尺寸；切割工序是用金刚石内圆切片机或线切割机，将精整后的毛坯磁体切割成接近成 品的形状和尺寸；精磨工序是将切割好的磁体用平面磨床、双面磨床或其它磨床将磁体的尺寸、形 位公差加工到成品所规定的要求；

43、倒角是电镀前的预处理工序，为减缓在电镀过程中磁体棱边因电流密度相对集中 而造成的镀层厚度不均匀。由于通常的烧结Nd-Fe-B成品磁体尺寸小、形状不一， 因此采用自由滚磨光整工艺最为适合该产品的大批量倒角加工。自由滚磨光整技 术有：振动式滚磨光整、涡流式滚磨光整、离心式滚磨光整、主轴式滚磨光整等 多种方法。其中，振动式滚磨光整生产效率高、倒角速度快，已广泛为烧结 Nd-Fe-B磁体深加工厂家所采用；电镀是为了在磁体表面形成对磁体的保护层，通常采用自由滚镀工艺来实现，对 于尺寸较大的磁体，则采用挂镀工艺。烧结Nd-Fe-B磁体的镀层视磁体的使用环 境和外观要求分镀Ni、镀Zn、磷化、电泳、合金镀、

44、复合镀等。烧结Nd-Fe-B磁体的表面保护层除电镀外，还有物理气相沉积（PVD）法，物理气 相沉积又分蒸发镀、溅射镀、离子镀三类，可形成Al、Zn、Cr等镀层；化学气 相沉积（CVD）则可形成Ti、Cr等的氮化物、碳化物镀层。此外，烧结Nd-Fe-B 磁体还可以用表面化学钝化、化学镀、热浸渍、热喷涂等方法获得各种不同的表 面保护层。检验、测试工序是对磁体成品的尺寸和形位公差、外观状态、镀层耐蚀性、磁性 能等产品规定的各项指标进行检测。什么叫磁力线，它有何特点人们将磁力线定义为处处与磁感应强度相切的线，磁感应强度的方向与磁力线方 向相同，其大小与磁力线的密度成正比。了解磁力线的基本特点是掌握和分

45、析磁 路的的基础。理论和实践均表明，磁力线具有下述基本特点：1. 磁力线总是从N极出发，进入与其最邻近的S极，并形成闭合回路。这一现 象在电磁学中称为磁通连续性定理，由Maxwell方程描述为：V.B=0 （4-1）上式又称为磁场的高斯定律，表示任意磁场的散度为0，即通过任意闭合曲面的 净磁通总是0，磁力线总是闭合的。2. 同电流类似，磁力线总是走磁阻最小（磁导率最大）的路径，因此磁力线通 常呈直线或曲线，不存在呈直角拐弯的磁力线。3. 任意二条同向磁力线之间相互排斥，因此不存在相交的磁力线。4. 当铁磁材料未饱和时，磁力线总是垂直于铁磁材料的极性面。当铁磁材料饱 和时，磁力线在该铁磁材料中的

46、行为与在非铁磁性介质（如空气、铝、铜等）中 一样。由于磁力线具有这样的基本特性，因此介质的磁化状态取决于介质的磁学特性和 几何形状。显而易见，在通常情况下，介质都处于非均匀磁化状态，也就是说通 常介质内部的磁力线都成曲线状态且分布不均匀；另外，由于在自然界虽存在电 的绝缘体，但不存在磁的绝缘体，使得通常的磁路都存在漏磁。介质处于非均匀 磁化状态和磁路都存在漏磁这二个特征，就决定了磁路的准确计算非常复杂。什么叫磁路，什么叫磁路的开路、闭路状态磁路是指由一个或多个永磁体、载流导线、软铁按一定形状和尺寸组合，以形成 具有特定工作气隙磁场的构件。软铁可以是纯铁、低碳钢、Ni-Fe合金、Ni-Co 合金

47、等具有高磁导率的材料。软铁又称为轭铁，它在磁路中起着控制磁通流向、 增加局部磁感应强度、防止或减少漏磁、以及提高整个构件的机械强度的作用。通常将没有软铁时单个磁体所处的磁状态称为开路状态；当磁体处在由与软铁一 起构成的磁通回路中时，称此磁体处于闭路状态。什么叫安培定律在麦克斯韦(Maxwell)方程组中，磁场强度H与电流密度J的关系为：V*H=J (4-2)其积分形式为：(4-3)它表示，磁场H沿任意回路的线积分等于以该回路为边界的任意曲面内的电流强 度，这就是著名的安培环路定律。安培环路定律和磁通连续性定理是求解一切磁 路问题的二个基本关系式。从人类发现天然磁石能吸引铁、并可作成指南针用于航

48、海，到1820年奥斯特发 现电和磁之间的关系，期间经过了 2000多年的漫长历史。1825年前后，安培和 欧姆分别提出了他们划时代的定律。同年，William Sturgeon制成了人类历史 上第一个电磁铁。1830年，法拉第(Michael Faraday)和亨利(Joseph Henry) 分别发现了电磁感应现象。1832年，William Sturgeon发明了转动式电磁发动 机。1856年，德国的西门子(Werner Siemens)发明了划时代的电动机。1873 年，伦敦皇家科学院的麦克斯韦(J. C. Maxwell)用系统而精确的数学形式表达 了有关电和磁的全部定律-麦克斯韦方程组，至此，电磁学理论基本成熟。麦 克斯韦方程组凝聚了从1820年到1860年间，许多值得人类永远纪念的杰出科学 家的贡献。他们是：库仑、安培、法拉第、高斯、韦伯、赫姆霍兹、亨利、焦耳、 楞茨、泊松、麦克斯韦、洛仑兹、毕奥等.