一、名词解释
磁矩：反映磁偶极子的磁性大小及方向的物理量，定义为磁偶极子等效的平面回路内的电流和回路面积的乘积μ=i.s
磁化强度:定义为单位体积内磁偶极子具有的磁矩矢量和，是描述宏观磁体磁性强弱的物理量
磁场强度：单位正电荷在磁场中受到的力，用H表示
磁极化强度：单位体积内磁偶极矩的矢量和
磁感应强度:用来描述磁场强弱和方向的物理量，大小等于垂直于磁场方向长度为1m，电流为1A的导线所受力的大小；
可逆磁化：畴壁位移磁化过程中磁位能的降低和铁磁体内能的增加相等
不可逆磁化：每个磁化状态都处于亚稳态且磁化状态不随时间改变
涡流损耗：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内的感生的电流导致的能量损耗
磁滞损耗：铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗
交换作用：铁磁性物质中近邻原子之间通过电子间的静电交换作用实现的作用方式
超交换作用：反磁性物质中的磁性离子以隔在中间的非磁性离子为媒介实现的交换作用
磁化曲线：表征磁感应强度B，磁化强度M与磁场强度H之间的非线性关系的曲线
磁滞回线：在外加磁场H从正的最大到负的最大，再回到正的最大这个过程中，M-H或B-H形成了一条闭合曲线，称为磁滞回线
磁化率：置于外磁场中的磁体，其磁化率为磁化强度M与外磁场强度H的比值，是表征磁体磁性强弱的一个参量
磁导率：磁导率是表征磁体的磁性，导磁率及磁化难易程度的磁学量，是磁感应强度B与外磁场强度H 的比值
起始磁导率：磁中性化的磁性材料，当磁场强度趋近于零时磁导率的极限值
最大磁导率：对应基本磁化曲线上各点磁导率的最大值
退磁场：当一个有限大小的样品被外磁场磁化时，在他两端的自由磁极所产生的一个与磁化强度方向相反的磁场称为退磁场
退磁场Hd的强度与磁体的强度及形状有关，Hd=-NM
退磁因子：仅与材料形状有关的影响材料退磁场强度的参数
铁磁性：是指物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。
反铁磁性：在原子自旋（磁矩）受交换作用而呈现有序排列的磁性材料中，如果相邻原子自旋间是受负的交换作用，自旋为反平行排列，则磁矩虽处于有序状态（称为序磁性），但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。这种磁有序状态称为反铁磁性。
磁谱：指铁磁体在交变磁场中的复数磁导率的实部μ’和虚部μ“随频率变化的关系曲线
自发磁化：磁有序物质在无外加磁场的情况下，由于近邻原子间电子的交换作用或其他相互作用，使物质中各原子的磁矩在一定空间范围内呈现有序排列而达到的磁化，称为自发磁化
磁各向异性：单晶体的磁化曲线形状与单晶体的晶轴方向有关，即磁性随晶轴方向呈现各向异性
磁畴:为降低表面退磁场能，改变自发磁化的分布状态而在铁磁体内产生许多自发磁化区域，这样的每一个磁化区域称为磁畴
单畴：具有强磁化强度的颗粒其自发磁化强度能随着体积增大而迅速增大。而在某些非常小的颗粒中，这些电子自旋最终会定向排列，自发磁化强度取在一个磁化方向上，使得这种颗粒被均匀磁化，并被称为单畴
动态磁滞回线：铁磁材料的动态磁化特性曲线是指其在交变磁场磁化下，所得到的磁感应强度B和磁化强度H之间的关系曲线。
磁致伸缩：磁性材料由于磁化状态的改变导致其长度和体积都发生微小形变的现象
布洛赫畴壁：磁化矢量从一个畴内的方向过渡到相邻磁畴内的方向时磁化方向始终保持平行于磁畴平面，且畴壁面上无自由磁极出现，这种畴壁平面称为布洛赫畴壁
奈尔壁：磁化矢量从一个畴内的方向过渡到相邻磁畴内的方向时磁化方向始终保在磁畴平面内，且畴壁面上无自由磁极出现，这种畴壁平面称为奈尔壁
软磁材料:矫顽力很低且容易受外加磁场磁化又容易退磁的磁性材料
特点（1）高的初始磁导率μi和最大磁导率μmax
（2）低的矫顽力Hc
（3）高饱和磁化强度Ms和低的剩余磁感应强度Br
（4）低铁损，高电阻率以及低磁致伸缩系数
硬磁材料：外加磁场后除去外磁场仍能保留较强磁性的一类磁性物质
特点（1）高的剩余磁化强度Br
（2）高矫顽力Hc
（3）具有较高的最大磁能积（BH）max
（4）良好的稳定性
居里温度：磁矩的有序排列由于热扰动被完全破坏时的温度
复数磁导率：交变磁场中的为了描述磁感应强度B和磁场强度H间振幅和相位关系而引入的磁导率
截止频率：复数磁导率的实部下降到初始值的一半或者虚部达到极大值所对应的频率
品质因数：反映软磁材料在交变磁化时能量的储存与消耗的性能的参数，是软磁材料复数磁导率实部与虚部之比。
顺磁性：物质在受到外磁场作用后，感生出与外磁场同向的磁化强度的现象
超顺磁性：超顺磁性是指当某些具有磁性的颗粒小于某个尺吋时，外场产生的磁取向力太小而无法抵抗热骚动的干扰，而导致其磁化性质与顺磁体相似的现象。
垂直磁记录：记录介质中的剩磁方向平行于介质平面，通常采用垂直磁头与具有垂直磁各向异性的记录介质相组合的形式
水平磁记录：记录介质中的剩磁方向平行于介质平面，通常采用环形磁头与具有纵向磁各向异性的记录介质相组合的的形式
磁性流体：是由直径为纳米量级的磁性固体颗粒、基载液以及表面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶
状液体。同时具有液体的流动性和固体磁性材料的磁性。
磁电阻效应：在外磁场作用下磁性材料的电阻发生变化的现象
磁热效应：磁性粒子系统在外磁场的施加和去除过程中所呈现的热现象
二、简答题
1.内禀矫顽力和磁感矫顽力有什么区别和联系？
答：使磁体的剩余磁化强度Mr降为零所需施加的反向磁场强度，称为内禀矫顽力。磁体在反向充磁时，使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称为磁感矫顽力。
2.退磁场是怎么产生的？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？
答：当样品被外加磁场磁化时，其两端的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相反的磁场，即退磁场，退磁场仅与材料的形状及大小有关，但尺寸限制使得退磁场无法避免。由于受到退磁场的的影响有效磁场Heff比外加磁场Hex要小，即Heff=Hex-MN
3.物质的磁性分为几类？各有什么特点？
答：抗磁性，铁磁性，反铁磁性，顺磁性，超顺磁性，亚铁磁性
抗磁性：在外磁场作用下，原子系统获得与外磁场方向反向磁矩的现象
铁磁性:是指物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。
反铁磁性：在原子自旋（磁矩）受交换作用而呈现有序排列的磁性材料中，如果相邻原子自旋间是受负的交换作用，自旋为反平行排列，则磁矩虽处于有序状态（称为序磁性），但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。这种磁有序状态称为反铁磁性。
顺磁性：某些物质在受外磁场作用后，感生出与外磁场同向的磁化强度，其磁化率大于零但数值很小，这种磁性称为顺磁性
亚铁磁性：亚铁磁性宏观与铁磁性基本相同，只是磁化率相比更低，只有1-1000数量级
超顺磁性：
4.磁性材料可以分为几类？它们各有什么特点？
答：软磁材料:矫顽力很低且容易受外加磁场磁化又容易退磁的磁性材料
特点（1）高的初始磁导率μi和最大磁导率μmax
（2）低的矫顽力Hc
（3）高饱和磁化强度Ms和低的剩余磁感应强度Br
（4）低铁损，高电阻率以及低磁致伸缩系数
硬磁材料：外加磁场后除去外磁场仍能保留较强磁性的一类磁性物质
特点（1）高的剩余磁化强度Br
（2）高矫顽力Hc
（3）具有较高的最大磁能积（BH）max
（4）良好的稳定性
信磁材料：在信息技术中获得应用的磁性材料，具有将磁信号转化为其他信号的能力
特磁材料：具有多种特殊磁性功能和各种特别应用的磁性功能材料
第2章
1.铁磁性物质是怎样实现自发磁化的？为什么通常未经磁化的铁都不具有磁性？
答：铁磁性是一种强磁性，这种强磁性的起源是材料中的平行排列，而平行排列导致自发磁化；未经磁化的铁由于原子磁矩受到热运动无序效应的影响而无法平行排列，因而不具有磁性
2.试阐述物质反铁磁性，铁磁性和亚铁磁性之间的区别与联系。
答：铁磁性物质有固有磁矩，是直接相互作用，反铁磁性物质有磁矩但无固有磁矩，是直接相互作用，亚铁磁性物质有磁矩，无固有磁矩，是交换相互作用
3.交换作用模型与超交互作用模型的内容分别是什么？
答：交换作用模型认为，磁性体内原子之间存在交换相互作用，并且这种交换作用只发生在近邻原子之间。
超交换作用模型认为反铁磁性物质内的磁性离子之间的交换作用是通过个在中间的非磁性离子为媒介实现的
第3章
1.什么是磁晶各向异性和磁致伸缩？
答：磁各向异性是指单晶体的磁化曲线形状与单晶体的晶轴方向有关，即磁性随晶轴方向呈现各向异性；磁致伸缩是指磁性材料由于磁化状态的改变导致其长度和体积都发生微小形变的现象
2.材料的磁化机制有哪几种？各有什么特点？
答：①磁畴壁的位移磁化过程
②磁畴转动磁化过程
③顺磁磁化过程
畴壁位移磁化过程中，磁畴体积发生相对变化，相当于磁畴间的畴壁位移发生变化；在磁畴转动磁化过程中，磁畴的自发磁化强度Ms与外磁场强度H间的夹角发生变化，Ms与磁畴体积均未发生变化；顺磁磁化过程中，磁畴体积及Ms与H之间的夹角均未发生变化，而是自发磁化强度Ms的大小发生了变化从而导致了磁化。
4.磁损耗通常包括哪几类？各有那些影响因素？
答：磁滞损耗包括①涡流损耗②磁滞损耗③剩余损耗
涡流损耗的影响因素：交变磁场的工作频率，材料的厚度，电阻率
磁滞损耗的影响因素：材料的矫顽力
剩余损耗的影响因素：起始磁导率及扩散离子浓度
5.顺磁性和超顺磁性都表现为宏观上的磁无序，试论述其差异点。
答：顺磁性的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩，但这些磁矩之间没有强的相互作用，会受到热扰动的影响，而对于超顺磁性，对于每一个颗粒而言，磁性原子或离子之间的交换作用很强，磁矩之间平行排列，而由于颗粒与颗粒之间的差异，是的磁矩的取向不同，从而宏观无序
第4章
1.对于软磁材料的基本性能的要求有哪些？
答：高的初始磁导率和最大磁导率，低矫顽力，高饱和磁感应强度，低功率损耗，高稳定性，低剩余磁感应强度，低铁损，高电阻率，低磁致伸缩系数
2.提高软磁材料初始磁导率的途径有哪些？
答：提高饱和磁化强度
降低磁晶各向异性常数和磁致伸缩系数
控制晶粒尺寸的大小
改善材料的显微结构（材料的织构化）
降低内应力
3.软磁材料可以分为哪几大类？他们在性能和应用场合上有哪些差别？
答：软磁材料分为金属软磁材料，铁氧体软磁材料，纳米晶软磁材料
金属软材材料具有高的饱和磁化强度
铁氧体软磁材料具有亚铁磁性，其饱和磁化强度比金属软磁材料低，但电阻率较高s,因而具有良好的高频特性，具有高初始磁导率，高品质因数，高稳定性和高截止频率
纳米晶软磁合金兼具了铁基非晶合金的高磁感应强度和钴基非晶合金的高磁导率，低损耗，低成本，同时由于非晶态软磁材料不具有晶粒结构，因而磁导率高，矫顽力较小，具有优良的综合软磁性能
4.常用的金属软磁材料有哪些？他们各有哪些特点，分别有哪些应用？
答：电工纯铁：磁性能受含碳量影响，且存在时效效应，涡流损耗较大，只能应用于直流磁场中，主要用于制造电磁铁的铁芯和磁极，继电器的磁路和各种零件等
硅钢：由于在电工纯铁中掺杂了硅形成固溶体，使得合金电阻率提高，降低了材料的涡流损耗并且随着硅含量的增加，磁滞损耗降低，在弱磁场和中等磁场强度的磁场下，磁导率增加，是交流电器用的比较理想的材料
坡莫合金：坡莫合金具有很高的磁导率，成分范围宽，且磁性能可以通过改变成分和热处理工艺进行调节，因此可以用在弱磁场下具有很高磁导率的铁芯材料和磁屏蔽材料，也可用在要求低剩磁和恒磁导率的脉冲变压器材料，还可用作各种矩磁合金，热磁合金和磁致伸缩合金
铁铝合金：与其他金属材料相比具有较高的强度、硬度和耐磨性；合金密度低，可以减轻磁性元件的铁芯重量；且对应力不敏感，适用于在冲击、震动等环境下工作，此外，铁铝合金还具有良好的温度稳定性和抗核辐射性能等优点
铁硅铝合金（仙台斯特合金）该合金的磁致伸缩系数和磁给向异性常数几乎同时趋近于零，同时具有高磁导率和低矫顽力，且电阻率高耐磨性好，可作为理想的磁头磁芯材料
铁钴合金（坡莫合金）具有高饱和磁化强度，高的初始磁导率和最大磁导率，但加工性能较差，通常用作直流电磁铁铁芯，极头材料，由于其具有较高的饱和磁致伸缩系数，也是一种很好的磁致伸缩合金5.常用铁氧体软磁材料有哪些？他们各有什么特点，分别有哪些应用？
答：尖晶石型铁氧体，石榴石型铁氧体和磁铅石型铁氧体
尖晶石铁氧体在低频段下应用极广，在500Hz频率下较其他铁氧体具有更多优点，磁滞损耗低，在相同高磁导率的情况下居里温度较高
石榴石型铁氧体的电阻率远高于尖晶石的电阻率，因而比尖晶石型铁氧体具有更广的应用频段范围，而
且在十二面体座(24c)离子的置换对居里温度影响不大，但却对其他性能如线宽DH,饱和磁化强度Ms 等可能会产生显著的改变，因此可以做到在居里温度变化不大的条件下改变Ms，DH 等量。主要用于高频范围
磁铅石型铁氧体具有单轴磁晶各向异性，在高频和超高频具有广泛的应用空间，主要作为超高频软磁材料、微波毫米波段材料
6.与传统晶态材料相比，非晶态软磁材料具有哪些优势？如何制备非晶态磁性材料？
答：非晶态材料具有的特征：
（1）结构长程无序，短程有序
（2）不存在位错和晶界，因而作为磁性材料，具有高磁导率和低矫顽力
（3）电阻率比同种晶态材料高，高频场合使用时，材料涡流损耗小
（4）机械强度较高且硬度较高
（5）抗化学腐蚀能力强，抗伽马射线及中子等辐射能力强
（6）不具有晶粒结构，在磁学性能上属于各向同性
制备方法
（1）气相沉积法
（2）液相急冷法
（3）高能粒子注入法
7.为什么说纳米晶合金的发明是软磁材料的一个突破性进展？纳米晶软磁材料如何制备，有哪些典型应用？
答：纳米晶软磁合金同时兼备了铁基非晶合金的高磁感应强度和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗，并且是成本低廉的铁基材料，是理想的低成本高性能材料。制备方法主要通过非晶晶化法，先利用熔体急冷法获得非晶条带，然后再在略高于非晶晶化温度下退火一段时间，使之纳米晶化。典型应用主要有：功率变压器，脉冲变压器，高频变压器，可饱和电抗器，磁开关等。
第五章
1.对永磁材料的基本性能要求有哪些？
①剩余磁感应强度B
r
要高
②矫顽力H
c
要高
③最大磁能积(BH)
ax
要高
④从实用角度考虑，材料稳定性要高
2.如何提高永磁材料的剩磁M r和矫顽力H c？
提高剩磁M
r
：①定向结晶；②塑性变形；③磁场成型；④磁场处理
提高矫顽力H
c
：
①磁畴的不可逆角度：
a.对于高Ms的单畴材料，最好是通过形状各向异性来提高矫顽力，这时希望离子的细长比越大越
好，以增大（N
┴-N
□
）值；
b.对于具有高K1和λs的材料，应该利用磁晶各向异性和应力各向异性来提高矫顽力。当所有单畴颗粒的易磁化方向（长轴）完全平行排列时，材料永磁性能越高。
②畴壁的不可逆位移角度：
a.传统永磁材料：适当增大非磁性掺杂含量并控制其形状（最好是片状掺杂）和弥散度（使掺杂尺寸和畴壁宽度相近），同时应选择高磁晶各向异性的材料；或是增加材料中内应力的起伏，同时选择高磁致伸缩材料；
b.新型永磁材料：设法使材料中出现有效的钉扎中心（各种点缺陷、位错、晶界、堆垛层错、相界等有关的局域性交换作用和局域各向异性起伏）即形成合适的晶体缺陷来提高矫顽力。
5.铁氧体永磁材料有什么特点，有哪些应用，如何制备？
特点：综合磁性能低，原材料丰富，平均售价低，性价比高，工艺简便成熟，抗退磁性能优良，不存在氧化问题
应用：电机、电声、测量与控制器件、磁辊
制备：预烧→破碎→制粉→压制成型→烧结→磨加工
6.简述稀土永磁材料的发展历程。你认为哪种材料最有可能成为继Nd-Fe-B磁体后的新一代稀土永磁材料，并说明理由。
发展历程：60年代开发了以SmCo
5
为代表的第一代稀土永磁材料
70年代开发了以Sm
2Co
17
为代表的第二代稀土永磁材料
1983年佐川真人等发现了具有单轴各向异性的的Nd-Fe-B永磁
体，即第三代稀土永磁材料
新型稀土永磁材料：Sm-Fe-N系永磁材料。该类稀土永磁材料磁性能好，饱和磁化强度高，居里温度高，各向异性场高；价格低廉；资源丰富克服了Nd-Fe-B系永磁材料磁性温度稳定性差和抗腐蚀性能力差的缺点
第六章
6-3 磁头可分为几种类型？常用的磁头材料有哪些？
磁头可分为三种类型：体型磁头、薄膜磁头、磁电阻磁头。
常用的磁头材料有：①合金磁头材料②铁氧体磁头材料③非晶态磁头材料④微晶薄膜磁头材料⑤多层膜磁头材料⑥磁电阻磁头材料
6-4 磁记录介质应具备哪些性能？常用的磁记录介质材料有哪些？
性能：
①饱和磁感应强度（B
s ）大；②矩形比（B
r
/B
s
）要大；
③矫顽力（H
c
）在允许的范围内应尽可能大；
④作为最小记录单位的微小永磁体应尽可能小，且大小及分布均匀；
⑤磁学性能分布均匀，随机偏差小；
⑥表面平滑，耐磨损、耐环境性能优良；
⑦磁学特征对于加压、加热等反应不敏感；
⑧化学的、机械的耐久性优良；
⑨不容易导电。
常用的磁记录介质材料有颗粒状涂布介质和薄膜介质。
7-1 什么是磁性液体？与传统意义上的固态磁性材料相比，磁液有何特征？
由纳米级（一般小于10nm）的磁性颗粒（Fe
3O
4
、γ-Fe
2
O
3
、Fe、Co、Ni、Fe-Co-Ni合金、α-Fe
3
N
及γFe
4
N等），通过界面活性剂（羧基、胺基、羟基、醛基、硫基等）高度地分散、悬浮在载液（水、矿物油、脂类、有机硅油、氟醚油及水银等）中，形成稳定的胶体体系。即使在重力、离心力或强磁场力的长期作用下，不仅纳米级的磁性颗粒不发生团聚现象，保持磁性能稳定，而且磁性液体的胶体也不被破坏，这种胶体的磁性材料被称为磁性液体。
磁性液体的特征是磁性颗粒、界面活性剂及载液性能的综合表征，作为一种特殊的胶体体系，磁性液体同时兼有软磁性和流动性，因此它具有特殊的物理特性、化学特性及流体特性。
7-2 磁性液体包括几类？有哪些应用？
按磁性颗粒的种类，磁性液体一般分为三类：
①铁氧体磁性液体②金属磁性液体③氮化铁磁性液体
应用：
①磁液密封②磁性液体研磨
③磁性液体在扬声器上的应用④磁性液体在潜艇推进器上的应用
⑤磁性液体在生物医学方面的应用⑥磁性液体在分离技术方面的应用
7-4 列举出典型的超磁致伸缩材料。磁致伸缩材料有何应用？
①稀土金属②稀土-过渡金属间化合物
③非金薄膜合金④稀土氧化物
⑤锕系金属化合物
应用：
⑴声学领域的应用
①声纳系统②声延迟线
⑵伺服领域的应用
⑶力学传感领域
①静应力传感领域②振动、冲击应力传感器领域
③扭矩传感领域
7-5 何谓磁电阻？磁电阻效应包括哪些种类？各自产生的机理是什么？
在外磁场作用下材料的电阻发生变化，这种现象称为磁电阻（MR）效应。
材料的磁电阻特性可分为两类：正常磁电阻效应（OMR）和反常磁电阻效应。
机理：
正常磁电阻效应：它是由于载流子在磁场运动中受到Lorentz力的作用，产生回旋运动，从而增加了电子受散射的几率，式电阻率上升，它与电子的自旋基本无关。
反常磁电阻效应：其起因被认为是自旋-轨道的相互作用或s-d相互作用引起的与磁化强度有关的电阻率变化，以及畴壁引起的电阻率变化。因此反常磁电阻效应有三种机制：①外加磁场引起自发磁场强度的增加，从而引起电阻率的变化，其变化率与磁场强度成正比，是各项同性的负的MR效应。②由于电流和磁化方向的相对方向不同而导致的MR效应，称为各向异性磁电阻效应。③铁磁体的畴壁对传导电子的散射产生的MR效应。
7-6 列举磁电阻效应的典型应用。
①磁电阻磁头②磁电阻随机存储器③磁电阻传感器
7-7 简述实现磁制冷的原理和技术。
磁制冷原理
次热效应，或称磁卡效应（MCE），是磁制冷得以实现的的基础。有磁性粒子构成的固体磁性物质，在受到外磁场的作用被磁化时，系统的磁有序度加强（磁熵减小），对外放出热量；再将其去磁，则磁有序度下降（磁熵增大），又要从外界吸收热量。这种磁性粒子系统在磁场的施加与去除过程中所呈现的热现象称为磁热效应。
当绝热磁化时，工质内的分子磁矩排列将由混乱无序趋于与外加磁场同向平行，根据系统论观点，
度量无序度的磁化熵减少了，即ΔS
M <0,所以ΔS
T
>0，故工质温度升高；当绝热去磁时，情况刚好相反，
使工质温度降低，从而达到制冷目的。如果绝热去磁引起的吸热过程和绝热磁化引起的放热过程用一个循环连接起来，通过外加磁场，有意识地控制磁熵，就可以使得磁性材料不断地从一端吸热而在另一端放热，从而达到制冷的目的。这种制冷方法就是我们所说的磁致冷。
磁制冷技术
①等温磁化过程，热开关TS1闭合，TS2断开，磁场施加于磁工质上，使熵减小，通过高温热源与磁工质的热端连接，热量从磁工质传入高温热源。
②绝热去磁过程，热开关TS1断开，TS2断开，逐渐移去磁场，磁工质内自旋系统逐渐无序，再退磁过程中消耗内能，是磁工质温度下降到低温热源温度。
③等温去磁过程，TS2闭合，TS1仍断开，磁场继续减弱，磁工质从热源HS吸热。
④绝热磁化过程，断开TS2，TS1仍断开，施加一较小磁场，磁工质温度逐渐上升到高温热源温度。
1.简要介绍磁性材料中最常见的几种各向异性，并简述在软磁材料和永磁材料对各向异性的要求是什么？
答：形状各向异性，感生各向异性，磁晶各向异性，表面和界面各向异性
对软磁材料而言，要求尽量小的各向异性
对硬磁材料而言，要求较大的各向异性
2.简述纳米晶软磁材料中能获得优异的软磁性能的物理机制。
答：纳米晶合金的晶粒尺寸小于磁交换相互作用长度，导致平均磁晶各向异性很小，从而为纳米晶软磁材料提供了优异的软磁性能
3.简要概述目前应用最广泛的几种永磁材料，并对其优缺点
作一对比。
答：
1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或 B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 饱和磁感应强度 Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列; 剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs; 矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等); 磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关 初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp 居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度 损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r 在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；
钕铁硼磁性产业学习资料 一．永磁材料分类 二．钕铁硼磁性材料 稀土永磁体主要为钕铁硼永磁体，是金属钕、铁、硼和其他微量金属元素构成的合金磁体，是第三代稀土永磁材料。钕铁硼具有体积小、重量轻、磁性强的特点，且成本也比前两代稀土永磁材料低很多，被称为“磁王”。依制作工艺不同又可分为烧结钕铁硼、粘结钕铁硼两种。 钕铁硼磁性材料是，等的。又称。 钕铁硼材料中含有大量的钕和铁，容易锈蚀。所以钕铁硼必须进行表面涂层处理。表面化学钝化是目前很好的解决方法之一。 磁粉是粘结磁体的主要组分，磁体的磁性能来源于磁粉，目前应用最为广泛的是快淬磁粉，国内的纳米双相耦合磁粉的应用也越来越广，其它用于粘结钕铁硼的磁粉还有机械合金化粉，HDDR粉等，各种磁粉的性能特点是不相同的。（1）快淬磁粉（2）纳米双相耦合磁粉（3）HDDR粉（4）机械合金化粉（5）其它磁粉 三．粘结钕铁硼发展历史背景 粘结磁体大约出现在20世纪70年代，当时的钐钴SmCo永磁体已经达到商品化。
烧结永磁体的市场情况很好，但难于精密加工成特殊形状，而且在加工过程中易出现开裂、破损、掉边、掉角等问题，另外还不易装配，从而使其应用受到限制。 为解决这一问题，将永磁体粉碎，与塑料混合，在磁场中压制成型，这大概是粘结磁体最原始的制造方法。 粘结钕铁硼（NdFeB ）磁体由于成本低、尺寸精度高、形状自由度大、机械强度好、比重轻等优点而得到广泛应用,年增长率达35 %。自NdFeB永磁粉末出现以后，由于其具有高的磁性能，所以柔性粘结磁体取得了迅速的发展.。 四．粘结钕铁硼的优缺点 优点：高剩磁、高矫顽力、高磁能积、高性能价格比，容易加工各种尺寸及最小规格。 与烧结磁比较，它可一次成形，无需二次加工、可以做成各种形状复杂的磁体，这也是烧结磁体所无法相比的，应用它可大大减少电机的体积及重量。 缺点：表面涂层或电镀抗蚀性较低 五．粘结钕铁硼应用领域 钕铁硼（NdFeB）粘结永磁材料是由NdFeB磁粉加入粘合剂而制成。自1988年成功地开发此材料以来其发展相当的迅速、产量成倍地增长，它作为一种高性能的永磁材料，符合当代电子产品期短、小、轻、薄方向发展的潮流。 粘结钕铁硼永磁材料的生产及应用开发较晚，应用面不广，用量较小，主要用于办公室自动化设备、电装机械、视听设备、仪器仪表、小型马达和计量机械、在手机、CD-ROM、DVD-ROM驱动电机、硬盘主轴电机HDD、其他微特直流电机和自动化仪器仪表等领域应用广泛。 近年我国粘结钕铁硼永磁材料的应用比例为：计算机占62%，电子工业占7%，办公室自动化设备占8%，汽车占7%，器具占7%，其他占9%。
磁性材料基本参数详解 磁性是物质的基本属性之一，磁性现象与各种形式的电荷的运动相关联，物质内部电子的运动和自旋会产生一定大小的磁矩，因而产生磁性。 自然界物质按其磁性的不同可分为：顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物、反铁磁性物质以及亚铁磁性物质，其中铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质，通常将这两类物质统称为“ 磁性材料” 。 铁氧体颗粒料: 是已经过配料、混合、预烧、粉碎和造粒等工序，可以直接用于成形加工的铁氧体料粒。顾客使用该料可直接压制成毛坯，经烧结、磨削后即可制成所需磁芯。本公司生产并销售高品质的铁氧体颗粒料，品种包括功率铁氧体JK 系列和高磁导率铁氧体JL 系列。 锰锌铁氧体: 主要分为高稳定性、高功率、高导铁氧体材料。它是以氧化铁、氧化锌为主要成分的复合氧化物。其工作频率在1kHz 至10MHz 之间。主要用着开关电源的主变压器用磁芯. 。 随着射频通讯的迅猛发展，高电阻率、高居里温度、低温度系数、低损耗、高频特性好（高电阻率ρ、低损耗角正切tg δ）的镍锌铁氧体得到重用，我司生产的Ni-Zn 系列磁芯，其初始磁导率可由10 到2500 ，使用频率由1KHz 到100MHz 。但主要应用于1MHz 以上的频段、磁导率范围在7-1300 之间的EMC 领域、谐振电路以及超高频功率电路中。磁粉芯: 磁环按材料分为五大类：即铁粉芯、铁镍钼、铁镍50 、铁硅铝、羰基铁。使用频率可达100KHZ ，甚至更高。但最适合于10KHZ 以下使用。 磁场强度H ： 磁场“ 是传递运动电荷或者电流之间相互作用的物理物” 。 它可以由运动电荷或者电流产生，同时场中其它运动或者电流发生力的作用。 均匀磁场中，作用在单位长磁路的磁势叫磁场强度，用H 表示； 使一个物体产生磁力线的原动力叫磁势，用F 表示：H=NI/L, F = N I H 单位为安培/ 米（A/m ），即: 奥斯特Oe ；N 为匝数；I 为电流，单位安培（A ），磁路长度L 单位为米（m ）。 在磁芯中，加正弦波电流，可用有效磁路长度Le 来计算磁场强度： 1 奥斯特= 80 安/ 米 磁通密度，磁极化强度，磁化强度 在磁性材料中，加强磁场H 时，引起磁通密度变化，其表现为： B= ц o H+J= ц o (H+M) B 为磁通密度( 磁感应强度) ，J 称磁极化强度，M 称磁化强度，ц o 为真空磁导率，其值为4 π× 10 ˉ 7 亨利/ 米（H/m ） B 、J 单位为特斯拉，H 、M 单位为A/m, 1 特斯拉=10000 高斯（Gs ） 在磁芯中可用有效面积Ae 来计算磁通密度：
永磁材料基本知识 1、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(Brθ, jHcθ)、回复导磁率(μrec.)、退磁曲线方形度( 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，永磁材料的性能指标中还有重要的一项，就是表面状态及其耐腐蚀性能。 2、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1/2π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厘米远处磁场强度为1Oe（奥斯特），1Oe=1/(4π×103) A/m。磁场强度通常用H表示。 3、什么叫磁极化强度(J)，什么叫磁化强度(M)，二者有何区别？ 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=10000Gs）。 定义一个磁偶极子的磁矩为pm/μ0，μ0为真空磁导率，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=μ0 M，在CGS单位制中，μ0=1，故磁极化强度与磁化强度的值相等；在SI 单位制中，μ0=4π×10-7 H/m (亨/米)。 4、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=μ0 H+J （SI单位制）（1-1） B=H+4πM （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。 5、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
磁性材料的分类 1、铁氧体磁性材料：一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物。他们大多具有亚铁磁性。特点：电阻率远比金属高，约为1-10（12次方）欧/厘米，因此涡损和趋肤效应小，适于高频使用。饱和磁化强度低，不适合高磁密度场合使用。居里温度比较低。 2 、铁磁性材料：指具有铁磁性的材料。例如铁镍钴及其合金，某些稀土元素的合金。在居里温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。 3 、亚铁磁性材料：指具有亚铁磁性的材料，例如各种铁氧体，在奈尔温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。 4 、永磁材料：磁体被磁化后去除外磁场仍具有较强的磁性，特点是矫顽力高和磁能积大。可分为三类，金属永磁，例：铝镍钴，稀土钴，铷铁硼等；铁氧体永磁，例：钡铁氧体，锶铁氧体；其他永磁，如塑料等。 5、软磁材料：容易磁化和退磁的材料。锰锌铁氧体软磁材料，其工作频率在1K-10M之间。镍锌铁氧体软磁材料，工作频率一般在1-300MHZ 6、金属软磁材料：同铁氧体相比具有高饱和磁感应强度和低的矫顽力，例如工程纯铁，铁铝合金，铁钴合金，铁镍合金等，常用于变压器等。 7 、损耗角正切：他是串联复数磁导率的虚数部分与实数部分的比值，其物理意义为磁性材料在交变磁场的每周期中，损耗能量与储存能量的2派之比。 8、比损耗角正切：这是材料的损耗角正切与起始导磁率的比值。
9 、温度系数：在两个给定温度之间，被测的变化量除以温度变化量。 10、磁导率的比温度系数：磁导率的温度系数与磁导率的比值。 11 、居里温度：在此温度上，自发磁化强度为零，即铁磁性材料（或亚磁性材料）由铁磁状态（或亚铁磁状态）转变为顺磁状态的临界温度。 专业术语: 1 、饱和磁感应强度：(饱和磁通密度)磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。在实际应用中，饱和磁感应强度往往是指某一指定磁场（基本上达到磁饱和时的磁场）下的磁感应强度。 2、剩磁感应强度：从磁性体的饱和状态，把磁场（包括自退磁场）单调的减小到0的磁感应强度。 3 、磁通密度矫顽力：他是从磁性体的饱和磁化状态，沿饱和磁滞回线单调改变磁场强度，使磁感应强度B减小到0时的磁感应强度。 4、内部矫顽力：从磁性体的饱和磁化状态使磁化强度M减小到0的磁场强度。 5、磁能积：在永磁体的退磁曲线上的任意点的磁感应强度和磁场强度的乘积。 6 、起始磁导率：磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。
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
磁性材料 主要是指由过度元素铁,钴,镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质. 磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。 从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一问题、得到广泛应用。 磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液体材料、块体材料、薄膜材料等。 磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。 顺磁性 paramagnetism 顺磁性物质的磁化率为正值，比反磁性大1～3个数量级，X约10-5～10-3，遵守Curie定律或Curie-Weiss定律。物质中具有不成对电子的离子、原子或分子时，存在电子的自旋角动量和轨道角动量，也就存在自旋磁矩和轨道磁矩。在外磁场作用下，原来取向杂乱的磁矩将定向，从而表现出顺磁性。 顺磁性是一种弱磁性。顺磁(性)物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。但是原子(或分子)磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用)，因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。但是当受到外加磁场作用时，这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。这样便使磁化率(磁化强度与磁场强度之比)成为正值，但数值也是很小,一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一(10-5)，并且随温度的降低而增大。 抗磁性 diamagnetism 抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。但是当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量)。磁化率是物质在外加磁场作用下的合磁矩(称为磁化强度)与磁场强度之比值，符号为κ。一般抗磁(性)物
1.磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或B ～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列; 剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs; 矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等); 磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关 初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp 居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度 损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r 在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 ?设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料； ?合理确定磁芯的几何形状及尺寸；
永磁材料基本知识 2006 年08 月26 日星期六08:56 1、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（Br 0 , jHc 0 ）、回复导磁率（卩rec.）、退磁曲线方形度（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，永磁材料的性能指标中还有重要的一项，就是表面状态及其耐腐蚀性能。 2、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 n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厘米远处磁场强度为1Oe （奥斯特），10e=1/（4 n x 103） A/m。磁场强度通常用H表示。 3、什么叫磁极化强度（J），什么叫磁化强度（M），二者有何区别？ 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=10000Gs）。 定义一个磁偶极子的磁矩为pm/卩0，卩0为真空磁导率，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=卩0 M在CGS单位制中，卩0=1，故磁极化强度与磁化强度的值相等；在SI单位制中，卩0=4 n X 10-7H/m （亨/ 米）。 4、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。由于介质内部的磁场强度是由磁场H通过介质的感应而表现岀来 的，为与H区别，称之为介质的磁感应强度，记为B: B=^ 0 H+J （SI 单位制）（1-1 ） B=H+4t M （CGS单位制）
一. 磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2）
钕铁硼磁材知识
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钕铁硼磁材知识内容: 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。
磁性基本现象 自发磁化： 从“磁性来源”中我们了解到，某些原子的核外电子的自旋磁矩不能抵消，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。只有所以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，如右图所示。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。下图为在显微镜中观察到的磁性材料中常见的磁畴形状，其中左面是软磁材料常见的条形畴，黑白部分因为不同的磁畴其磁矩方向不同而具有不同的亮度，它们的交界面就是畴壁；中间是树枝状畴和畴壁；右面是薄膜材料中可以见到的磁畴形状。实际的磁性材料中，磁畴结果五花八门，如条形畴、迷宫畴、楔形畴、环形畴、树枝状畴、泡状畴等。 既然磁畴内部的磁矩排列是整齐的，那么在磁畴壁处原子磁矩又是怎样排列的呢？在畴壁的一侧，原子磁矩指向某个方向，假设在畴壁的另一侧原子磁矩方向相反。那么，在畴壁内部，原子磁矩必须成某种形式的过渡状态。实际上，畴壁由很多层原子组成。为了实现磁矩的转向，从一侧开始，每一层原子的磁矩都相对于磁畴中的磁矩方向偏转了一个角度，并且每一层的原子磁矩偏转角度逐渐增大，
一.磁性材料的基本特性 1.磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2.软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁
性材料的厚度t及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。 二、软磁材料的发展及种类 1.软磁材料的发展 软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低碳钢制造电机和变压器，在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。 到20世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代，无线电技术的兴起，促进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代，是科学技术飞速发展的时期，雷达、电视广播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高，生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代，随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展，研制出了磁头用软磁合金，除了传统的晶态软磁合金外，又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。 2.常用软磁磁芯的种类 铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。 按（主要成分、磁性特点、结构特点）制品形态分类：
磁铁的基本常识 古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头，称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。经过千百年的发展，今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果，而且还可以提高磁力。在18世纪就出现了人造的磁铁，但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢，直到20世纪20年代制造出铝镍钴(Alnico)。随后，20世纪50年代制造出了铁氧体(Ferrite),70年代制造出稀土磁铁[Rare Earth magnet 包括钕铁硼(NdFeB)和钐钴(SmCo)]。至此，磁学科技得到了飞速发展，强磁材料也使得元件更加小型化。 什么是磁化（取向）方向？ 大多数磁性材料可以沿同一方向充磁至饱和，这一方向叫做“磁化方向”（取向方向）。没有取向方向的磁铁（也叫做各向同性磁铁）比取向磁铁（也叫各向异性磁铁）的磁性要弱很多。 什么是标准的“南北极”工业定义？ “北极”的定义是磁铁在随意旋转后它的北极指向地球的北极。同样，磁铁的南极也指向地球的南极。在没有标注的情况下如何辨别磁铁的北极？ 很显然只凭眼睛是无法分辨的。可以使用指南针贴近磁铁，指向地球北极的指针会指向磁铁的南极。 如何安全的处理和存放磁铁？ 要始终十分小心，因为磁铁会自己吸附到一起，可能会夹伤手指。磁铁相互吸附时也有可能会因碰撞而损坏磁铁本身（碰掉边角或撞出裂纹）。 将磁铁远离易被磁化的物品，如软盘，信用卡，电脑显示器，手表，手机，医疗器械等。 磁铁应远离心脏起搏器。 较大尺寸的磁铁，每片之间应加塑料或硬纸垫片以保证可以轻易地将磁铁分开。 磁铁应尽量存放在干燥，恒温的环境中。 如何做到隔磁？ 只有能吸附到磁铁上的材料才能起到隔断磁场的作用，而且材料越厚，隔磁的效果越好。 什么是最强的磁铁？ 目前最高性能的磁铁是稀土类磁铁，而在稀土磁铁中钕铁硼是最强力的磁铁。但在200摄氏度以上的环境中，钐钴是最强力的磁铁。 怎样来定义磁铁的性能？ 主要有如下3个性能参数来确定磁铁的性能： 剩磁Br :永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后，所保留的Br称为剩余磁感应强度。 矫顽力Hc:使磁化至技术饱和的永磁体的B降低到零，所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力，简称为矫顽力 磁能积BH:代表了磁铁在气隙空间（磁铁两磁极空间）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的Bm和Hm的乘积，因此称为磁能积。 磁场:对磁极产生磁作用的空间为磁场 表面磁场:永磁体表面某一指定位置的磁感应强
非铁磁性物质的μ近似等于μ0。而铁磁性物质的磁导率很高，μ>>μ0。铁磁性材料的相对磁导率μr=μ/μ0如铸铁为200～400；硅钢片为7000～10000；镍锌铁氧体为10～1000；镍铁合金为2000；锰锌铁氧体为300～5000；坡莫合金为20000～200000。空气的相对磁导率为1.00000004；铂为1.00026；汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质，其相对磁导率都小于1，分别为0.999971、0.999974、0.99990、0.999979、0.999982。 铁粉心 磁导率10左右材料以优良的频率特性和阻抗特性良好的温度特性是雷 达和发射机滤波用电感器最佳材料； 磁导率33材料最适合在几十A到上百A的大电流逆变电感器，如果对体积和温升要求不高，可以使用其做频率底于 50KHz的开关电源输出电感器，APFC电感器； 磁导率75材料是做差模电感器和频率在20K左右的滤波电感器储能电感器的高性价比材料。 铁镍50 该材料最适合用做差模电感器但是价格很高，由于原来国内能做铁镍钼 的厂家做的铁镍钼性能很差，所以一些开关电源厂家和军工客户都使用 铁镍50材料做储能电感器，其实这是错误的选择，因为这种材料的损 耗仅好于铁粉心，是铁硅铝的2倍左右，是铁镍钼的三倍左右，但是该 材料同样磁导率下，直流叠加特性好于铁硅铝材料， 虽然它的Bs值达14000Gs，但是由于磁滞回线的形状不一样，所以它的 直流叠加特性并不好于铁镍钼材料（只是原来国内能做的厂家做的性能 较差）。 铁硅铝 高性价比材料，是铁粉心的替代品（不包括低磁导率铁粉心）。 铁镍钼
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磁性材料基础知识（入门） 磁性材料： 概述：磁性是物质的基本属性之一。磁性现象是与各种形式的电荷运动相关联的，由于物质 内部的电子运动和自旋会产生一定大小的磁场，因而产生磁性。一切物质都具有磁性。自然界的 按磁性的不同可以分为顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质，反铁磁性物质，以及亚铁磁性物 质，其中铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质，通常将这两类物质统称为磁性材料。 1.磁性材料的分类，性能特点和用途： 铁氧体磁性材料，一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物。他们大多具有亚铁磁性。特点：电阻率远比金属高，约为1-10（12次方）欧/厘米，因此涡损和趋肤效应小，适于高频使用。饱和磁化强度低，不适合高磁密度场合使用。居里温度比较低。 2 铁磁性材料： 指具有铁磁性的材料。例如铁镍钴及其合金，某些稀土元素的合金。在居里温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。 3 亚铁磁性材料： 指具有亚铁磁性的材料，例如各种铁氧体，在奈尔温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。 4 永磁材料： 磁体被磁化厚去除外磁场仍具有较强的磁性，特点是矫顽力高和磁能积大。可分为三类，金 属永磁，例，铝镍钴，稀土钴，铷铁硼等。 铁氧体永磁，例，钡铁氧体，锶铁氧体，其他永磁，如塑料等。 5软磁材料： 容易磁化和退磁的材料。锰锌铁氧体软磁材料，其工作频率在1K-10M之间。镍锌铁氧体软磁材料，工作频率一般在1-300MHZ
6.金属软磁材料： 同铁氧体相比具有高饱和磁感应强度和低的矫顽力，例如工程纯铁，铁铝合金，铁钴合金，铁镍合金等，常用于变压器等。 术语： 1 饱和磁感应强度：(饱和磁通密度)磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。在实际应用中，饱和磁感应强度往往是指某一指定磁场（基本上达到磁饱和时的磁场）下的磁感应强度。 2 剩磁感应强度：从磁性体的饱和状态，把磁场（包括自退磁场）单调的减小到0的磁感应强度。 3 磁通密度矫顽力，他是从磁性体的饱和磁化状态，沿饱和磁滞回线单调改变磁场强度，使磁感应强度B减小到0时的磁感应强度。 4 内禀矫顽力：从磁性体的饱和磁化状态使磁化强度M减小到0的磁场强度。 5 磁能积：在永磁体的退磁曲线上的任意点的磁感应强度和磁场强度的乘积。 6 起始磁导率：磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。 7 损耗角正切：他是串联复数磁导率的虚数部分与实数部分的比值，其物理意义为磁性材料在交 变磁场的每周期中，损耗能量与储存能量的2派之比。 8 比损耗角正切：这是材料的损耗角正切与起始导磁率的比值。 9 温度系数：在两个给定温度之间，被测的变化量除以温度变化量。 10 磁导率的比温度系数：磁导率的温度系数与磁导率的比值。 11 居里温度：在此温度上，自发磁化强度为零，即铁磁性材料（或亚磁性材料）由铁磁状态 （或亚铁磁状态）转变为顺磁状态的临界温度。
磁导率表示物质磁化性能的一个物理量，是物质中磁感应强度B与磁场强度H之比，又成为绝对磁导率。物质的绝对磁导率和真空磁导率（设为μ0=4*3.14*0.0000001H/m）比值称为相对磁导率，也就是我们一般意义上的磁导率。对于顺磁质μr＞1，对于抗磁质μr＜1，但它们都与1相差很小（例如铜的μr 与1之差的绝对值是0．94×10-5）。然而铁磁质的μr可以大至几万。 非铁磁性物质的μ近似等于μ0。而铁磁性物质的磁导率很高，μ>>μ0。铁磁性材料的相对磁导率μr=μ/μ0如铸铁为200～400；硅钢片为7000～10000；镍锌铁氧体为10～1000；镍铁合金为2000；锰锌铁氧体为300～5000；坡莫合金为20000～200000。空气的相对磁导率为1.00000004；铂为1.00026；汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质，其相对磁导率都小于1，分别为0.999971、0.999974、0.99990、0.999979、0.999982。 所以，铜虽然具有抗磁性，但相对磁导率也有0.99990;纯铁为顺磁性物质，其相对磁导率会达到400以上。所以用铜裹住铁并不能阻断磁力，而且是远远不能。在某些特殊情况下，铜的抗磁性就会表现出来，如规格很小的烧结钕铁硼磁体D3*0.8电镀镍铜镍后,磁通量会降低7-8%（当然，这个损失还包括倒角和镍层屏蔽导致的磁损）。 直截了当地讲，磁场无处不在，是不能阻断的。只不过各种物质导磁性有所差异，如空气、材料、铜、铝、橡胶、塑料等相对磁导率近似为1，它们对磁不感兴趣；而铁磁性材料如铸铁、铸钢、硅钢片、铁氧体、坡莫合金等材料具有良好的导磁性
磁性材料料基础知识培训 磁性材料： 概述：磁性是物质的基本属性之一。磁性现象是与各种形式的电荷运动相关联的，由于物质内部的电子运动和自旋会产生一定大小的磁场，因而产生磁性。一切物质都具有磁性。自然界的按磁性的不同可以分为顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质，反铁磁性物质，以及亚铁磁性物质，其中铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质，通常将这两类物质统称为磁性材料。 磁性材料的分类，性能特点和用途： 1铁氧体磁性材料，一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物。他们大多具有亚铁磁性。特点：电阻率远比金属高，约为1-10（12次方）欧/厘米，因此涡损和趋肤效应小，适于高频使用。饱和磁化强度低，不适合高磁密度场合使用。居里温度比较低。 2 铁磁性材料：指具有铁磁性的材料。例如铁镍钴及其合金，某些稀土元素的合金。在居里温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。 3 亚铁磁性材料：指具有亚铁磁性的材料，例如各种铁氧体，在奈尔温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。
4 永磁材料：磁体被磁化厚去除外磁场仍具有较强的磁性，特点是矫顽力高和磁能积大。可分为三类，金属永磁，例，铝镍钴，稀土钴，铷铁硼等。 铁氧体永磁，例，钡铁氧体，锶铁氧体，其他永磁，如塑料等。 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。 磁性材料是一种重要的电子材料。早期的磁性材料主要采用金属及合金系统，随着生产的发展，在电力工业、电讯工程及高频无线电技术等方面，迫切要求提供一种具有很高电阻率的高效能磁性材料。在重新研究磁铁矿及其他具有磁性的氧化物的基础上，研制出了一种新型磁性材料——铁氧体。铁氧体属于氧化物系统的磁性材料，是以氧化铁和其他铁族元素或稀土元素氧化物为主要成分的复合氧化物，可用于制造能量转换、传输和信息存储的各种功能器件。 铁氧体磁性材料按其晶体结构可分为：尖晶石型（MFe2O4）；石榴石型（R3Fe5O12）；磁铅石型（MFe12O19）；钙钛矿型（MFeO3）。