铁磁性材料的磁性能优化技术

（1）铁磁性物质的磁化

在铁磁性物质内部存在许多体积约10 -9cm3 的磁化小区域，称为磁畴。在没有外磁场作用时，这些磁畴的排列是无序的，它们所产生的磁场的平均值几乎等于零，对外不显示磁性，如图5.1.1 （a）所示。但是，在一定的外磁场作用下，这些磁畴将转向外磁场方向，呈有序排列，如图5.1.1（b）所示，显示出很强的磁性，形成磁化磁场，从而使铁磁性物质内的磁感应强度B大大增强，这就是铁磁性物质在外磁场作用下产生的磁化现象。

非磁性材料内没有磁畴结构，所以不具有磁化特性。

图5.1.1　铁磁性物质的磁化

（2）高导磁性

磁化现象使铁磁性材料具有高导磁性能，其磁导率很大，是工业生产中制造电机、电器与电工仪表的主要材料。利用铁磁性物质的高导磁性，可用较小的励磁电流产生足够大的磁通，如优质的铁磁性物质可使相同容量的变压器或电动机的质量和体积大大减小。

（3）磁饱和性

铁磁性材料还具有磁饱和性。此特点充分反映在它的B-H 曲线或磁化曲线上。如图5.1.2所示，由曲线可知，B-H 关系是非线性的，当H 较小时，B 增长很快，如曲线的Oa 段，随后B 的增长就逐渐缓慢了；过了b 点后，即便H（或I）增加很大，B（或φ）的数值几乎不再增长，即进入饱和状态。

图5.1.2　磁化曲线

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图5.1.3　铁磁性物质的磁滞回线

（4）磁滞性

磁滞性表现在铁磁性物质在交变磁场中反复磁化时，磁感应强度B 的变化总是滞后于磁场强度H 的变化，如图5.1.3 所示。当H 减小时，B 也随之减小，但当H=0 时，B 并未能回到0 值，而是等于B，B 称为剩磁。若要使B 等于0（去掉剩磁），则应使铁磁性材料反向磁化，即施加一反向磁场强度（ -HC），HC 称为矫顽力。由于B=f（H）回线表现了铁磁材料的磁滞性，故称为磁滞回线。

磁滞性是由于分子热运动所产生的。在交变磁化过程中，磁畴在外磁场作用下不断转向，但它的分子热运动又阻止其转向。故磁畴的转向总是跟不上外加磁场的变化，从而产生了磁滞现象。

（5）铁磁性物质的分类和用途

不同的铁磁性物质具有不同的磁滞回线，其剩磁和矫顽力也不同，故具有不同的用途。

1）软磁性材料

软磁性材料的磁滞回线窄，剩磁及矫顽力小，磁滞损耗小，磁导率高，容易被磁化，但去掉外磁场后，磁性大部分消失。如硅钢、铸铁、铸钢、电工钢、坡莫合金、铁氧体等都属于软磁性材料，常被用来制造变压器、交流电机和各种继电器的铁芯等。

2）硬磁性材料

硬磁性材料的磁滞回线较宽，剩磁及矫顽力大，须用较强的外磁场才能使之磁化，但去掉外磁场后，磁性不易消失，将保留下很强的剩磁。如碳钢、钴钢、铝镍钴合金、钕铁硼等都属于硬磁性材料，适用于制造永久磁铁、磁电式仪表、永磁式扬声器、耳机中的永久磁铁和小型直流电机中的永磁磁极等。

3）矩磁性材料

矩磁性材料的磁滞回线几乎成矩形，矫顽力小，剩磁大，易磁化，并且去掉外磁场后，磁性不易消失，将保留很强的剩磁。如镁锰铁氧体及锂锰铁氧体等，适用于存储与记录信号，用来制作记忆元件，比如计算机内部存储器的磁芯和外部设备中的磁鼓、磁带及磁盘等。