磁性材料及热处理技术

磁性材料是电力工业、电信工业、仪表和电子计算机工业、自动化控制技术中不可缺少的材料。磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料有磁性粉末、磁粉芯、软磁铁氧体、矩磁铁氧体、压磁铁氧体、微波铁氧体、正铁氧体和粉末硅钢等；硬磁材料有硬磁铁氧体、稀土钴硬磁、磁记录材料、微粉硬磁、磁性塑料等。用于制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。

磁性是物质的一种基本特性。当物质在外加磁场的作用下，将产生一定的磁感应。若磁场强度为H，单位为安倍每米（A/m）（旧单位为Oe=10³/4π·A/m），磁感应强度为B，单位为特斯拉T（旧单位为G=10^-4T），则两者关系为：

B=μH

式中 μ——磁导率，其单位为H/m（旧单位为G/Oe，折合成新单位H/m需乘

上1.25×10^-6）。

根据μ值的不同，可将材料分为以下几类：

抗磁性材料：μ略小于1G/Oe，受磁场微弱的排斥，如铜、锌、铝、铅等。

顺磁性材料：μ略大于1G/Oe，受磁场微弱的吸引，如碱土金属、碱金属等。

铁磁性材料：μ值极大，可达数万至数十万，并随外磁场强度的变化而异，磁化容易，易达到磁饱和，受磁场极大的吸引。属于这类的金属主要是铁、镍、钴及其合金等。

铁磁性材料在外加磁场作用下的磁化曲线如图18-1所示。

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图18-1 铁磁材料的磁化曲线

经退火后的磁性材料，在磁场中，当磁场强度H逐渐升高时，磁感应强度B按ABCD曲线上升，开始B值上升较快，近于线性关系，经过弯曲点B后，逐渐缓慢，至C点后，磁感应强度达到饱和，以后虽增加H值，B值并不增加。磁饱和点的磁场强度为H_s，饱和磁感应强度B_max为B_s，曲线ABCD为初始磁化曲线。

若逐步减少H值，B将沿CDEF曲线下降，出现磁滞现象。在H=0处，材料的磁感应强度B≠0，而为B_r，称为余磁。要使B_r消除，必须加负的磁场至F点，剩磁消失，B=0，此时H值为H_c，这一磁场强度称为矫顽力（或矫顽场）。进一步增加负H值，B将沿FG线变化至G点，磁感应强度又达饱和，B_max为B_s点。再度升高磁场，磁感应将沿GHID变化，这样CEFGIC组成了磁滞回线。

按H_c值的大小，将铁磁性材料分为硬磁材料和软磁材料。

硬磁材料H_c大，磁滞曲线面积大，见图18-2a；软磁材料的剩H_c小，磁滞曲线面积小，见图18-2b。两者具有不同的磁特性，应用于不同的场合。

图18-2 不同铁磁性材料的磁滞回线

a）硬磁材料 b）软磁材料图

磁化曲线中的μ值，随外加磁场强度变化而变化，其中两个μ值对磁性材料的应用有较大的意义，它们是：①起始磁导率μ₀：在起点O上的曲线斜率，表示H=0时的磁导率；②最大磁导率μ_max：为磁滞曲线上最大斜率，即曲线上B/H最大者。