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  • 永磁体

    永磁体是指在开路状态下能长期保留较高剩磁的磁体。

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    基本概念/永磁体 编辑

    永磁体 永磁体

    能够长期保持其磁性的磁体称永久磁体。如天然的磁石(磁铁矿)和人造磁体(铝镍钴合金)等。磁体中除永久磁体外,也有需通电才有磁性的电磁体。永磁体也叫 硬磁体,不易失磁,也不易被磁化。但若永久磁体加热超过居里温度,或位于反向高磁场强度的环境下中,其磁性也会减少或消失。有些磁体具有脆性,在高温下可能会破裂。铝镍钴磁体的最高使用温度超过 540 °C(1,000 °F),钐钴磁体及铁氧体约为300 °C(570 °F),钕磁体及软性磁体约为140 °C(280 °F),不过实际数值仍会依材料的晶粒而不同。

    而作为导磁体和电磁铁的材料大都是软磁体。永磁体极性不会变化,而软磁体极性是随所加磁场极性而变的。他们都能吸引铁质物体,我们把这种性质叫磁性。

    形成/永磁体 编辑

    钢或其他材料能成为永磁体,就是因为它们经过恰当地处理、加工后,内部存在的不均匀性处于最佳状态,矫顽力最大。铁的晶体结构、内应力等不均匀性很小,矫顽力自然很小,使它磁化或去磁都不需要很强的磁场,因此,它就不能变成永磁体。通常把磁化和去磁都很容易的材料,称为“软”磁性材料。“软”磁性材料不能作永磁体,铁就属于这种材料

    就像你平时见到的那种带有磁性钢棒.永磁体是在外加磁场去掉后,仍能保留一定剩余磁化强度的物体。要使这样的物体剩余磁化强度为零,磁性完全消除,必须加反向磁场。使铁磁质完全退磁所需要的反向磁场的大小,叫铁磁质的矫顽力。钢与铁都是铁磁质,但它们的矫顽力不同,钢具有较大的矫顽力,而铁的矫顽力较小。这是因为在炼钢过程中,在铁中加了碳、钨、铬等元素,炼成了碳钢、钨钢、铬钢等。碳、钨、铬等元素的加入,使钢在常温条件下,内部存在各种不均匀性,如晶体结构的不均匀、内应力的不均匀、磁性强弱的不均匀等。这些物理性质的不均匀,都使钢的矫顽力增加。而且在一定范围内不均匀程度愈大,矫顽力愈大。但这些不均匀性并不是钢在任何情形下都具有的或已达到的最好状态,为使钢的内部不均匀性达到最佳状态,必须要进行恰当的热处理或机械加工。例如,碳钢在熔炼状态下,磁性和普通铁差不多;它从高温淬炼后,不均匀才迅速增长,才能成为永磁材料。若把钢从高温度慢慢冷却下来,或把已淬炼的钢在六、七百摄氏度熔炼一下,其内部原子有充分时间排列成一种稳定的结构,各种不均匀性减小,于是矫顽力就随之减小,它就不再成为永磁材料了。

    分类/永磁体 编辑

    第一大类是:合金永磁材料,包括稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B)、钐钴(SmCo)、铝镍钴(AlNiCo)

    第二大类是:铁氧体永磁材料(Ferrite)

    按生产工艺不同分为:烧结铁氧体、粘结铁氧体、注塑铁氧体,这三种工艺依据磁晶的取向不同又各分为等方性和异方性磁体。

    这些就是市面上的主要永磁材料,还有一些因生产工艺原或成本原因,不能大范围应用而淘汰,如Cu-Ni-Fe(铜镍铁)、Fe-Co-Mo(铁钴钼)、Fe-Co-V(铁钴钒)、MnBi(锰铋)

    应用/永磁体 编辑

    永磁体应用范围多种多样,其中包括电视机,扬声器,音响喇叭,收音机,皮包扣,数据线磁环,电脑硬盘,手机震动器等等。扬声器这类永磁体是利用通电线圈在磁场中运动的原理来发声。喇叭上的永磁体则是利用线圈中电流发生变化时,电流产生的磁场与之相作用,使得线圈和磁铁相对位置发生改变,带动喇叭上的纸盆发生振动,推动空气并传播这个振动,人耳从而听到声音。总之,永磁体在人们生活中无所不在,它方便了我们的生产生活。

    发展/永磁体 编辑

    从永磁材料的发展历史来看,十九世纪末使用的碳钢,磁能积(BH)max(衡量永磁体储存磁能密度的物理量)不足1MGOe(兆高奥),而国外批量生产的Nd-Fe-B永磁材料,磁能积已达50MGOe以上。这一个世纪以来,材料的剩磁Br提高甚小,能积的提高要归功于矫顽力Hc的提高。而矫顽力的提高,主要得益于对其本质的认识和高磁晶各向异性化合物的发现,以及制备技术的进步。

    二十世纪初,人们主要使用碳钢、钨钢、铬钢和钴钢作永磁材料。二十世纪三十年代末,AlNiCo永磁材料开发成功,才使永磁材料的大规模应用成为可能。五十年代,钡铁氧体的出现,既降低了永磁体成本,又将永磁材料的应用范围拓宽到高频领域。到六十年代,稀土钴永磁的出现,则为永磁体的应用开辟了一个新时代。

    1967年,美国Dayton大学的Strnat等,用粉末粘结法成功地制成SmCo5永磁体,标志着稀土永磁时代的到来。迄今为止,稀土永磁已经历第一代SmCo5,第二代沉淀硬化型Sm2Co17,发展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。

    此外,在历史上被用作永磁材料的还有Cu-Ni-Fe、Fe-Co-Mo、Fe-Co-V、MnBi、A1MnC合金等。这些合金由于性能不高、成本不低,在大多数场合已很少采用。而AlNiCo、FeCrCo、PtCo等合金在一些特殊场合还得到应用。目前Ba、Sr铁氧体仍然是用量最大的永磁材料,但其许多应用正在逐渐被Nd-Fe-B类材料取代。并且,当前稀土类永磁材料的产值已大大超过铁氧体永磁材料,稀土永磁材料的生产已发展成一大产业。

    相关文献

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    扩展阅读
    1永磁体
    2永磁材料

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