永磁材料磁学基础

1、永磁材料磁学基础永磁材料磁学基础 潘仲彬潘仲彬2013年年3月月22日日SPINEL内内 容容v 磁基本参量磁基本参量技术磁化与反磁化技术磁化与反磁化过程过程v 矫顽力与矫顽力理论矫顽力与矫顽力理论v 磁性材料的稳定性磁性材料的稳定性v 永磁材料的基本要求永磁材料的基本要求v 提高永磁性能途径提高永磁性能途径SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁矩磁矩: :m= iS (Am2)磁矩是表示磁体本质的一个物理量。任何一个封闭的电磁矩是表示磁体本质的一个物理量。任何一个封闭的电流都具有磁矩流都具有磁矩=I=I S S。其方向与环形电流法线的方向一。其方向与环形电流法线的方向一致，其

2、大小为电流与封闭环形的面积的乘积致，其大小为电流与封闭环形的面积的乘积I IS S。磁偶极矩磁偶极矩:j:jm m= ml (Wb= ml (Wbm) , 其中其中m为磁偶极子的磁极强为磁偶极子的磁极强度度. . 两个磁极间作用力：两个磁极间作用力：F =F =（m m1 1m m2 2）/ /（4 40 r2) j jm m = = 0 m , , 其中其中0= 410-7 H/mSPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁化强度磁化强度 M M 定义为物质单位体积的磁矩：定义为物质单位体积的磁矩：VMnimi1m是一个面积为是一个面积为 s s 的电流为的电流为 i i 的环形电

3、的环形电流的磁矩。单位是流的磁矩。单位是 A Am2,m2,因此磁化强因此磁化强度的单位是度的单位是 A Am-1, m-1, 它和磁场强度它和磁场强度 H H 的单位是一样的的单位是一样的。磁极化强度磁极化强度 JmJm 定义为物质单位体积的磁偶极矩：定义为物质单位体积的磁偶极矩：VjJimimj jm m 是一个长度为是一个长度为 l l , , 磁荷为磁荷为qmqm的磁偶的磁偶极子，其单位是：极子，其单位是：WbWbm m，因此磁极化强，因此磁极化强度的单位是：度的单位是：WbWbm-2 (m-2 (和磁感应强度和磁感应强度 B B 单位单位 T T 一致一致) )两个物理量之间的关系为

4、：两个物理量之间的关系为：0JM SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁场强度（磁场强度（H H）：）：电流为电流为 I I 的电流在一个每米有的电流在一个每米有N N匝线圈的匝线圈的无限长螺旋管轴线中央产生的磁场强度无限长螺旋管轴线中央产生的磁场强度 H H 为：为： H H = n = n I I A/m A/m （安（安/ /米）米）无限长载流直导线的磁场强度无限长载流直导线的磁场强度 H H 为：为： H= I/（2r）磁感应强度磁感应强度( (B B ): ):物质在外磁场作用下，其内部原子磁矩的物质在外磁场作用下，其内部原子磁矩的有序排列还将产生一个附加磁场。在磁性

5、材料内部外加磁场有序排列还将产生一个附加磁场。在磁性材料内部外加磁场与附加磁场的和与附加磁场的和, ,单位为单位为T T（特斯拉）或（特斯拉）或Wb/mWb/m2 2。磁化强度磁化强度( (M M ): ):单位体积磁体内各磁畴磁矩的矢量和，单单位体积磁体内各磁畴磁矩的矢量和，单A/mA/mB B = = 0 (0 (H H+ +M) M) SI BSI B单位是单位是TT或或Wb/m2Wb/m2）B B = = 0 0 H H+4+4M) M) CGS BCGS B单位是高斯（单位是高斯（GaussGauss）SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁性材料的磁导率磁性材料的磁导

6、率( (): :定义为磁感应强度与磁场强度之比定义为磁感应强度与磁场强度之比 = =B B/ /H H 0 0 : : 真空磁导率真空磁导率; ; : : 绝对磁导率，单位为绝对磁导率，单位为 H/m H/m，r r: : 相对磁导率相对磁导率 r r = =/0 0 磁化率磁化率( (): :定义为磁化强度与磁场强度之比定义为磁化强度与磁场强度之比. . = = M M/ /H H 反映物质磁化的难易程度。反映物质磁化的难易程度。 SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量 当铁磁体由于磁化，在表面具有面磁极当铁磁体由于磁化，在表面具有面磁极( ( 荷荷 ) )或体磁或体磁( (

7、荷荷 ) )时，在铁磁体内将产生与磁化强度方向相反的退磁场时，在铁磁体内将产生与磁化强度方向相反的退磁场H Hd d。如如果磁化均匀，则退磁场也是均匀磁场，且与磁化强度成比例果磁化均匀，则退磁场也是均匀磁场，且与磁化强度成比例而方向相反，因此而方向相反，因此dHN M 退磁场退磁场N N 称作退磁因子称作退磁因子，它的大小与它的大小与M M无关，只依赖于样品的几无关，只依赖于样品的几何形状及所选取的坐标，一般情况下它是一个二阶张量。何形状及所选取的坐标，一般情况下它是一个二阶张量。这时磁性体内部的有效磁场为：这时磁性体内部的有效磁场为：effexdHHH SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基

8、础基本磁性参量 退磁场能：退磁场能：它是在磁化强度逐步增加的过程中逐步积累它是在磁化强度逐步增加的过程中逐步积累起来的，单位体积内起来的，单位体积内000ddJMdddFH JH M退磁场能退磁场能对于均匀材料制成的椭球样品，容易得出对于均匀材料制成的椭球样品，容易得出; ;20001d2MdFNM MNMN N 是磁化方向的退磁因子。对于非球形样品，沿不同方向是磁化方向的退磁因子。对于非球形样品，沿不同方向磁化时退磁场能大小不同，这种由形状造成的退磁场能随磁化时退磁场能大小不同，这种由形状造成的退磁场能随磁化方向的变化，通常也称磁化方向的变化，通常也称形状各向异性能形状各向异性能。退磁能的存

9、退磁能的存在是自发磁化后的强磁体出现磁畴的主要原因。在是自发磁化后的强磁体出现磁畴的主要原因。SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量静磁能：静磁能：强磁性物质的磁化强度与外磁场的相互作用能。强磁性物质的磁化强度与外磁场的相互作用能。静磁能静磁能 任何磁体被置于外磁场（稳恒磁场任何磁体被置于外磁场（稳恒磁场oror交变磁场）中交变磁场）中将处于磁化状态，此时磁体具有静磁能量将处于磁化状态，此时磁体具有静磁能量00cos mHUjHFVVJ HMMHH 说明：说明：（1 1）当）当 0 0，jmjm与与H H方向一致，方向一致，FHminFHmin 0MH0MH，处于处于能量最低状态

10、能量最低状态（2 2）当）当 逐渐增大时，需要外力来克服逐渐增大时，需要外力来克服磁场做功，磁体在磁场中的能量增加磁场做功，磁体在磁场中的能量增加（3 3）当）当 180 180 ，能量密度达到最大，能量密度达到最大值值 0MH0MHSPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁晶各向异性能磁晶各向异性能SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁晶各向异性能磁晶各向异性能：饱和磁化强度矢量在铁磁体中取不同方饱和磁化强度矢量在铁磁体中取不同方向而改变的能量。向而改变的能量。 只与磁化强度矢量在晶体中相对的取向有关。在易磁只与磁化强度矢量在晶体中相对的取向有关。在易磁化轴上，磁

11、晶各向异性能最小，化轴上，磁晶各向异性能最小，M Ms s与磁畴取向它最稳定。与磁畴取向它最稳定。sMHdMW0磁晶各向异性能磁晶各向异性能磁化功磁化功：铁磁体磁化时所需要的磁化能。铁磁体磁化时所需要的磁化能。 沿铁磁晶体不同的晶轴方向上，磁化到饱和时所需要沿铁磁晶体不同的晶轴方向上，磁化到饱和时所需要 的磁化能不同的磁化能不同。磁化功小的晶体方向称为易磁化方向，磁化功。磁化功小的晶体方向称为易磁化方向，磁化功大的晶体方向称为难磁化方向。大的晶体方向称为难磁化方向。SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁致伸缩：磁致伸缩：铁磁体在磁场中被磁化时，形状和尺寸都发生变铁磁体在磁场中被

12、磁化时，形状和尺寸都发生变化的现象。化的现象。LL磁致伸缩磁致伸缩磁致伸缩系数：磁致伸缩系数：原因原因：当原子磁矩有序排列时，电子间的相互作用导致原子：当原子磁矩有序排列时，电子间的相互作用导致原子间距的自发调整引起的。间距的自发调整引起的。磁致伸缩的四种表现：磁致伸缩的四种表现：线磁致线磁致伸缩伸缩体积磁致伸缩：体积磁致伸缩：铁磁体被磁化时其体积大小的相对变化。铁磁体被磁化时其体积大小的相对变化。纵向磁致伸缩纵向磁致伸缩：沿磁场方向尺寸大小的相沿磁场方向尺寸大小的相 对变化。对变化。横向磁致伸缩横向磁致伸缩：垂直于磁场方向尺寸大小垂直于磁场方向尺寸大小 的相对变化。的相对变化。SPINEL磁

13、学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁致伸缩效应与磁化过程有一定的联系：磁致伸缩效应与磁化过程有一定的联系：磁致伸缩磁致伸缩磁致伸缩的讨论将主要限于线磁致伸缩（简称为磁致伸缩）。磁致伸缩的讨论将主要限于线磁致伸缩（简称为磁致伸缩）。磁弹性能：磁弹性能：2sin23sE 磁致伸缩效应将使材料内部产生拉（或压）应力，因而产生磁致伸缩效应将使材料内部产生拉（或压）应力，因而产生磁弹性能。磁弹性能。SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁磁畴畴：未加磁场时铁磁体内部已经到饱未加磁场时铁磁体内部已经到饱和状态的小区和状态的小区域域。磁畴结构包括磁畴和畴壁两部分。磁畴磁畴结构包括磁畴和畴壁

14、两部分。磁畴的体积为的体积为1010-1-11010-6-6cmcm3 3。畴壁是指磁。畴壁是指磁畴交界处原子磁矩方向逐渐转变的过畴交界处原子磁矩方向逐渐转变的过渡层渡层特征：特征：磁矩同方向。磁矩同方向。磁畴壁与磁畴能磁畴壁与磁畴能磁磁畴壁畴壁：相邻磁畴的界限。相邻磁畴的界限。180180畴、畴、9090畴畴SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量磁畴壁的种类磁畴壁的种类1809090（a a）（b b）（c c）畴壁布洛赫(Bloch)磁畴壁奈耳（Neel）磁畴壁畴壁两侧的原子磁矩的旋转平面与畴壁平面平行，两个畴的磁化方向相差180 畴壁内原子磁矩的旋转平面与两磁畴的磁矩在同一

15、平面平行于界面SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量它表示它表示磁场强度磁场强度H H与所感生的与所感生的B B或或M M之间的关系（非线性）之间的关系（非线性）O O点：点：H H0 0、B B0 0、M M0 0，磁中性或原始退磁状态磁中性或原始退磁状态OAOA段：近似线性，起始磁化阶段段：近似线性，起始磁化阶段ABAB段：较陡峭，表明急剧磁化段：较陡峭，表明急剧磁化HHmHHmHHm后，后，M M逐渐趋于一定值逐渐趋于一定值MSMS（饱和磁化强度），而（饱和磁化强度），而B B则仍不断增大则仍不断增大( (原因原因? ?) )由由B BH H（M MH H）曲线可求）曲线可

16、求出出 或或 SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量从饱和磁化状态开始，再使磁场从饱和磁化状态开始，再使磁场H H减小，减小，B B或或M M不再沿原始曲线不再沿原始曲线返回。当返回。当H H0 0时，仍有一定的时，仍有一定的剩磁剩磁BrBr或或MrMr。为使为使B B（M M）趋于零，需反向趋于零，需反向加一磁场，此时加一磁场，此时H=HH=Hc c称为称为矫矫顽力顽力。B BH HC C ：使：使B B0 0的的H Hc c ( (磁感矫顽磁感矫顽力）。力）。M MH HC C ： M M0 0时的时的H Hc c（内禀矫（内禀矫顽力）顽力） 一般一般| | B BH HC

17、C | | | | M MH HC C | |SPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量NOTE:NOTE: Hc Hc是表征材料在是表征材料在磁化后保持磁化状态的能力磁化后保持磁化状态的能力。通常以通常以HcHc划分软磁、永磁、半永磁材料：划分软磁、永磁、半永磁材料：软磁软磁硬磁硬磁半硬磁半硬磁之间介于mAmAmABB/1010/108108/10810853532CCHHSPINEL磁学基础基本磁性参量磁学基础基本磁性参量 H H从正的最大到负的最大，再回到正的最大时，从正的最大到负的最大，再回到正的最大时，BHBH或或 MHMH形成一封闭的曲线形成一封闭的曲线磁滞回线磁滞回线。

18、（磁材的重要特性之。（磁材的重要特性之一一) ) 磁滞回线的第二象限为磁滞回线的第二象限为退磁曲线退磁曲线（依据此考察永磁材（依据此考察永磁材料性能），退磁曲线上每一点所对应的料性能），退磁曲线上每一点所对应的B B和和H H的乘积的乘积BHBH为磁能为磁能积，表征永磁材料中能量大小。积，表征永磁材料中能量大小。 最大磁能积最大磁能积(BH)(BH)maxmax 是永磁是永磁的重要特性参数之一。的重要特性参数之一。SPINEL技术磁化与反磁化过程技术磁化与反磁化过程技术磁化的本质：技术磁化的本质：外加磁场对磁畴的作用过程即外加磁场外加磁场对磁畴的作用过程即外加磁场把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场

19、方向（和）或近似外磁把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场方向（和）或近似外磁场方向的过程。场方向的过程。磁化过程：磁化过程：磁性材料受外磁场作用，发生磁畴转动或畴壁磁性材料受外磁场作用，发生磁畴转动或畴壁位移，原有磁畴消失，代之以新的磁畴结构，使材料从磁位移，原有磁畴消失，代之以新的磁畴结构，使材料从磁中性状态变到所有磁畴都取外磁场方向的磁饱和状态过程，中性状态变到所有磁畴都取外磁场方向的磁饱和状态过程，称之为称之为磁化过程。磁化过程。反之，从磁饱和状态回到退磁状态的过反之，从磁饱和状态回到退磁状态的过程称为程称为反磁化过程。反磁化过程。技术磁化过程的描述：磁化曲线与磁滞回线。技术磁化过程的描述：磁

20、化曲线与磁滞回线。技术磁化与反磁化技术磁化与反磁化过程过程由由C C点的磁化状态（点的磁化状态（+MS+MS）到）到CC点的磁化状态（点的磁化状态（-MS-MS），称为反磁化过程。），称为反磁化过程。与反磁化过程相对应的与反磁化过程相对应的B BH H或或M MH H曲线称为曲线称为反磁化曲线反磁化曲线 。两条反磁化曲线两条反磁化曲线组成的闭合回线为组成的闭合回线为磁滞回线。磁滞回线。（I I）区：晶粒的磁矩转动到最靠近外）区：晶粒的磁矩转动到最靠近外磁场的易磁化方向；也可能产生新的反磁场的易磁化方向；也可能产生新的反磁化畴。磁化畴。（IIII）区：可能是磁矩的转动过程；也）区：可能是磁矩的转

21、动过程；也可能是畴壁的小巴克豪森跳跃；也可能可能是畴壁的小巴克豪森跳跃；也可能产生新的反磁化畴。产生新的反磁化畴。（IIIIII）区：不可逆的大巴克豪森跳跃。）区：不可逆的大巴克豪森跳跃。（IVIV）区：磁矩转动到反磁化场方向的）区：磁矩转动到反磁化场方向的过程。过程。对于单畴体或单畴体的集合体，其磁化与反磁化过程都是对于单畴体或单畴体的集合体，其磁化与反磁化过程都是磁矩的可逆与不可逆的转动过程，而不存在壁移过程。磁矩的可逆与不可逆的转动过程，而不存在壁移过程。铁磁材料的基本磁化曲线铁磁材料的基本磁化曲线技术磁化与反磁化技术磁化与反磁化过程过程磁化的三个阶段在第 I 阶段，外磁场H 较小，磁感

22、应强度B 和磁化强度M 随H 增大缓慢上升，B 与H 基本上是线性关系，磁化是可逆的。称为起始磁化阶段起始磁化阶段。在这一阶段，与外磁场方向成锐角的磁畴能量低，磁畴扩大；而与外磁场成钝角的磁畴缩小。磁畴大小的变化通过磁畴壁的迁移实现。在第 II 阶段：随H 增大，B 和H 都迅速增大， 增加很快，并出现最大值。这个阶段是不可逆的，去掉外磁场还保留部分磁化。技术磁化与反磁化技术磁化与反磁化过程过程在第 III 阶段：随H 进一步增大，B 和M 逐渐变缓， 变小，并趋向于 0。当磁场强度达到Hs 时达到磁饱和，这时随着H 增大，M 不变。称为饱和磁化阶段饱和磁化阶段。在第二阶段磁畴壁随磁畴的增大而

23、快速移动，称磁畴壁跳跃（巴克豪生跳跃）。与磁场夹角比较大的难磁化磁畴转向夹角较小的易磁化方向。当磁场增大到很大时，所有自旋磁矩通过磁畴壁的跳动来实现，转动到与磁畴成最小夹角的易磁化方向。在这一阶段发生磁畴转动。磁畴由易磁化方向转动到与外磁场一致的方向。这时去除外磁场，磁畴由与外磁场一致的方向转动到易磁化方向。技术磁化与反磁化技术磁化与反磁化过程过程技术磁化与反磁化技术磁化与反磁化过程过程2 2）技术磁化的两种机制）技术磁化的两种机制畴壁的迁移磁化（壁移磁化）畴壁的迁移磁化（壁移磁化）磁畴的旋转磁化（畴转磁化）磁畴的旋转磁化（畴转磁化）MsHMsH易轴方向0壁移磁化转动磁化技术磁化与反磁化技术磁

24、化与反磁化过程过程技术磁化与反磁化技术磁化与反磁化过程过程SPINEL技术磁化与反磁化技术磁化与反磁化过程过程磁能积磁能积（BHBH） ：磁铁在气隙空间所建立的磁能量密度。磁铁在气隙空间所建立的磁能量密度。永磁体均在开路状态下使用，作为磁场源或动作源。主要作用永磁体均在开路状态下使用，作为磁场源或动作源。主要作用是在磁铁的两磁极空间是在磁铁的两磁极空间( (或称空气隙或称空气隙) )产生磁场产生磁场HgHg。HgHg=(=(BmHmVmBmHmVm/ /0Vg0Vg)1/2 )1/2 式中式中VmVm、BmBm和和HmHm分别是磁铁的体积、磁感强度和磁场强度，分别是磁铁的体积、磁感强度和磁场强

25、度，VgVg、HgHg是气隙的体积和磁场强度。磁场强度（是气隙的体积和磁场强度。磁场强度（ HgHg）除与磁体的体）除与磁体的体积及气隙体积有关外，主要取决于磁体的积及气隙体积有关外，主要取决于磁体的磁能积磁能积（BHBH） 。最大磁能积最大磁能积（BHBH）maxmax：退磁曲线上磁能积最大的一点，工程应退磁曲线上磁能积最大的一点，工程应用中通常将用中通常将(BH)max(BH)max称为磁能积。称为磁能积。SPINEL磁性的分类磁性的分类 抗磁性抗磁性 顺磁性顺磁性 反铁磁性反铁磁性铁磁性铁磁性亚铁磁性亚铁磁性弱磁性弱磁性强磁性强磁性SPINEL磁性的分类磁性的分类SPINEL矫顽力与矫顽

26、力理论矫顽力与矫顽力理论铁磁体内部的应力铁磁体内部的应力阻碍畴壁运动。阻碍畴壁运动。材料内部周期性分布的内应力对材料内部周期性分布的内应力对180180畴壁位移的公式：畴壁位移的公式：SMC0SSMC0SLHMHML （L时） 当应力波长当应力波长L L与畴壁与畴壁 相当时，有最大的矫顽力。相当时，有最大的矫顽力。 由于材料的内应力不可能超过其断裂强度，因此通过提由于材料的内应力不可能超过其断裂强度，因此通过提高内应力来提高矫顽力是有限的。高内应力来提高矫顽力是有限的。 该理论适于描述软磁合金的矫顽力。该理论适于描述软磁合金的矫顽力。 为降低软磁合金的矫顽力，应设法降低材料内部的内应为降低软磁

27、合金的矫顽力，应设法降低材料内部的内应力，同时应选择磁致伸缩系数力，同时应选择磁致伸缩系数 S S低的材料（最好低的材料（最好 S S0 0 ）。）。当当 S S很大时，只要微小的内应力都会引起矫顽力的提高。很大时，只要微小的内应力都会引起矫顽力的提高。SPINEL 矫顽力的掺杂理论矫顽力的掺杂理论畴壁位移的矫顽力公式：畴壁位移的矫顽力公式：3 21MC0S3 21MC0SKRH2MKH2MR（R时）当掺杂物半径当掺杂物半径R R与畴壁与畴壁 相当时，有最大的矫顽力。相当时，有最大的矫顽力。该理论适于描述约该理论适于描述约101-2A/m101-2A/m数量级的矫顽力。数量级的矫顽力。合金靠析

28、出周期性分布的非铁磁性掺杂物来阻碍畴壁位移。合金靠析出周期性分布的非铁磁性掺杂物来阻碍畴壁位移。SPINEL 矫顽力的缺陷理论（钉扎理论）矫顽力的缺陷理论（钉扎理论）v晶体中的点缺陷（如空位、错位原子）、线缺陷晶体中的点缺陷（如空位、错位原子）、线缺陷（如位错）、面缺陷（如晶界、亚晶界、相界、反（如位错）、面缺陷（如晶界、亚晶界、相界、反相畴边界、堆垛层错和孪晶界等）和体缺陷（如空相畴边界、堆垛层错和孪晶界等）和体缺陷（如空洞、大块掺杂物等）与畴壁存在相互作用。洞、大块掺杂物等）与畴壁存在相互作用。v若缺陷处的若缺陷处的K K1 1或或A A比非缺陷区的比非缺陷区的K K1 1或或A A小时，

29、则缺陷小时，则缺陷区的畴壁能比非缺陷区的畴壁能低，在平衡态时，区的畴壁能比非缺陷区的畴壁能低，在平衡态时，畴壁位于缺陷处。即畴壁与缺陷是相互吸引的，缺畴壁位于缺陷处。即畴壁与缺陷是相互吸引的，缺陷对畴壁起钉扎作用。陷对畴壁起钉扎作用。v缺陷对畴壁的钉扎作用与畴壁厚度有关。缺陷对畴壁的钉扎作用与畴壁厚度有关。SPINEL磁性材料的稳定性磁性材料的稳定性 衡量磁性材料的磁参量随外界因素作用产生的变化，主要衡量磁性材料的磁参量随外界因素作用产生的变化，主要考虑考虑B Br r和和H Hc c。v（1 1）温度稳定性：磁性能随温度的变化。）温度稳定性：磁性能随温度的变化。v（2 2）时间稳定性：在某一

30、特定工作环境下长期工）时间稳定性：在某一特定工作环境下长期工 作过程中磁性随时间的变化。作过程中磁性随时间的变化。 v（3 3）化学稳定性：在腐蚀介质的环境中磁性随时）化学稳定性：在腐蚀介质的环境中磁性随时 间的变化。间的变化。性能不稳性能不稳定的原因定的原因磁畴结构变化磁畴结构变化引起的磁时效引起的磁时效可逆，再次充磁时材可逆，再次充磁时材料能恢复原来的磁性料能恢复原来的磁性显微组织变化引显微组织变化引起的组织时效起的组织时效不可逆不可逆 SPINEL永磁材料的基本要求永磁材料的基本要求v（1 1）剩余磁感应强度强度）剩余磁感应强度强度BrBr要高要高v（2 2）矫顽力）矫顽力HcHc要高要

31、高v（3 3）最大磁能积（）最大磁能积（BHBH）maxmax要高要高v（4 4）从实用角度考虑，材料稳定性要高）从实用角度考虑，材料稳定性要高所谓永磁材料，所谓永磁材料，是指材料被外磁场磁化以后，去掉是指材料被外磁场磁化以后，去掉磁场仍保持着较强的剩磁的磁性材料。磁场仍保持着较强的剩磁的磁性材料。SPINEL提高永磁性能途径提高永磁性能途径 永磁材料磁性的优劣主要由最大磁能积永磁材料磁性的优劣主要由最大磁能积（BHBH）maxmax判定，而（判定，而（BHBH）maxmax又取决于又取决于BrBr、HcHc及隆起度及隆起度w w。 一般一般BrBr变化范围小，如由变化范围小，如由0.20.2

32、至至1.5T,1.5T,仅相差约仅相差约8 8倍倍; ;而而HcHc变化范围大变化范围大, ,如由如由4 410103 3至至8 810103 3安安/ /米米, ,相相差差200200倍倍, , w w可在可在0.0250.850.0250.85间变化。间变化。SPINEL提高永磁性能途径提高永磁性能途径一、剩磁一、剩磁BrBr提高提高M MS S (M (MS S由成分决定）由成分决定）对于成分给定的永磁材料，提高对于成分给定的永磁材料，提高Br/BsBr/Bs的的比值比值v定向结晶定向结晶 （铝镍钴系列）（铝镍钴系列）v磁场热处理磁场热处理 （铝镍钴系列）（铝镍钴系列）v磁场成型磁场成型

33、 v结晶定向、磁畴定向结晶定向、磁畴定向SPINEL提高永磁性能途径提高永磁性能途径SPINEL提高永磁性能途径提高永磁性能途径二、矫顽力二、矫顽力Hc Hc 不可逆壁移不可逆壁移 磁畴内磁化矢量的不可逆转动磁畴内磁化矢量的不可逆转动v是使残余磁感应强度变为零时所需的反向磁场的大小，主要是使残余磁感应强度变为零时所需的反向磁场的大小，主要依赖增加畴壁位移和畴转的阻力增大依赖增加畴壁位移和畴转的阻力增大HcHc值。值。v如果如果HcHc是由壁移机制决定的，可在合金内增加应力梯度及非是由壁移机制决定的，可在合金内增加应力梯度及非磁性相来增加磁性相来增加HcHc。这种机制只能获得较低的。这种机制只能获得较低的HcHc值。值。v若若HcHc是由畴转过程决定的，则磁畴在不可逆转动过程中受