广东工业大学-材料与能源学院-磁滞回线01--陈允至

1、材料工程 陈允至磁化曲线与磁滞回线1背景材料磁性材料应用很广，从长用的永久磁铁、变压器铁芯，到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用。磁滞回线和磁化曲线反映了磁性材料磁特性的主要特征。用示波器法测量铁磁材料的磁特性是磁测量的基本方法之一，它具有直观、方便、迅速以及能够在不同的磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）测量的优点，适用于一般工厂快速检测和对成品进行分类。Concept (概念)磁化曲线是表示物质中的磁场强度H与所感应的磁感应强度B或磁化强度M之间的关系。磁滞回线表示磁场强度周期性变化时，强磁性物质磁滞现象的闭合磁化曲线。“”注：在这里输入引用说明将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进

2、行磁化.当磁场强度 H 由零增加时, 磁感应强度 B 由零开始增加。H 继续增加，B 增加缓慢，这个过程的 B H 曲线称为起始磁化曲线，如图 71 中的 oa 段所示。当磁场强度 H 减小，B 也跟着减小，但不按起始磁化曲线原路返回，而是沿另一条曲线（图 71 中）ab 段下降，当 H 返回到零时，B 不为零，而保留一定的值B r，即铁磁材料仍处于磁化状态，通常Br称为磁材料的剩磁。将磁化场反向，使磁场强度负向增加，当 H 达到某一值 Hc 时，铁磁材料中的磁感应强度才为零，这个磁场强度H c 称为磁材料的矫顽力。继续增加反向磁场强度，磁感应强度 B 反向增加。如图 71cd 段所示当磁场强

3、度由 Hm增加到Hm 时，其过程与磁场强度从Hm 到 Hm过程类似。这样形成一个闭合的磁滞回线。a矫顽力的大小反映了铁磁材料保存剩磁状态的能力。正是按矫顽力的大小把铁磁质分成硬磁材料和软磁材料。正常磁滞回线的回线形状与原点是对称的，或称S型回线。磁滞回线是铁磁性物质和亚铁磁性物质的一个重要的特征，顺磁性和抗磁性物质（如铂、铝、氧）则不具有这一现象。5逐渐增加Hm值，可以得到一系列的逐渐增大的磁滞回线，如图 72 所示。把原点与每个磁滞回线的顶端 a 1 ，a 2 ，a 3 ，a 4 连接起来即得到基本磁化曲线。如图 72 中 oa 段所示。当 H m 增加到一定程度时，磁滞回线两端较平，即.H

4、 增加，B 增加很小，在此时附近铁磁材料处于饱和状态。基本磁化曲线上的点与原点连线的斜率称为磁导率,=B/H在给定磁场强度条件下表征单位 H 所激励出的磁感应强度B，直接表示材料磁化性能强弱。从磁化曲线上可以看出磁导率并不是常数。当铁磁材料处于磁饱和状态时，磁导率减小较快。曲线起始点对应的磁导率称为初始磁导率。磁导率的最大值称为最大磁导率。这两者反映H 曲线的特点。如图 73 所示。7在铁磁质中存在许多自发地饱和磁化的小区域，每个这样的小区域，相当于自发磁化的小永磁体，具有相当大的磁距，这些小区域称为磁畴！磁畴的形成是由于电子间的“交换作用”，使相邻原子的电子字旋磁距自发有序地排列整齐，或者说

5、，与电子自旋运动等效的分子电流按一定方向排列整齐。在没有外磁场作用时，各磁畴其分子电流的取向则是完全混乱，相互抵消，铁磁质的总磁距为零，因此，对外不表现磁性。WC-Co硬质合金的磁导率()不是一个常数，随磁场强度的改变而改变，因此，硬质合金的磁化强度随磁场强度的变化是一条曲线，称为磁化曲线。当磁场强度从零逐渐增大时，磁畴在磁场作用下，迅速沿外磁场方向排列，磁化强度也逐渐增大。磁场强度越大，磁畴排列越整齐，磁化强度也越大。8Application (应用)磁滞回线所包围的面积，表示铁磁物质磁化循环一周所需消耗的能量，这部分能量往往转化为热能而被消耗掉。铁磁质的M、B和H之间的关系不仅不是线性的，而且不是单值的。亦即对于一个确定的H，M、B的值不能唯一确定，同时还与磁化历史有关。不同的铁磁质有不同形状的磁滞回线，不同形状的磁滞回线有不同的应用。例如永磁材料要求矫顽力大，剩磁大；软磁材料要求矫顽力小；记忆元件中的铁心则要求适当低的矫顽力。为了满足生产、科研中新技术的需要就要研制新的铁磁材料使它们的磁滞回线符合应用的要求。磁滞回线为选材提供了依据。由于BH磁滞回线所围