磁铁的知识经验

时间：2024-03-08 16:15:47 好文我要投稿

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关于磁铁的知识经验

　　古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头，称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。经过千百年的发展，今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果，而且还可以提高磁力。在18世纪就出现了人造的磁铁，但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢，直到20世纪20年代制造出铝镍钴(Alnico)。随后，20世纪50年代制造出了铁氧体(Ferrite),70年代制造出稀土磁铁[RareEarthmagnet包括钕铁硼(NdFeB)和钐钴(SmCo)]。至此，磁学科技得到了飞速发展，强磁材料也使得元件更加小型化。

关于磁铁的知识经验

　　什么是磁化(取向)方向?

　　大多数磁性材料可以沿同一方向充磁至饱和，这一方向叫做“磁化方向”(取向方向)。没有取向方向的磁铁(也叫做各向同性磁铁)比取向磁铁(也叫各向异性磁铁)的磁性要弱很多。

　　什么是标准的“南北极”工业定义?

　　“北极”的定义是磁铁在随意旋转后它的北极指向地球的北极。同样，磁铁的南极也指向地球的南极。在没有标注的情况下如何辨别磁铁的北极?

　　很显然只凭眼睛是无法分辨的。可以使用指南针贴近磁铁，指向地球北极的指针会指向磁铁的南极。

　　如何安全的处理和存放磁铁?

　　要始终十分小心，因为磁铁会自己吸附到一起，可能会夹伤手指。磁铁相互吸附时也有可能会因碰撞而损坏磁铁本身(碰掉边角或撞出裂纹)。

　　将磁铁远离易被磁化的物品，如软盘，信用卡，电脑显示器，手表，手机，医疗器械等。磁铁应远离心脏起搏器。

　　较大尺寸的磁铁，每片之间应加塑料或硬纸垫片以保证可以轻易地将磁铁分开。磁铁应尽量存放在干燥，恒温的环境中。

　　如何做到隔磁?

　　只有能吸附到磁铁上的材料才能起到隔断磁场的作用，而且材料越厚，隔磁的效果越好。什么是最强的磁铁?

　　目前最高性能的磁铁是稀土类磁铁，而在稀土磁铁中钕铁硼是最强力的磁铁。但在200摄氏度以上的环境中，钐钴是最强力的磁铁。

　　怎样来定义磁铁的性能?

　　主要有如下3个性能参数来确定磁铁的性能：

　　剩磁Br:永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后，所保留的Br称为剩余磁感应强度。

　　矫顽力Hc:使磁化至技术饱和的永磁体的B降低到零，所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力，简称为矫顽力

　　磁能积BH:代表了磁铁在气隙空间(磁铁两磁极空间)所建立的磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量。由于这项能量等于磁铁的Bm和Hm的乘积，因此称为磁能积。磁场:对磁极产生磁作用的空间为磁场

　　表面磁场:永磁体表面某一指定位置的磁感应强

　　铁氧体磁性材料

　　一种复合氧化物烧结体非金属磁性材料。在电性上属于半导体范畴，所以又称磁性半导体。磁铁矿(主要成分是Fe3O4)是一种最简单的铁氧体。国际上早在20世纪初已合成铁氧体，在30年代，法、日、德、荷相继进行了系统研究。荷兰从1946年就开始铁氧体软磁材料工业生产。中国在1956年前后开始铁氧体的工业生产。铁氧体已在通信广播、计算技术、自动控制、雷达导航、宇宙航行、卫星通信、仪表测量、印刷显示、污染处理、生物医学、高速运输等方面广泛应用。

　　铁氧体是由铁和其他一种或多种金属组成的复合氧化物。如尖晶石型铁氧体的化学式为MeFe2O4或MeO·Fe2O3，其中Me是离子半径与二价铁离子(Fe2+)相近的二价金属离子(如Mn2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Co2+等)或平均化学价为二价的多种金属离子组。铁氧体分软磁铁氧体和永磁铁氧体。

　　软磁铁氧体有锰铁氧体(MnO·Fe2O3)、锌铁氧体(ZnO·Fe2O3)、镍锌铁氧体(Ni-Zn·Fe2O4)、锰镁锌铁氧体(Mn-Mg-Zn·Fe2O4)等单组分或多组分铁氧体。电阻率比金属磁性材料大得多，而且有较高的介电性能，因此出现兼有铁磁性和铁电性以及铁磁性和压电性的铁氧体。在高频下具有比金属磁性材料(包括铁镍合金、铝硅铁合金)高得多的磁导率，适用于几千赫到几百兆赫频率下工作。加工铁氧体属于一般陶瓷工艺，因而工艺简单，且节省大量贵金属，成本低。铁氧体的饱和磁通密度Bs低，通常只有铁的1/3～1/5。铁氧体在单位体积中储存的磁能低，限制了它在要求有较高磁能密度的低频、强电和大功率领域中的应用。它较适于高频小功率，弱电场合中应用。镍锌铁氧体可用作收音机里的天线磁棒和中频变压器磁心，锰锌铁氧体可用作电视接收机中的行输出变压器铁心。此外，软磁铁氧体还用于通信线路中的增感器及滤波器的磁心等。近年来还应用作高频磁记录换能器(磁头)。

　　永磁铁氧体有钡铁氧体(BaO·6Fe2O3)和锶铁氧体(SrO·6Fe2O3)。电阻率高，属于半导体类型，故涡流损耗小，矫顽力大，能有效地应用在大气隙的磁路中，特别适于作小型发电机和电动机的永磁体。它不含有贵金属镍、钴等，原材料来源丰富，工艺不复杂，成本低，可代替铝镍钴永磁体。它的最大磁能积(B+H)m较低，因此在相等磁能的情况下，比金属磁体体积大。它的温度稳定性差，质地较脆、易碎，不耐冲击震动，不宜作测量仪表及有精密要求的磁性器件。永磁铁氧体产品主要为各向异性系列。它们可用于制作永磁点火电机、永磁电机、永磁选矿机、永磁吊头、磁推轴承、磁分离器、扬声器、微波器件、磁疗片、助听器等。

　　永磁材料

　　(这里主要介绍钕铁硼)

　　一、分类及性质

　　永磁材料主要有铝镍钴(AlNiCo)系金属永磁，第一代SmCo5永磁体(称为1:5型钐钴合金)，第二代Sm2Co17(称为2:17型钐钴合金)永磁体，第三代稀土永磁合金NdFeB(称作钕铁硼合金)。随着科学技术的发展，钕铁硼永磁材料的性能不断提高，应用领域不断扩大。高磁能积(50兆高奥≈400kJ/m3)、高矫顽力(28EH、32EH)和高使用温度(240C)的烧结钕铁硼已产业化生产。钕铁硼永磁铁的主要原材料有稀土金属钕(Nd)32%、金属元素铁(Fe)64%和非金属元素硼(B)1%(少量添加镝(Dy)、铽(Tb)、钴(Co)、铌(Nb)、镓(Ga)、铝(Al)、铜(Cu)等元素)。钕铁硼三元系永磁材料是以Nd2Fe14B化合物作为基体的，其成分应与化合物Nd2Fe14B分子式相近。但完全按Nd2Fe14B成分配比时，磁体的磁性能很低，甚至无磁。只是实际的磁体当中钕和硼的含量比Nd2Fe14B化合物的钕和硼含量多时才能获得较好的永磁性能。

　　二、钕铁硼的加工工艺

　　烧结：配料(配方)→熔炼→制粉→压制(成型取向)→烧结及时效→磁性能检验→机械加工→表面涂层处理(电镀)→成品检验

　　粘结：原料→粒度调整→与粘结剂混练→成型(压缩、挤压、注塑)→烧成处理(压缩)→再加工→成品检验

　　三、钕铁硼的质量标准

　　主要有三个参量：剩磁Br(ResidualInduction),单位Gauss，从饱和状态去除磁场后，剩余的磁通密度，代表了磁铁对外所能提供磁场强弱;矫顽力Hc(CoerciveForce)，单位Oersteds，就是把磁体放在一个反向外加磁场中，当外加磁场增加到一定强度时磁体的磁性就会消失，把这个抵抗外加磁场的能力称为矫顽力，代表了衡量抗退磁能力;磁能积BHmax,单位Gauss-Oersteds,就是单位体积材料所产生的磁场能量，是磁铁所能存储能量多少的一个物理量。

　　四、钕铁硼的应用与用途

　　目前主要应用领域有：永磁电动机、发电机、核磁共振成像仪、磁选机、音响扬声器、磁悬浮系统、磁力传动、磁力起重、仪器仪表、液体磁化、磁疗设备等等，已成为汽车制造、通用机械、石油化工、电子信息产业和尖端技术不可缺少的功能材料。

　　五、钕铁硼与其它永磁材料的比较

　　钕铁硼永磁材料是目前世界上磁性最强的永磁材料，其磁能积比广泛应用的铁氧体高十倍，比第一代、第二代稀土磁体(钐钴永磁)高约一倍，被誉为“永磁之王”。用他代替其他永磁材料，可使器件的体积和重量成倍下降。由于钕资源丰富，与钐钴永磁相比，以铁取代了昂贵的钴，使产品物美价廉，从而获得了极为广泛的应用。

　　磁铁的种类有哪几种

　　磁铁的种类很多。一般分为永磁和软磁两大类。我们所说的磁铁，一般都是指永磁磁铁。永磁磁铁又分二大分类：

　　第一大类：

　　金属合金磁铁包括钕铁硼磁铁钐钴磁铁、铝镍钴磁铁

　　第二大类：铁氧体永磁

　　1、钕铁硼磁铁：

　　它是目前磁性最强的磁铁，被人们称为磁王，拥有极高的磁性能其最大磁能积高过铁氧体10倍以上。钕铁硼的机械加工性能非常好。工作温度最高可达200摄氏度。而且地坚硬，性能稳定，有很好的性价比，所以被广泛的运用在各个行业中。但因为其化学活性很强，所以必须对其表面凃层处理。(如Zn,Ni,环氧等)。

　　2.铁氧体磁铁：

　　它主要原料包括Ba0或Sr0及Fe203。通过陶瓷工艺法制造而成，质地比较硬，

　　属脆性材料，由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中，已成为应用最为广泛的永磁体。

　　3.铝镍钴磁铁：

　　是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状，可加工性很好。铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。

　　4、钐钴。由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴作为稀土永磁铁，不但有着较高的磁能积、可靠的矫顽力和良好的温度特性。与钕铁硼磁铁相比，钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。

　　磁铁原理知识

　　磁铁是指可以产生磁场的物体或材质，通常用金属合金制成，具有强磁性。传统上可分作“永久性磁铁”与“非永久性磁铁”。

　　永久性磁铁可以是天然产物，又称天然磁石，也可以由人工制造(最强的磁铁是钕磁铁)。非永久性磁铁，有时会失去磁性。

　　古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头，称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。

　　经过千百年的发展，今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果，而且还可以提高磁力。在18世纪就出现了人造的磁铁，但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢，直到20世纪20年代制造出铝镍钴(Alnico)。随后，20世纪50年代制造出了铁氧体(Ferrite),70年代制造出稀土磁铁[RareEarthmagnet包括钕铁硼(NdFeB)和钐钴(SmCo)]。至此，磁学科技得到了飞速发展，强磁材料也使得元件更加小型化。

　　什么是标准的“南北极”工业定义?

　　“北极”的定义是磁铁在随意旋转后它的北极指向地球的北极。同样，磁铁的南极也指向地球的南极。

　　在没有标注的情况下如何辨别磁铁的北极?

　　很显然只凭眼睛是无法分辨的。可以使用指南针贴近磁铁，指向地球北极的指针会指向磁铁的南极。

　　如何安全的处理和存放磁铁?

　　要始终十分小心，因为磁铁会自己吸附到一起，可能会夹伤手指。磁铁相互吸附时也有可能会因碰撞而损坏磁铁本身(碰掉边角或撞出裂纹)。

　　将磁铁远离易被磁化的物品，如软盘，信用卡，电脑显示器，手表，手机，医疗器械等。磁铁应远离心脏起搏器。

　　较大尺寸的磁铁，每片之间应加塑料或硬纸垫片以保证可以轻易地将磁铁分开。磁铁应尽量存放在干燥，恒温的环境中。

　　如何做到隔磁?

　　只有能吸附到磁铁上的材料才能起到隔断磁场的作用，而且材料越厚，隔磁的效果越好。

　　什么是最强的磁铁?

　　目前最高性能的磁铁是稀土类磁铁，而在稀土磁铁中钕铁硼是最强力的磁铁。但在200摄氏度以上的环境中，钐钴是最强力的磁铁。

　　磁铁，应该叫磁钢，英文Magnet，磁钢现在主要分两大类，一类是软磁，一类是硬磁;软磁包括硅钢片和软磁铁芯;硬磁包括铝镍钴、钐钴、铁氧体和钕铁硼，这其中，最贵的是钐钴磁钢，最便宜的是铁氧体磁钢，性能最高的是钕铁硼磁钢，但是性能最稳定，温度系数最好的是铝镍钴磁钢，用户可以根据不同的需求选择不同的硬磁产品。

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