具有北極和南極(磁偶極子)的微型磁鐵的集合稱為磁性體,世界上的物質(zhì)是由原子、分子和其他受磁作用影響的粒子組成的,這些都是磁偶極子,可以說,所有材料最終都是某種類型的磁性材料。在這些材料中,那些具有特別強(qiáng)的磁偶極子且具有特殊的磁性能,使其具有實用價值的材料被稱為磁性材料。特殊磁性是指飽和磁化強(qiáng)度、磁導(dǎo)率和矯頑力的磁性值,磁性材料的材料具有排列磁性材料的獨特方式。
磁性材料磁偶極的對比
圖 a為普通材料中磁偶極子排列的示意圖,這些磁偶極子在各個方向上都是隨機(jī)定向的,所以這不是一種強(qiáng)磁性材料。另一方面,磁偶極子都在一個方向上排列,因為具有這種結(jié)構(gòu)的材料可以表現(xiàn)出很強(qiáng)的磁性,這種磁性被稱為鐵磁性,鐵磁性的材料有兩種:鐵磁體和亞鐵磁體。
磁性材料的類型
當(dāng)從功能角度對實際使用的磁性材料進(jìn)行分類時,通常有兩種類型,一種叫作軟磁材料,另一種叫作硬磁材料。在這里,軟和硬是根據(jù)每種材料中的磁偶極子對外部磁場的反應(yīng)來命名的。
圖 c:磁性材料的類型
圖(c)是這些材料的示意圖。當(dāng)外部磁場H作用于磁性體時,如果材料中的磁偶極子容易朝向外加磁場的方向,并且容易跟隨外部磁場的方向,這種材料被稱為軟磁材料。另一方面,一種不與外部磁場方向?qū)R,而是在磁場方向改變時保持磁偶極子在特定方向?qū)R的材料稱為硬磁材料。
對于磁性材料,表示磁偶極子易于朝向外部磁場方向的程度的值,即偶極子跟隨磁場的程度,稱為磁導(dǎo)率。磁偶極子的方向越容易改變,磁導(dǎo)率就越高。另一方面,磁偶極子方向難以改變的材料被認(rèn)為具有低磁導(dǎo)率。
具有磁矩大、磁導(dǎo)率低且相對于外部磁場穩(wěn)定的磁偶極子的材料被用作永磁體,具有永磁體,即使施加較大的外部磁場,磁偶極子的方向不變,并保持特定方向(易磁化方向)的定向狀態(tài)。上述強(qiáng)制力是表示改變這種安排的難度的值。矯頑力越大,磁鐵的穩(wěn)定性就越高,即使在較大的外部磁場下,其變化也越小。
永磁材料的類型
表(b)顯示了目前工業(yè)上使用的主要類型的永磁材料,鐵氧體磁體的主要成分是鐵的氧化物(Fe)鋇(Ba)和鍶(Sr),因為這些材料很便宜,它們降低了成本,而且由于主要成分是氧化物,具有高比電阻和優(yōu)異的耐腐蝕性等特點。
表 b: 永磁鐵的類型
另一方面,合金磁體包括鋁鎳鈷磁體和稀土磁體,尤其是從20世紀(jì)60年代后半期開始發(fā)展起來的稀土磁體,與其他永磁材料相比具有極高的磁性。稀土磁體包括釤鈷(SmCo)磁體和釹鐵硼(NdFeB)磁體。
結(jié)論
當(dāng)使用永磁材料時,除了單獨使用的磁性材料外,有時還將其粉末化,與塑料或橡膠混合,并將其模制,這種磁體稱為粘結(jié)磁體,粘結(jié)磁體可自由加工成任何形狀,并可與其他零件形成一個整體,由于磁性材料在總體積中所占的比例較小,它們的磁力也會不相同程度的降低。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:【解讀】什么是磁性材料,如何分類?
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