当前课程知识点:材料学概论 > 第12讲 磁性及磁性材料 > 12.3 磁畴和磁滞回线 > 12.3.3 磁滞回线及其决定因素
我们就看
就是这个磁化过程当中
它描述出来一条磁滞回线
磁滞回线
磁滞回线是什么
横坐标是磁场强度
纵坐标是磁化强度
或者是磁感应强度
注意横坐标是磁场强度用H表示
纵坐标是磁化强度用M表示
磁场强度用B表示
我们刚才画的那条曲线
就是
初始磁化曲线
是虚线
初始磁化曲线是一条虚线
注意
你看对应某一磁性材料
磁感应强度B
相对于外加磁场H的闭合曲线
曲线OA描绘出了
退磁试样磁化时的
初始B-H关系
循环
循环起磁和退磁
至饱和磁感应(强度) 描绘出磁滞回线
整个的磁滞回线是什么
是从A C D E F G H
它描述出来一个什么
一个循环的曲线
循环的曲线
注意M、B滞后于H
把这个曲线
叫做磁滞回线
描出一个回线来
磁滞回线
注意在这个磁滞回线里边
它的虚线的部分
是起始磁化曲线
这个起始磁化曲线
这里边有很多数据
我们需要了解
好 你们看看这个
首先看磁滞回线第一个
第一个图
第一个图
你们看看
原来不是有一条曲线
有一条曲线
从a到b这是初始磁化
从b到c就是表现
为最大磁化强度的
那一部分曲线
过了c那一部分
它就是不可逆的了
就旋转了
从a到b它是
不是旋转
是磁畴长大
那么这一部分是线性的
从b到c
这一部分是非线性的
再往上走
它就是旋转了
旋转的过程
a到b所对应的那个磁化率
那个磁导率
叫做μ{\fs10}i{\r}
叫做初始磁导率
μ{\fs10}m{\r}叫最大磁导率
那么到后边来讲
应该讲到后边来讲
它的磁导率本身就是非线性的了
它就是非线性的了
注意它是非线性
开始是线性的
初始磁导率 最大磁导率
完了以后就是非线性的了
注意到这个问题
开始是可逆的
到后边就是不可逆的了
注意
它可逆不可逆
它的线性阶段
它的非线性阶段
它对应着一种
什么样的物理本质
它对应的本质
就是对应着磁畴壁的移动
磁畴壁的移动
就像我们讲材料科学当中
讲位错的移动
它有大同小异之处
大同小异之处
那么这个磁畴壁
它会被磁性材料当中的缺陷
钉扎住
如果在开始钉扎作用
比较小的时候
它的磁畴壁移动
是非常好移动的
很容易移动
这个就表现为什么
表现为初始磁化(率)
它是线性的
它可恢复的
你外边你磁场取消掉了
它就自个儿回来了
外边取消掉
它就自己回来了
这个都是可逆的
那么到磁畴壁钉扎状态
是第二个
那么原来是消磁状态
第二个状态是初始
磁导率的状态
它是被钉扎的状态
到非可逆的磁畴(壁)移动状态
就是这个磁畴
从这个钉扎出来
撕脱出来
它就变成非可逆的了
所以消磁状态它这个是
那个磁畴就是不受应力的
这么待着
当你加上外磁场
向磁畴壁运动
初始导磁率的阶段
它是要
有受钉扎的状态
撕脱出去
就是变成非可逆的状态
非可逆的状态
这跟我们位错
在外力的作用之下
位错运动的情况
有相似之处
因为材料不一样
注意因为材料不一样
材料什么不一样
就是钉扎情况不一样
我们刚才讲的
钉扎情况不一样
包括那些磁晶各向异性
包括那些磁滞伸缩
有磁晶各向异性
磁滞伸缩能
包括位错钉扎能这些
你一旦磁畴壁运动过程
都会消耗能量
都会消耗能量
都会消耗能量表现为
这条磁滞回线
它描绘出来的这个形状
就不一样
描绘出来的不一样
那么简单的讲
就像上一个图来讲的
好 描绘出不一样
那么一个
是很瘦高的
一个是很矮胖的
一个很瘦高的
一个是很矮胖的
瘦高跟矮胖就表现为
磁畴壁的运动的难易程度
磁畴壁的运动难易程度
决定于什么
就决定于它钉扎的情况
它能量消耗的情况
那么从而
就分辨出这个磁性材料
有软磁材料和硬磁材料之分
所以下边
我们就讲这一节当中
所讲的那个软磁材料和硬磁材料
软磁和硬磁
到底这个软和硬
是从什么时候发明的
这个不得而知
那么我们早期利用
天然用的磁性材料
所用的都是硬磁材料
都是硬磁材料
你一充磁它带了磁了
带了磁不容易取消了
都是硬磁材料
区别软磁材料和硬磁材料
都是二十世纪初开始的
也就是人造磁性材料
人造的磁性材料
有所谓软磁的 有硬磁的
也许是从搞这个
人造磁性材料的时候
就发现一个规律
就是拿磁钢来讲
凡是软一点的硬度比较低的
就是软磁材料
硬度高一点的
就是硬磁材料
从那个时候出来
软磁材料和硬磁材料
软磁材料最后把它推广一下
软磁材料就是那个磁滞回线
瘦而高的
硬磁材料就是胖而宽的
又宽又胖
矮一点
矮胖子就是硬磁材料
瘦高就是软磁材料
我们沿用了这个磁
但是现在
逐渐的这个软硬的概念
物理软硬的概念已经被
已经被颠覆了
为什么被颠覆了
比方我们说黏结磁体
冰箱用的磁条
小孩们用的文具
文具盒里边那个小磁的东西
有的就是很软的
黏结磁体
很 表观上看是很软的
但是它是硬磁材料
就跟原始的这个概念
就是凡是钢比较软的
就是软磁的
钢比较硬的就是硬磁的
跟这个概念根本就颠覆了
但是现在
我们已经约定俗成
还借用这个软磁材料和硬磁材料
现在已经专指
软磁材料就是磁特性比较软的
那么硬磁材料
就是磁特性比较硬的
通俗的讲磁特性比较软的
磁特性比较硬的
那么什么叫软磁材料
软磁材料的确切定义
应该是高磁导率材料
硬磁材料的确切定义
应该是高矫顽力材料
注意一样弄清楚了
软磁材料是高磁导率材料
硬磁材料是高矫顽力材料
当然软磁材料硬磁材料
也派生出其他的性能
但是所派生的其他性能
都是派生出来的
最根本的定义软磁材料
是高磁导率材料
硬磁材料是高矫顽力材料
软磁材料它要求什么特点
要求什么
一定是高磁导率
高饱和磁化强度
高饱和磁密
注意是高饱和的
注意
低矫顽力
矫顽力越低越好
矫顽力越低越好
什么叫矫顽力
矫顽力是改变
人家原来的磁化状态
所需要的那个最小的
外加磁场
这就矫顽力
外加磁场的磁场强度
叫矫顽力
你要改变人家磁场
所需要的那个最小的外加磁场
反磁场的强度叫做矫顽力
因此这个软磁材料的要求
是什么
第一是高磁导率
第二是高饱和磁密
第三是低的矫顽力
再有一个
要高的电阻
要高的电阻
这是它要求的几条
那么硬磁材料是什么
硬磁材料有哪些性能
我刚才讲了最主要的是
高矫顽力
高矫顽力因为你硬磁材料
用在反磁状态
反 退磁状态
硬磁材料都用在退磁状态
矫顽力高意味着什么
要想退磁
你需要的退磁场必须得非常强
所以硬磁材料最重要的要求
是高矫顽力
第二个
是高剩磁
注意在这个曲线上
哪个是剩磁
哪个是饱和磁密
饱和磁化强度
注意在这个磁滞回线的
那个最尖的那个地方
最尖的那个地方
是饱和磁化强度
饱和磁密
剩磁是什么
剩磁是磁滞回线跟纵轴交点
所对应的那个磁场强度
磁感应强度叫做什么
叫做剩磁
或者磁化强度叫做剩磁
注意弄清楚了
什么叫做饱和磁化强度
饱和磁感应强度
什么叫做剩磁
剩磁化强度
是剩磁
矫顽力是什么
矫顽力是磁滞回线第二象限部分
第二象限是最重要的
第二象限对于硬磁材料
是最重要的
第二象限部分那个磁滞回线
跟那个什么
横轴的交点
Hc的表示
把它叫做矫顽力
注意
硬磁材料要求什么
高矫顽力
高剩磁
高稳定性
什么稳定性
温度的稳定性
温度一升高没有磁性了
这也不行
高矫顽力高剩磁
高稳定性
这是 好
软磁材料和硬磁材料的磁滞回线
这个图上可以看到
软磁材料具有细长
瘦高的磁滞回线
从而使其易于磁化和反磁化
而硬磁材料则具有宽短
矮胖的磁滞回线
从而使其很难被磁化和反磁化
因为软磁材料
你用于导磁
主要用于导磁
你用于导磁
你矫顽力必须得低
你磁导率必须得高
你必须得高才行
你硬磁材料
主要是工作在退磁状态下
要求它不容易退磁
要求它不容易退
要求它稳定性好
要求它磁能积要高
B乘H要高啊
你要高
你必须得胖才行
所以Br得高
Hc的高这个曲线的矩形度
越高越好
这是关于硬磁材料
软磁材料和硬磁材料
那么软磁材料有哪些
硬磁材料有哪些
想到
软磁材料我讲的
高磁导率
高磁导率
低矫顽力
哪些软磁材料
我们常见的工业纯铁
含碳量0.0218%
那种都是工业纯铁
但是工业纯铁做软磁材料
有它致命的缺点是什么
当你交流
当你交变的磁场
作用在里边的时候
它会感应出电流出来
由于磁铁
它电阻力很低
因此发热就很厉害
把这种损失叫做铁损
把这种铁损
因此软磁材料
绝大部分都以合金的形式来用
都以合金的形式来用
那么硬磁材料有几种
软磁材料有几种
下边我们再说
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业