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永磁材料的检测方法

嘉峪检测网        2019-06-17 14:59

永磁材料,又称“硬磁材料”,指的是一经磁化即能保持恒定磁性的材料。实用中,永磁材料工作于深度磁饱和及充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料等。磁性材料是一种古老而年轻的用途广泛的基础功能材料在长期的发展过程中其应用已经渗透到了国民经济和国防的各个方面磁性材料本身也得到了很大的发展。

 

N1、铝镍钴系永磁合金

以铁、镍、铝元素为主要成分,还含有铜、钴、钛等元素。具有高剩磁和低温度系数,磁性稳定。分铸造合金和粉末烧结合金两种。20世纪30~60年代应用较多,现多用于仪表工业中制造磁电系仪表、流量计、微特电机、继电器等。

 

N2、铁铬钴系永磁合金

以铁、铬、钴元素为主要成分,还含有钼和少量的钛、硅元素。其加工性能好,可进行冷热塑性变形,磁性类似于铝镍钴系永磁合金,并可通过塑性变形和热处理提高磁性能。用于制造各种截面小、形状复杂的小型磁体元件。

 

N3、永磁铁氧体

主要有钡铁氧体和锶铁氧体,其电阻率高、矫顽力大,能有效地应用在大气隙磁路中,特别适于作小型发电机和电动机的永磁体。永磁铁氧体不含贵金属镍、钴等,原材料来源丰富,工艺简单,成本低,可代替铝镍钴永磁体制造磁分离器、磁推轴承、扬声器、微波器件等。但其最大磁能积较低,温度稳定性差,质地较脆、易碎,不耐冲击振动,不宜作测量仪表及有精密要求的磁性器件。

 

N4、稀土材料‍

主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。前者是稀土元素铈、镨、镧、钕等和钴形成的金属间化合物,其磁能积可达碳钢的150倍、铝镍钴永磁材料的3~5倍 ,永磁铁氧体的8~10倍,温度系数低,磁性稳定,矫顽力高达800千安/米。主要用于低速转矩电动机、启动电动机、传感器、磁推轴承等的磁系统。钕铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料,其剩磁、矫顽力和最大磁能积比前者高,不易碎,有较好的机械性能,合金密度低,有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化。但其磁性温度系数较高,限制了它的应用。

 

N5、复合材料‍

由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合而成。由于其含有一定比例的粘结剂,故其磁性能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。除金属复合永磁材料外,其他复合永磁材料由于受粘结剂耐热性所限,使用温度较低,一般不超过150℃ 。但复合永磁材料尺寸精度高,机械性能好,磁体各部分性能均匀性好,易于进行磁体径向取向和多极充磁。主要用于制造仪器仪表、通信设备、旋转机械、磁疗器械及体育用品等。

 

永磁材料的应用

永磁材料包括铁氧体永磁、稀土永磁(稀土钴、钕铁硼等)、铝镍钴、铁铬钴、铝铁等材料,其中最常用、用量最大的是铁氧体永磁、钕铁硼稀土永磁。铁氧体永磁在永磁材料中,尽管综合磁性能较低,但与金属永磁相比,电阻率高,稳定性好,耐环境变化强,原料来源丰富、性能价格比较高、工艺成熟,又不存在氧化问题,故在永磁材料的诸多应用领域,仍是最理想的首选永磁材料。铁氧体永磁自50年代批量生产以来,其发展势头十分迅猛,目前产值约为稀土永磁的1.5倍,预计今后较长一段时间内,它仍将是应用最广、需求量最大的永磁材料。

 

同时,铁氧体永磁及其应用产品还是典型的节能、节材、节汇和出口创汇产品。无论从资源利用角度,还是从能源和应用的角度来看,其发展前景都十分广阔。发展铁氧体永磁对发展中国汽车、摩托车、电子信息等国民经济支柱产业及出口创汇具有重大意义,符合国家产业政策与规划,随着电子信息技术迅速发展,国内外对高性能铁氧体永磁的市场需求越来越大。因此,研究开发和生产高性能铁氧体永磁材料既十分必要,又大有可为。

 

测量方法

 

永磁材料测量时,多制作成规则(圆柱、方块)永磁体。对永磁材料进行磁性能测量时,要求提供高磁场强度的磁化磁场,为此,专门制造了一种测量仪器,称为磁导计(电磁铁)。

 

永磁材料测量主要测出其处于第二(或第四)象限的磁滞回线部分,即介于剩余磁通密度 Bb和矫顽力-Hc之间的部分,又称退磁曲线。设此曲线上各点坐标为Bd、Hd,则Bd与Hd的乘积称磁能积,BdHd与B 的关系曲线称磁能积曲线(图1)。此两条曲线的Bb、Hc和(BH)是永磁材料最重要的3个磁性参量。

 

样品制备

 

测永磁材料的磁化曲线时,通常将试样制成圆形截面或方形截面的柱状体,一般截面积为10mm,长度不小于20mm。由于磁极剩磁将影响试样Bb的测量结果,并且试样越短,影响越大。因此,在磁化能力允许的条件下,试样均尽可能做得长些。‍

 

测量原理

 

测量试样中磁通密度 B的线圈绕在试样中部,试样侧面贴放测量试样中磁场强度H的线圈(即磁位计,见磁场测量)。将组合后的试样和测量线圈夹在磁导计的固定磁极与可动磁极之间,从而形成闭合磁路。

 

用测静态磁特性的冲击法装置测量时,B及H 测量线圈均接到磁通计或冲击检流计上。如采用自动记录仪,需用两个积分器,一个接在测B线圈电路中,另一个接在测H线圈电路中,以便由线圈的感应电动势求出磁通变化量,从而推算出B 和H。

 

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