1、材料工程 陳允至磁化曲線與磁滯回線1背景材料磁性材料應用很廣，從長用的永久磁鐵、變壓器鐵芯，到錄音、錄像、計算機存儲用的磁帶、磁盤等都采用。磁滯回線和磁化曲線反映了磁性材料磁特性的主要特征。用示波器法測量鐵磁材料的磁特性是磁測量的基本方法之一，它具有直觀、方便、迅速以及能夠在不同的磁化狀態下（交變磁化及脈沖磁化等）測量的優點，適用于一般工廠快速檢測和對成品進行分類。Concept (概念)磁化曲線是表示物質中的磁場強度H與所感應的磁感應強度B或磁化強度M之間的關系。磁滯回線表示磁場強度周期性變化時，強磁性物質磁滯現象的閉合磁化曲線。“”注：在這里輸入引用說明將一塊未被磁化的鐵磁材料放在磁場中進

2、行磁化.當磁場強度 H 由零增加時, 磁感應強度 B 由零開始增加。H 繼續增加，B 增加緩慢，這個過程的 B H 曲線稱為起始磁化曲線，如圖 71 中的 oa 段所示。當磁場強度 H 減小，B 也跟著減小，但不按起始磁化曲線原路返回，而是沿另一條曲線（圖 71 中）ab 段下降，當 H 返回到零時，B 不為零，而保留一定的值B r，即鐵磁材料仍處于磁化狀態，通常Br稱為磁材料的剩磁。將磁化場反向，使磁場強度負向增加，當 H 達到某一值 Hc 時，鐵磁材料中的磁感應強度才為零，這個磁場強度H c 稱為磁材料的矯頑力。繼續增加反向磁場強度，磁感應強度 B 反向增加。如圖 71cd 段所示當磁場強

3、度由 Hm增加到Hm 時，其過程與磁場強度從Hm 到 Hm過程類似。這樣形成一個閉合的磁滯回線。a矯頑力的大小反映了鐵磁材料保存剩磁狀態的能力。正是按矯頑力的大小把鐵磁質分成硬磁材料和軟磁材料。正常磁滯回線的回線形狀與原點是對稱的，或稱S型回線。磁滯回線是鐵磁性物質和亞鐵磁性物質的一個重要的特征，順磁性和抗磁性物質（如鉑、鋁、氧）則不具有這一現象。5逐漸增加Hm值，可以得到一系列的逐漸增大的磁滯回線，如圖 72 所示。把原點與每個磁滯回線的頂端 a 1 ，a 2 ，a 3 ，a 4 連接起來即得到基本磁化曲線。如圖 72 中 oa 段所示。當 H m 增加到一定程度時，磁滯回線兩端較平，即.H

4、 增加，B 增加很小，在此時附近鐵磁材料處于飽和狀態。基本磁化曲線上的點與原點連線的斜率稱為磁導率,=B/H在給定磁場強度條件下表征單位 H 所激勵出的磁感應強度B，直接表示材料磁化性能強弱。從磁化曲線上可以看出磁導率并不是常數。當鐵磁材料處于磁飽和狀態時，磁導率減小較快。曲線起始點對應的磁導率稱為初始磁導率。磁導率的最大值稱為最大磁導率。這兩者反映H 曲線的特點。如圖 73 所示。7在鐵磁質中存在許多自發地飽和磁化的小區域，每個這樣的小區域，相當于自發磁化的小永磁體，具有相當大的磁距，這些小區域稱為磁疇！磁疇的形成是由于電子間的“交換作用”，使相鄰原子的電子字旋磁距自發有序地排列整齊，或者說

5、，與電子自旋運動等效的分子電流按一定方向排列整齊。在沒有外磁場作用時，各磁疇其分子電流的取向則是完全混亂，相互抵消，鐵磁質的總磁距為零，因此，對外不表現磁性。WC-Co硬質合金的磁導率()不是一個常數，隨磁場強度的改變而改變，因此，硬質合金的磁化強度隨磁場強度的變化是一條曲線，稱為磁化曲線。當磁場強度從零逐漸增大時，磁疇在磁場作用下，迅速沿外磁場方向排列，磁化強度也逐漸增大。磁場強度越大，磁疇排列越整齊，磁化強度也越大。8Application (應用)磁滯回線所包圍的面積，表示鐵磁物質磁化循環一周所需消耗的能量，這部分能量往往轉化為熱能而被消耗掉。鐵磁質的M、B和H之間的關系不僅不是線性的，而且不是單值的。亦即對于一個確定的H，M、B的值不能唯一確定，同時還與磁化歷史有關。不同的鐵磁質有不同形狀的磁滯回線，不同形狀的磁滯回線有不同的應用。例如永磁材料要求矯頑力大，剩磁大；軟磁材料要求矯頑力小；記憶元件中的鐵心則要求適當低的矯頑力。為了滿足生產、科研中新技術的需要就要研制新的鐵磁材料使它們的磁滯回線符合應用的要求。磁滯回線為選材提供了依據。由于BH磁滯回線所圍