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什么是磁铁?

从狭义上来说,磁铁就是永磁铁,永磁材料,硬磁材料, 具有恒定持久的磁性或者磁场,可以吸引铁磁性物质,例如铁钉,铁板,铁屑,俗称“吸铁石”。

从广义上来说,磁铁不仅仅是指永磁铁,它的学名为磁性材料,英文名为: magnetic material,是指在特定条件下可以产生磁场的物质或者材料。

多级稀土永磁铁磁环

  1. 按照磁场存在形式以及特殊磁场效应的应用,我们认为磁性材料可以分为三大类:永磁材料、软磁材料以及其他磁性功能材料。

 

1.1第一类:永磁材料:又叫硬磁材料,俗称“永磁铁, 即狭义上的磁铁,英文名称:PERMANENT MAGNETS。

其具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁,一经磁化即能保持恒定磁性的材料, 即指难以磁化并且一旦磁化之后又难以退磁的材料;通俗来讲,为带磁磁铁在充磁磁场磁化之后,撤掉充磁磁场之后,依旧能保持磁力的材料。其主要特点是具有高矫顽力、高剩磁、高能级。在实际应用中,永磁材料工作于完全充磁饱和及充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。

 

1.1.1永磁材料的分类

1.1.1.1永磁材料按照不同的成分

包括铝镍钴系永磁合金、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。

1.1.1.2 按照不同制作工艺,可以分为铸造永磁材料、烧结永磁材料、粘结永磁材料、压延永磁材料

铸造永磁材料,实际使用中主要有铸造铝镍钴永磁铁。其工艺主要是将铁、铝、镍、钴以及一些微量元素,根据不同的性能要求,按一定成份配比,经熔炼炉熔化为液态,然后浇注到铸模形成铸胚,再经过后续热处理、磨加工以及简单的切割而成。ALNICO永磁在1930至1960间最重要的永磁材料。

烧结永磁材料,主要包括钕铁硼、钐钴、铝镍钴、铁氧体等;烧结磁铁特点是材料脆,成品基本需要将烧结后的毛坯进行切、割、磨等机械加工,其性能比同材质的其他工艺制作的磁铁高。烧结工艺属于粉末冶金工艺,烧结永磁铁的工艺就是按不同的性能要求,将不同配比的原材料,制成不同的粉料,经过模具成型、高温烧结成毛胚,再经过切、割、磨等机械加工等工序。

粘结永磁材料,主要是包括钕铁硼、钐钴、铁氧体;粘接磁铁特点是产品可以一次成型,但是磁性能没有烧结类同材质的高,而且批量生产之前,基本上需要开模。其工艺就是将磁粉与粘接剂混合,经模具成型为磁铁。 分模具模压和注射成型两种。

压延永磁材料,主要指橡胶磁,可以成卷材,片状。

1.1.1.3按照磁铁的耐温特性,可以分为常温磁铁、 高温磁铁、低温度系数磁铁。

常温磁铁,一般指钕铁硼(NDFEB MAGNETS) 中的N30 N35 ,N48等N档牌号磁铁,只能在室温下稳定工作,超过50-60℃,磁力将出现衰退。稳定工作超过250摄氏以上的高温磁铁有钐钴磁铁(最高工作温度可以在250-500摄氏度之间)和铝镍钴磁铁(最高功能温度达550摄氏度)。在高温下工作的磁铁,其磁性能会降低,但是回到常温后,性能又会回复, 这个就是磁性的可逆现象。再高温下,磁性能下降的多少,就是可逆温度系数的来由。在磁铁最高工作温度允许的范围内,磁铁可逆温度系数最好即温度系数最小的是铝镍钴用磁铁, 其次钐钴永磁铁, 然后是特殊含CO钴成分的高矫顽力钕铁硼磁铁。

1.1.1.4 按照制作过程中,按照是否进行磁场取向,可以分为各项同性磁铁和各项异性磁铁。

各项同性磁铁,无论哪个方向都可以充上磁性,但是磁力较小; 各项异性磁铁,只能在磁场取向方向充磁,其磁力会比各向同性磁铁大很多。在实际应用中,烧结钕铁硼永磁和钐钴磁铁基本都是各向异性, 铸造铝镍钴、烧结铁氧体、粘接类磁铁、橡胶磁各向同性和异性都比较常用。

 

1.1.2 永磁材料的应用

1.1.2.1 基于电磁力作用原理的应用主要有:扬声器、话筒、电表、电机、继电器、传感器、开关、电动机、伺服电机、微形电机、马达、振动马达等。
1.1.2.2 基于磁电作用原理的应用主要有:永磁机构真空断路器、磁保持继电器、传感器,发电机等;
1.1.2.3 基于磁力作用原理的应用主要有:磁分离、磁选机、磁吊、永磁起重器、磁力机械、磁轴承、选矿机、磁力分离器、磁性吸盘、磁密封、磁黑板、密码锁、复印机、控温计、门窗磁、箱包磁、皮具磁、玩具磁、工具磁、工艺品、磁力刹车等。其他方面的应用还有:磁疗、磁化水、磁麻醉等等。

1.2软磁材料:

可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度,是具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。其软不是指其材料很软,而是指软磁材料易于磁化,也易于退磁,即处于外在磁场中,他的磁力会很大,但是外在磁场撤销后,其磁力马上变得很小,甚至微乎其微。它的功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此,对这类材料要求有较高的磁导率和磁感应强度,同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。与永磁材料相反,其Br和bHc越小越好,但饱和磁感应强度Bs则越大越好。 例如: 软磁铁氧体、非晶纳米晶铁硅硼合金,纯铁等。

1.2.1 软磁材料的应用:

主要用于磁性天线、电感器、变压器、磁头、耳机、继电器、振动子、电视偏转轭、电缆、延迟线、传感器、微波吸收材料、电磁铁、加速器高频加速腔、磁场探头、磁性基片、磁场屏蔽、高频淬火聚能、电磁吸盘、磁敏元件(如磁热材料作开关)等

1.3其他功能磁性材料:

主要指通过其在磁场中的一些特殊效应达到特定目的或者功能的材料,主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料以及磁性薄膜材料等。

1.4 结论:

总而言之,一般人们都会认为磁性材料就是磁铁、吸铁石。 但实际上,永磁材料只是磁性材料内比较重要的一类材料,它还包含了其他平常没有磁性,只有在特定条件下,才能产生的磁场的材料。

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