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永磁材料磁性能测量介绍

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  通常认为铁磁或亚铁磁材料都是磁性材料,这些磁性材料更进一步可分为二个独立的大类:软磁材料永磁材料,主要判断依据是材料的矫顽力,根据IEC404-1标准的建议,矫顽力1000A/m是区分2种材料的界限。
  本文所介绍的永磁材料测量的对象为各类型的永磁材料,包括铝镍钴合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料等多种类型,材料的形状主要为:圆形、方块、环形、瓦形等。
  当前常用的重要永磁材料主要有:
  (1)稀土永磁材料,这是当前磁能积的一大类永磁材料,为稀土族元素和铁族元素为主要成分的金属互化物(又称金属间化合物)。我国研制和生产的钕铁硼稀土合金永磁材料。
  (2)金属永磁材料。这是一大类发展和应用都较早的以铁和铁族元素(如镍、钴等)为重要组元的合金型永磁材料,主要有铝镍钴(AlNiCo)系和铁铬钴(FeCrCo)系两大类永磁合金。铝镍钴系合金永磁性能和成本属于中等,发展较早,性能随化学成分和制造工艺而变化的范围较宽,故应用范围也较广。铁铬钴系永磁合金的特点是永磁性能中等,但其力学性能可进行各种机械加工及冷或热的塑性变形,可以制成管状、片状或线状永磁材料而供多种特殊应用。
  (3)铁氧体永磁材料。这是以Fe2O3为主要组元的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高,特别有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体(BaFe12O19)和锶铁氧体(SrFe12O19)等都有很多应用。除上述3类永磁材料外,还有一些制造、磁性和应用各有特点的永磁材料。例如微粉永磁材料、纳米永磁材料、胶塑永磁材料(可应用于电冰箱门的封闭)、可加工永磁材料等。
  根据GBT 3217-2013《永磁材料磁性试验方法》规定,永磁材料磁性能测量的内容主要包括以下磁性能参数: 饱和磁化场强度Hmax、剩磁Br;矫顽力Hcb、内禀矫顽力 Hcj; 最大磁能积 (BH)max、回复磁导率 μrec; 磁滞回线或退磁曲线
  永磁材料磁性能测量需组建专用的测试系统,进行永磁磁性能测量,其与软磁材料的直流测试相比,永磁材料测量具有以下差异:
  a)永磁材料测量会产生更高的磁场强度H,产生的磁场强度应比矫顽力Hcj至少大5倍,磁场的建立应足够的慢,从而避免与涡流相关的问题。
  b) 永磁材料测量一般使用电磁铁作为磁场源,其结构应进行特殊设计,由铁钴合金构成锥形磁极。
  c) 永磁材料测量不仅需要确定磁场强度H和磁感应强度B,而且需要确定与B显著不同的极化强度J(通常不适用于软磁材料)。
  永磁材料测量装置主要由励磁电源,电磁铁、B&H测量仪、计算机和软件等组成,如湖南省永逸科技有限公司FE-2100H永磁材料测量装置,完全遵循GB/T3217-2013和IEC60404-5,具体如下图所示:
 
 
● 可测量材料:铁氧体、铝镍钴、钕铁硼和钐钴、稀土等永磁材料;
● 可测量的样品形状: 圆柱、方块、环形和瓦形等形状的永磁材料;
● 可测量的磁性能:剩磁Br、矫顽力Hcb、内禀矫顽力Hcj和最大磁能积BHmax等磁性能参数;
● 可测温度范围:满足常温到200℃永磁材料温度曲线的测量;(选配)
● 电磁铁设计特点:采用极柱抱死结构设计,改变了传统电磁铁锁紧困难的物理性问题;
● 操作简便:除设置永磁测量参数和摆放样品外,测试过程一次性完成,测量时间短;
● 自动设定量程:采用微机控制和A/D、D/A转换技术,自动设定测试磁场和测试量程;
● 精确性:自动修正积分漂移和霍尔探头非线性,从而保证测量数据的精确度;
● 可选配的测试工装:
  (1)可根据样品测试需要选择不同的工装;
  (2)提供测试需要的平极头、收缩极头、加热极头或瓦型极头;
  (3)提供与样品匹配的固定J线圈。
● 操作系统:Win XP/7/8/10中文或英文操作系统;
● 语言显示:支持中文或英文双语显示; 
● 操作特点:
(1) 测量过程中测试波形曲线实时显示,可随时中止测量;
(2) 软件最多可同时叠加显示4条测量结果曲线,更直观的比较不同条件下的差异;
(3) 软件内置各种材料的温度系数,可为温度修正提供数据参考;
(4) 测量周期为30-120秒(具体取决于样品类型和操作人员的熟练程度);
● 存储特点:
(1) 测量结果自动保存(按测试编号保存或手动干预保存)
(2) 样品编号、尺寸、参数等数据可自动保存,减少人工差错;
(3) 软件有打印预览功能,也可直接打印测量结果和测试曲线;
(4) 测量结果和测试曲线可输出为BMP等图形格式,也可导出为数据表格形式,并可用Excel等软件做统计处理;