铁磁性材料的性能以及分类

铁磁性材料主要是指铁、钴、镍及其合金或某些含铁的氧化物。

一、铁磁性材料的磁性能

1、高导磁性

1）所谓铁磁性材料具有高导磁性，是指在外磁场作用下能够被强烈磁化而呈现很大磁性。铁磁性物质能够被强烈磁化，是由其特殊的微观结构决定的。

2）磁畴是指磁性材料内部的一个个小区域，每个区域内部包含大量原子，这些原子的磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同，如下图所示：

各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。宏观物体一般具有很多磁畴，这些磁畴任意取向，排列混乱，磁性相互抵消，对外不显示磁性。但在外磁场的作用下，磁畴大致按外磁场的方向排列，这样就产生一个很强的与外磁场同方向的磁化磁场，使铁磁物质内的磁感应强度大大增加，从而使铁磁物质对外呈现很强的磁性。或者说铁磁物质被外磁场强烈磁化了。

2、磁饱和性

1）磁饱和是磁性材料的一种物理特性，指的是导磁材料由于物理结构的限制，所通过的磁通量无法无限增大，从而保持在一定数量的状态。出现磁饱和的原因是当外磁场磁场强度H增大到一定数值时，铁磁物质内磁畴基本上已全部按外磁场方向排列，再增大H，附加磁场的增加也很有限。

2）上图是研究铁磁性材料磁化过程的实验装置和磁化曲线B-H曲线。图中环形铁圈内放的是待研究的铁磁性材料。利用双刀双掷开关可改变线圈中电流方向，利用调节电阻器来改变线圈中的电流大小，从而改变磁场强度H，线圈内部的磁感应强度B可用测量仪器测出。利用描点法可画出磁化线B-H曲线。

3）铁磁性材料饱和时的磁感强度Bm又称为饱和磁通密度Bs，它是铁磁性材料的一个重要磁性指标。由B=Φ/S可知，要得到一定的磁通Φ，容许磁通密度越大，所需铁芯的截面积就越小，而容许磁通密度则取决于铁磁性材料的Bs。

3、磁滞性

1）铁磁性材料在反复磁化的过程中，它的磁感应强度总是滞后于它的磁场强度的变化，这种现象叫做磁滞。磁滞是由于掺杂和内应力等的作用，当撤掉外磁场时，磁畴的畴壁很难恢复到原状而表现出来的现象。

2）上图中当线圈电流减小到零时，由励磁电流产生的磁场强度H也为零，但铁芯在磁化时所获得的磁性还没完全消失，这时铁芯中所保留的磁感应强度称为剩磁。为去掉剩磁，要在线圈中通以反向电流，以便产生一个反向的磁场强度H来进行反向磁化，使剩磁为零的反向磁场强度叫矫顽力。

3）在铁磁性材料被反复交变磁化的情况下，表示B与H关系的闭合曲线称为磁滞回线。

4）磁滞损耗是铁磁性材料在反复磁化过程中，因磁滞现象外磁场要克服磁畴间阻碍使磁矩转向而消耗的能量。这部分能量转化为热能，使设备升温，效率降低，它是电气设备中铁损的组成部分。磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗越大。此外，磁滞损耗还和反复磁化的频率有关，频率越高，磁滞损耗就越大。

二、铁磁性材料分类

1、软磁材料

软磁材料具有很高的导磁系数，剩磁和矫顽力都很小，磁滞回线窄，磁滞损耗小。一般用来制作电机、变压器及电器铁芯。常用的有硅钢、铸铁、坡莫合金和铁氧体等。

2、硬磁材料

具有较大的剩磁和矫顽力，磁滞回线较宽，一般用来制作永久磁铁。常用材料有碳钢、钴钢、钨钢等。

3、矩磁材料

矩磁材料的磁滞回线呈矩形，其特点是在很小的外磁场作用下，就能磁化并达到饱和。去掉外磁场后磁性基本饱和。矩磁材料可用来制作记忆元件。