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《金属科学与工程导论》复习资料整理

第一章材料的力学

形变:

物体由于外因或内在缺陷,在外力作用下物质的各部分的相对位置发生变化的过程。

应力:

材料单位面积上所受的附加内力。

体积元单位面积上的力可分解为法向应力和剪切应力

应力状态由6个应力分量来决定

应变:

材料受力时内部各质点之间的相对位移。

对于各向同性的材料分为:

拉伸应变、剪切应变g和压缩应变△

应变由6个独立分量决定

拉伸应变:

材料受到垂直于截面积的大小相等、方向相反并作用在同一条直线上的两个拉伸应力时材料发生的形变

剪切应变:

材料受到平行于截面积的大小相等、方向相反的两个剪切力时发生的形变

压缩应变:

材料周围受到均匀应力P时,其体积从开始时的V0变化为V1=V0-V的形变

弹性形变:

固体受外力作用而使各点间相对位置的改变,当外力撤消后,固体又恢复原状。

Hook定律:

在弹性限度内,弹簧的弹力f和弹簧的长度x成正比,即f=-kx

泊松比μ:

在拉伸试验中,材料横向单位面积的减少与纵向单位面积长度的增加之比值

弹性模量:

材料在弹性变形阶段内,正应力和对应的正应变的比值。

弹性模量实际与曲线上受力点的斜率成正比

粘性形变:

粘性物体在剪切应力作用下发生不可逆转的流动变形,该形变随时间增加而增大。

牛顿流体:

符合牛顿粘性定律的流体。

在足够的剪切力下或温度足够高时,无机材料中的陶瓷晶界、玻璃和高分子非晶部分均可产生粘性形变,因此高温下的氧化物流体、低分子溶液或高分子稀溶液大多属于牛顿流体

非牛顿流体:

而高分子浓溶液或高分子熔体不符合牛顿粘性定律,为非牛顿流体。

绝对速率理论的粘性流动模型:

认为液体流动是一种速率过程,某一液体层相对于邻层液体流动时,液体分子从一种平衡态越过势垒到达另一种平衡状态。

塑性:

材料在外力去除后仍保持部分应变的特性。

延展性:

材料发生塑性形变而不断裂的能力

塑性形变:

在足够大的剪切应力t作用下或温度T较高时,材料中的晶体部分会沿着最易滑移的系统在晶粒内部发生位错滑移,宏观上表现为材料的塑性形变。

滑移和孪晶:

晶体塑性形变两种基本形式。

滑移是指在剪切应力作用下晶体一部分相对于另部分发生平移滑动。

在显微镜下可观察到晶体表面出现宏观台阶,并构成滑移带。

滑移一般发生在原子密度大的晶面和晶面指数小的晶向上。

孪晶是晶体材料中原子格点排列一部分与另部分呈镜像对称的现象。

镜界两侧的晶格常数可能相同,也可能不同。

实际晶体材料的滑移:

由于使位错运动所需的剪切应力比使晶体两部分整体相互滑移所需的应力小得多,因此实际晶体材料的滑移是位错缺陷在滑移面上沿滑移方向运动的结果,温度高时,位错运动的速度快,使得诸如氧化铝等在室温下不易滑移的脆性材料,在一千度以上的高温时也能产生一定程度的塑性形变而呈现一定程度的塑性。

蠕变是在恒定的应力作用下材料的应变e随时间t增加而逐渐增大的现象。

影响蠕变的因素有:

温度、应力、成分、晶体键型、气孔、晶粒大小和玻璃相等。

位错蠕变理论:

认为在低温时受到阻碍而难以发生运动的位错,在高温时由于热运动增大了原子的能量,使得位错能克服阻碍发生运动而导致材料的蠕变。

温度越高,位错运动的速度越高,蠕变也越大。

扩散蠕变理论:

认为材料在高温下的蠕变现象与晶体中的扩散现象类似,蠕变过程是在应力作用下空位沿应力作用方向(或晶粒沿相反方向)扩散的一种形式。

晶界蠕变理论:

认为多晶界材料由于存在大量的晶界,当晶界位相差大时,可把晶界看成非晶体,在温度较高时,晶界粘度迅速下降,应力使得晶界发生粘性流动而导致蠕变。

粘弹性材料的力学性质与时间有关,具有力学松弛的特征,常见的力学松弛现象有蠕变、应力松弛、滞后和力损耗等。

应力松弛:

在恒定的应变时,材料的内部的应力随时间增长而减小的现象。

其本质与蠕变原因相同,同样反映高分子材料分子链的三种形变

滞后:

交变应力作用下形变落后于应力变化的现象。

原因:

在外力作用和去除中,大分子的形变使大分子链段发生重排,这种过程需要一定的时间,导致应变的产生滞后于应力的作用。

力损耗W:

当应变滞后于应力时每一循环周期损失的能量。

这种损失的能量转变为热能,若来不及散失,则会导致材料内部温度上升,影响材料的使用寿命。

蠕变和应力松弛:

属于静态力学松弛过程或静态粘弹性。

在实际生产中,作为工程材料,蠕变越小越好。

如聚四氟乙烯的蠕变严重,不能作为机械零件,但具有很好的自润滑特性,是很好的密封材料;而橡胶材料硫化交联的方法是为了防止因分子间滑移的粘性形变而引起的蠕变;又如材料加工时会产生内应力,常用升温退火的方法来消除,以防止产品弯曲或开裂。

滞后和力损耗:

属于动态力学松弛或动态粘弹性,此时应力和应变均为时间的函数。

在实际的应用中,对于在交变应力作用下工作的轮胎和传动皮带等橡胶制品,希望其tanθ越小越好。

以便吸收更多的能量,以增强防震和隔音效果。

时温等效原理:

材料的粘弹性力学松弛现象,不仅与时间有关,而且与温度有关。

升高温度与延长时间对分子运动及其引起的粘弹性行为是等效的,可借助转换因子αT将某一温度测定的粘弹性数据转换为另一温度T0的对应数据,这就是时温等效原理。

Baltzmann叠加原理:

粘弹性材料的力学松弛行为是其整个历史上各个应力贡献的线性加和的结果。

据此原理可用有限的实验数据,去预测很宽范围内材料的力学性质。

理想弹簧:

代表理想弹性体,其力学性质服从Hook定律。

理想粘壶:

代表理想粘性体,服从牛顿粘性定律

Maxwell模型:

由一个理想弹簧和理想粘壶串联成为Maxwell模型,在保持应变恒定时应力随时间按指数规律衰减

Voigt模型:

由一个理想弹簧和理想粘壶并联成为Voigt模型:

在保持应力恒定时,应变随时间的延长而增大。

粘弹性的微观分子理论:

把高分子材料的分子看成由许多亚单元组成,每一个亚单元的末端距ri(指连接理想的分子链两端的矢量长度)的分布都属于高斯分布(均方末端距为a2),亚单元的质量集中在由Hook弹簧连接在一起的珠子上。

由于高分子材料的分子链是线性的,并且要考虑的形变是单轴方向的,因此可以采用在X方向上的“有效弹性系数”而把体系描述成在一维方向上的分子链。

机械强度:

材料在外力作用下抵抗形变及断裂破坏的能力。

根据外力作用的形式,可分为抗拉强度、抗冲强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。

实际断裂强度远低于理论强度:

是由于其中存在着位错。

裂纹断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面断开,而是裂纹扩展的结果。

裂纹的存在使得实际材料的断裂强度低于理论结合强度,裂纹的存在使得实际材料的断裂强度σf低于理论结合强度σth

材料强度的尺寸效应:

由于同种材料中大尺寸材料比小尺寸材料包含的裂纹数目更多,使得大尺寸材料的断裂强度较低(从能量平衡的观点出发,裂纹扩展的条件是物体内储存的弹性应变能的减小大于或等于开裂形成两个新表面所需增加的表面能)

延性材料的断裂强度:

金属和非晶态高聚物类延性材料受力时产生塑性形变时消耗大量的能量,使得断裂强度提高。

塑性功是阻止断裂的一个重要因素。

陶瓷、玻璃等脆性材料有微米级微观线度的裂纹时,就会发生低于理论结合强度的断裂;而金属和非晶态高聚物则在毫米级宏观尺寸的裂纹时,才会发生低应力的断裂。

常用晶体材料的划痕硬度称为莫氏硬度,它不表示软硬的程度,只表示硬度有小到大的顺序,顺序在后面的材料能划破前面材料的表面。

量子力学:

反映微观粒子(分子、原子、原子核、基本粒子等)运动规律的理论

古典量子论:

稳定椭圆轨道、电子自旋理论

波函数的统计意义:

空间某处物质波的强度(振幅的平方)可代表能够在该处找到这一粒子的几率密度。

在任何给定情况下运动的粒子都具有一波函数与它相联系,这个波函数在空间某处的振幅的平方与粒子在该处出现的几率成正比

隧道效应:

粒子由区域Ⅰ穿过势垒Ⅱ到达区域Ⅲ中,并且粒子穿过势垒后能量并不减少,仍然保持在区域Ⅰ的能量

材料的力学与显微结构:

纳米陶瓷复合材料显微结构对力学性能的影响:

纳米陶瓷材料根据弥散相的不同和基体尺寸分为晶内型、晶间型、晶向/晶间型和纳米/纳米型。

陶瓷纳米复合材料的室温性能(如硬度、强度、断裂韧性等)得到显著改善。

纳米复合材料在提高室温力学性能的同时,也显著地改善了高温性能。

相对而言,陶瓷纳米材料在高温力学性能方面的提高更引人注目。

纤维增强复合材料的微观结构与力学性能:

长纤维增强效果明显,但是形状复杂的零件用长纤维比较困难,短纤维的效果不太理想。

基本上所有优良的纤维增强复合材料的显微结构特点是:

纤维的取向大致相同,分散均匀,没有团聚、交叉、扭曲等制造缺陷,所有纤维基本上被基体包裹。

从一些研究成果来看,纤维长度对复合材料强度的影响一般随着长度增加而增大。

颗粒增强复合材料对材料力学性能的影响:

复合材料的断裂韧性随增强相颗粒尺寸的变化并不呈现单调变化规律。

当颗粒尺寸很小时,断裂韧性随颗粒尺寸的增加而增加,但当颗粒尺寸本身很大时,复合材料的断裂韧性都随着颗粒的增加而减小。

研究表明,复合材料力学性能很大程度上取决于分散相在基体相中的分散质量和二者形成的界面情况,而无机刚性粒子的加入正好产生特殊的界面结构,从而产生增强增韧的力学效果。

层状结构复合材料显微结构对力学性能的影响:

层状材料的结构是两层相同或多层相同或不相同的材料组成,界面可以是强结合,也可以是弱结合的材料经过设计的层状材料具有在特定方向上对裂纹的容忍性,包括最具破坏性的表面裂纹。

层状结构陶瓷复合材料分成两类:

弱界面结合和强界面结合层状结构陶瓷复合材料。

相变增韧复合材料结构对力学性能的影响:

相变增韧陶瓷实质上是利用多晶多相陶瓷的某些相成分在不同温度的相变,达到改善材料微观结构的目的,从而产生增韧效果。

相变增韧的材料中,多相组分有时无法按照某一尺寸或线度去描述,不同的相变陶瓷内部可以出现多尺度的组织结构。

从上可以看出材料的力学性能与显微结构关系是十分密切的,在绝大数情况下可以说是微观结构决定了材料的力学性能。

当然,这种决定关系并不是一目了然的,需要深入的研究其决定机理以进行定量计算,从而指导材料的研究开发和生产应用。

随着显微技术的发展及高速摄影技术的发展,对材料的微观动态研究已成为可能并具有实际意义。

同时,将力学性能与其它物理性能相结合也将是新材料研究中一件有意义的工作。

第二章材料的结构

结合键:

相邻原子和原子群之间力的相互作用。

结合键的特性决定结构和性能。

所有物质都是由原子构成。

原子由电子、质子和中子构成。

原子特性取决于:

1)原子序数Z2)原子的质量3)电子的空间分布4)原子中电子的能量5)在原子中加入或除去一个(多个)电子从而产生带电离子的难易程度。

电子行为的描述——量子力学:

电子具有波粒二象性:

电子波需满足薛定谔方程、泡利不相容原理(同一电子态只有一个电子占据)、能量最低原理和洪德定则(在未填满的壳层中,电子的自旋值应尽量大)

原子成键类型的影响因素—电负性(EN)和电负性差值(EN)

离子键:

原子间高电负性差值。

共价键:

负电性元素(特别是具有4个或更多价电子的元素)构成的化合物

金属键:

含有三个或三个以下价电子的正电性元素构成的固体键的类型影响材料的性能。

键能曲线可用来解释固体的键长、材料的模量(刚度)、结合强度以及线膨胀系数等宏观性能。

点阵——阵点无限延伸排列,每个点被相同类型的邻近点所包围。

体现了晶体的平移对称性。

单胞——由点阵组成的最小具平移对称性的单位

基元——处在一个阵点的“物质群”晶体结构——点阵+基元

点缺陷:

晶体中的空位和间隙原子、离子晶体中的空位和间隙原子、晶体中的杂质、离子晶体中的杂质

线缺陷:

1、位错的类型2、金属晶体中的位错3、离子、共价和聚合物晶体中的位错4、位错与滑移

面缺陷:

1、自由表面2、晶界3、其他面缺陷-扭转晶界

体缺陷:

1、空洞-空位的三维聚集2、沉淀物-与基体不同晶体结构相的三维聚集

聚合物-由长链分子组成的有机材料

非晶态-原子在空间的排列不是周期性重复的点阵

玻璃化转变的实质:

结构无序的液体转变为结构无序的固态

液体结晶的实质:

结构无序向结构有序转变,原子非定域化向原子定域化转变,两者耦合在一起同时进行。

离子玻璃:

氧化物、氯化物、硫化物共价玻璃:

有机玻璃、无定形半导体

热固性弹性体的结构:

交联热塑性弹性体的结构:

嵌段

第三章材料的电学

任何一种物质,只要存在带电荷的自由粒子——载流子,就可以在电场下产生导电电流。

金属中:

自由电子无机材料中:

电子(电子/空穴)——电子电导离子(正、负离子/空穴)——离子电导

霍尔效应:

置于磁场中的静止载流导体,当它的电流方向与磁场方向不一致时,载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势差。

霍尔效应的起源:

源于磁场中运动电荷所产生的洛仑兹力,导致载流子在磁场中产生洛仑兹偏转。

该力所作用的方向即与电荷运动的方向垂直,也与磁场方向垂直。

利用电解效应可以检验:

1.材料是否存在离子导电2.可以判定载流子是正离子还是负离子

能否用更简单明了的模型来揭示纯金属电阻率与温度的依赖关系?

晶格热容是一个宏观物理量,是晶格振动的统计平均效应。

电阻率也是一个宏观物理量,是电子与声子作用的统计平均效应。

平均声子模型,是假定声子系统由平均声子来构成,在这个系统中,每个声子的动量等于原声子系统中声子的平均动量。

我们知道,对电导有贡献的只是费密面上的电子,因此纯金属电阻率可看成是费密面上的电子与平均声子相互碰撞的结果。

纯金属的电阻率与声子浓度和声子平均动量的平方成正比。

电介质的定义:

电介质的本质特征是以极化的方式传递、存储或记录电场的作用和影响,介电常数是表征电介质的最基本的参量。

陶瓷的介电性能决定于感应极化的产生及其随时间的建立过程,而介电常数随频率和温度的变化是决定电介质应用的重要因素。

在讨论电介质的极化时,通常针对各向同性线性均匀电介质在电场中的行为。

所说的均匀是指电介质的性质不随空间坐标发生变化,所说的各向同性是指电介质的参数不随场量的方向发生变化,线性是指电介质的参数不随场量的数值发生变化。

电介质的极化定义:

导体中的自由电荷在电场作用下定向运动,形成传导电流。

但在电介质中,原子、分子或离子中的正负电荷则以共价键或离子键的形式被相互强烈地束缚着,通常称为束缚电荷。

在电场作用下,正、负束缚电荷只能在微观尺度上作相对位移,不能作定向运动。

正负束缚电荷间的相对偏移,产生感应偶极矩。

在外电场作用下,电介质内部感生偶极矩的现象,称为电介质的极化。

注意:

铁电体中自发极化的产生是不需要外加电场诱导的,完全是由特殊晶体结构诱发的。

极化类型:

1.弹性位移极化(瞬时极化)2.取向极化(弛豫极化)

注意:

原子和离子的电子位移极化率与温度无关。

离子位移极化率与正负离子半径和的立方成正比,与电子位移极化率有大体相同的数量级,随温度升高,离子间距离增大,相互作用减弱,力常数K减小,因此离子位移极化率随温度升高而增大,但增加甚微。

偶极子取向极化率与温度成反比,随温度升高而下降。

偶极子取向极化率比电子位移极化率大得多。

不同电介质因极化机制不同,通常表现出不同介电常数。

在交变电场下,由于介质的极化建立需要一定时间,在实际电介质中会产生损耗,因此介电响应需用复介电常数描述

弛豫过程:

一个宏观系统由于周围环境的变化或受到外界的作用而变为非热平衡状态,这个系统再从非平衡状态过渡到新的热平衡态的整个过程就称为弛豫过程。

弛豫过程实质上是系统中微观粒子由于相互作用而交换能量,最后达到稳定分布的过程。

弛豫过程的宏观规律决定于系统中微观粒子相互作用的性质。

介电损耗:

电介质在电场作用下往往会发生电能转变为其它形式的能(如热能)的情况,即发生电能的损耗。

常将电介质在电场作用下,单位时间消耗的电能叫介电损耗。

电介质的击穿:

一般外电场不太强时,电介质只被极化,不影响其绝缘性能。

当其处在很强的外电场中时,电介质分子的正负电荷中心被拉开,甚至脱离约束而成为自由电荷,电介质变为导电材料。

当施加在电介质上的电压增大到一定值时,使电介质失去绝缘性的现象称为击穿。

击穿场强——电介质所能承受的不被击穿的最大场强。

击穿电压——电介质(或电容器)击穿时两极板的电压。

零电阻现象:

将超导体冷却到某一临界温度(TC)以下时电阻突然降为零的现象。

迈斯纳效应:

当超导体冷却到临界温度以下而转变为超导态后,只要周围的外加磁场没有强到破坏超导性的程度,超导体就会把穿透到体内的磁力线完全排斥出体外,在超导体内永远保持磁感应强度为零。

迈斯纳效应与零电阻现象是超导体的两个基本特性,它们既互相独立,又密切联系。

超导态的临界参数:

温度(TC)——超导体必须冷却至某一临界温度以下才能保持其超导性。

临界电流密度(JC)——通过超导体的电流密度必须小于某一临界电流密度才能保持超导体的超导性。

临界磁场(HC)——施加给超导体的磁场必须小于某一临界磁场才能保持超导体的超导性。

第I类超导体:

主要包括一些在常温下具有良好导电性的纯金属,如铝、锌、镓、鎘、锡、铟等,该类超导体的熔点较低、质地较软,亦被称作“软超导体”。

其特征是由正常态过渡到超导态时没有中间态,并且具有完全抗磁性。

第I类超导体由于其临界电流密度和临界磁场较低,因而没有很好的实用价值。

第II类超导体:

除金属元素钒、锝和铌外,第II类超导体主要包括金属化合物及其合金。

第II类超导体和第I类超导体的区别主要在于:

1.第II类超导体由正常态转变为超导态时有一个中间态(混合态)2.第II类超导体的混合态中有磁通线存在,而第I类超导体没有;3.第II类超导体比第I类超导体有更好的应用前景。

理想第II类超导体的晶体结构比较完整,不存在磁通钉扎中心,并且当磁通线均匀排列时,在磁通线周围的涡旋电流将彼此抵消,其体内无电流通过,从而不具有高临界电流密度。

非理想第II类超导体的晶体结构存在缺陷,并且存在磁通钉扎中心,其体内的磁通线排列不均匀,体内各处的涡旋电流不能完全抵消,出现体内电流,从而具有高临界电流密度。

在实际上,真正适合于实际应用的超导材料是非理想第II类超导体。

第四章材料的磁学

磁感应强度:

表示材料在外磁场H的作用下在材料内部的磁通量密度。

磁导率:

表示材料在单位磁场强度的外磁场作用下,材料内部的磁通量密度,是材料的特征常数。

在工程中磁导率分为:

有效磁导率、永久磁导率、表观磁导率、振幅磁导率、可逆磁导率、切变磁导率、脉冲磁导率、最大磁导率等

相对磁导率:

材料的磁导率μ与真空磁导率μ0之比

磁化强度:

在外磁场H的作用下,材料中因磁矩沿外场方向排列而使磁场强化的量度,其值等于单位体积材料中感应的磁矩大小。

轨道磁矩:

电子围绕原子核的轨道运动,产生一个非常小的磁场,形成一个沿旋转轴方向的磁矩

自旋磁矩:

每个电子本身有自旋运动产生一个沿自旋轴方向的磁矩。

原子磁矩:

为原子中各电子磁矩总和。

原子中每个电子都可以看作是一个小磁体,具有永久的轨道磁矩和自旋磁矩。

一个原子的净磁矩是所有电子磁矩的相互作用的矢量和,又称为本征磁矩或固有磁矩。

电子对的轨道磁矩相互对消,自旋磁矩也可能相互对消,所以当原子电子层或次层完全填滿时,磁矩为零。

抗磁性:

由于外磁场使电子的轨道运动发生变化而引起的,方向与外磁场相反的一种磁性。

一种很弱的、非永久性的磁性,只有在外磁场存在时才能维持。

顺磁性:

有些固体的原子具有本征磁矩;无外磁场作用时,材料中的原子磁矩无序排列,材料表现不出宏观磁性;

受外磁场作用时,原子磁矩能通过旋转而沿外场方向择优取向,表现出宏观磁性,这种磁性称为顺磁性。

铁磁性:

有些磁性材料在外磁场作用下产生很强的磁化强度。

外磁场除去后仍保持相当大的永久磁性。

材料是否具有铁磁性取决于两个因素:

(1)原子在晶格中的排列方式

(2)原子是否具有由未成对电子,即自旋磁矩贡献的净磁矩(本征磁矩)

反铁磁性:

在有些材料中,相邻原子或离子的磁矩呈反方向平行排列,结果总磁矩为零,叫反铁磁性

亚铁磁性:

亚铁磁性在宏观性能上与铁磁性类似,区别在于亚铁磁性材料的饱和磁化强度比铁磁性的低。

成因是由于材料结构中原子磁矩不象铁磁体中那样向一个方向排列,而是呈反方向排列,相互抵消了一部分。

铁磁性材料的居里温度:

对于所有的磁性材料来说,并不是在任何温度下都具有磁性。

一般地,磁性材料具有一个临界温度Tc,在这个温度以上,由于高温下原子的剧烈热运动,原子磁矩的排列是混乱无序的。

在此温度以下,原子磁矩排列整齐,产生自发磁化,物体变成铁磁性或亚铁磁性。

所以,居里温度是铁磁体或亚铁磁体的相变转变点

磁畴:

磁性材料内部的一个个小区域,每个区域内包含大量原子,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。

各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。

宏观物体一般总是具有很多磁畴,这样,磁畴的磁矩方向各不相同,结果相互抵消,矢量和为零,整个物体的磁矩为零,它也就不能吸引其它磁性材料。

也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显示磁性。

只有当磁性材料被磁化以后,它才能对外显示出磁性。

既然磁畴内部的磁矩排列是整齐的,那么在磁畴壁处原子磁矩又是怎样排列的呢?

在畴壁的一侧,原子磁矩指向某个方向,假设在畴壁的另一侧原子磁矩方向相反。

那么,在畴壁内部,原子磁矩必须成某种形式的过渡状态。

实际上,畴壁由很多层原子组成。

为了实现磁矩的转向,从一侧开始,每一层原子的磁矩都相对于磁畴中的磁矩方向偏转了一个角度,并且每一层的原子磁矩偏转角度逐渐增大,到另一侧时,磁矩已经完全转到和这一侧磁畴的磁矩相同的方向。

退磁化过程:

样品磁化到饱和点之后,慢慢地减小H,则M也减小。

这个过程叫退磁化过程。

M(B)的变化并不是按磁化曲线的原路程退回,而是按另一条曲线变化。

磁滞现象:

起始磁化曲线为oc,当外磁场减小时,介质中的磁场并不沿起始磁化曲线返回,而是滞后于外磁场变化

磁滞现象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来的形状,而表现出来。

退磁方法:

(1)加热法:

当铁磁质的温度升高到某一温度时,磁性消失,由铁磁质变为顺磁质,该温度为居里温度tc。

当温度低于tc时,又由顺磁质转变为铁磁质。

原因:

由于加热使磁介质中的分子、原子的振动加剧,提供了磁畴转向的能量,使铁磁质失去磁性。

(2)敲击法:

通过振动可提供磁畴转向的能量,使介质失去磁性。

如敲击永久磁铁会使磁铁磁性减小。

(3)加反向磁场法:

加反向磁场,提供一个矫顽力Hc,使铁磁质退磁。

(4)加交变衰减的磁场:

使介质中的磁场逐渐衰减为0,应用在录音机中的交流抹音磁头中。

铁磁材料分类:

1.软磁材料:

具有较高的磁导率和较高的饱和磁感应强度;较小的矫顽力(矫顽力很小,即磁场的方向和大小发生变化时磁畴壁很容易运动)和较低磁滞损耗,磁滞回线很窄;在磁场作用下非常容易磁化;取消磁场后很容易退磁化。

软磁材料主要应用:

制造磁导体,变压器、继电器的磁芯(铁芯)、电动机转子和定子、磁路中的连接元件、磁极头、磁屏蔽材料、感应圈铁芯、电子计算机开关元件和存储元件等。

软磁材料的应用要求:

要求软磁材料的电阻率比较高,因为使用中除上述磁滞能量损失之外,还可能因磁场变化在磁性材料中产生电流(涡流)而造成能量损失。

为了尽量减少后一种能量损失,要求磁性材料的电阻率较高,因此常用固溶体合金(如铁-硅、铁-镍合金)和陶瓷铁氧体作软磁材料。

2.硬磁材料:

硬磁材料又称永磁材料,难于磁化又难于退磁。

主要特点:

具有较大的矫顽力,;磁滞回线较粗,具有较高的最大磁能积(BH)max;剩磁很大;这种材料充磁后不易退磁,适合做永久磁铁。

硬磁性材料如碳钢、铝镍钴合金和铝钢等。

硬磁材料主要应用:

用于制造各种永磁体,以便提供磁场空间;可用于各类电表和电话、录音机、电视机中以及利用磁性牵引力的举重器、分料器和选矿器中。

3.非金属氧化物----铁氧体:

铁氧体是含铁酸盐的陶瓷氧化物磁性材料,一般呈现出亚铁磁性。

磁滞回线呈矩形,又称矩磁材料,剩磁接近于饱和磁感应强度具有高磁导

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