磁性材料與磁測量

第1章 導論
1.1 基本磁學量 1
1.1.1 磁矩和磁偶極矩 1
1.1.2 磁極化強度J 和磁化強度M 3
1.1.3 磁場強度H 和磁通密度B 3
1.1.4 磁化率和磁導率 4
1.1.5 磁能和退磁場能 6
1.2 基礎磁學理論 8
1.2.1 畢奧-薩伐爾定律 8
1.2.2 高斯定理 9
1.2.3 安培環(huán)路定理 10
1.2.4 法拉第電磁感應定律 11
1.2.5 磁路定理 12
1.3 磁性材料分類 14
1.3.1 物質的磁性分類 14
1.3.2 磁性材料分類 18
1.4 磁化曲線和磁滯回線 19
1.4.1 磁化曲線 19
1.4.2 磁滯回線 19
1.5 磁測量概述 21
1.5.1 磁測量歷史 21
1.5.2 磁測量的物理基礎 22
1.5.3 磁測量的對象 22
1.5.4 磁測量的方法 23
1.5.5 測量誤差 23
1.6 單位制 24
1.6.1 CGS單位制 24
1.6.2 國際單位制 25
習題 27

第2章 磁場的產生與屏蔽
2.1 永磁體 28
2.1.1 永磁體的工作點 28
2.1.2 永磁體的磁路設計 29
2.1.3 永磁體的充磁 31
2.2 磁場線圈 32
2.2.1 圓形線圈的磁場 32
2.2.2 組合線圈的磁場 35
2.2.3 水冷磁體 37
2.3 電磁鐵 38
2.3.1 電磁鐵類型 38
2.3.2 電磁鐵的磁路 40
2.4 超導磁體 41
2.5 脈沖磁場 43
2.6 磁場屏蔽 47
習題 49

第3章 物質的磁性
3.1 原子磁矩 50
3.1.1 電子軌道磁矩 50
3.1.2 電子自旋磁矩 52
3.1.3 原子磁矩 53
3.2 抗磁性 55
3.3 順磁性 57
3.4 鐵磁性 59
3.4.1 鐵磁性簡介 59
3.4.2 外斯分子場理論 60
3.4.3 海森堡交換相互作用模型 62
3.4.4 鐵磁性能帶理論 63
3.4.5 鐵磁性RKKY理論 64
3.5 反鐵磁性 64
3.5.1 反鐵磁性簡介 64
3.5.2 定域分子場理論 65
3.5.3 超交換作用模型 68
3.6 亞鐵磁性 69
3.6.1 亞鐵磁性簡介 69
3.6.2 鐵氧體的晶體結構 70
3.6.3 亞鐵磁性的奈爾分子場理論 76
習題 80

第4章 軟磁材料
4.1 軟磁材料特性參數(shù) 81
4.1.1 起始磁導率 82
4.1.2 有效磁導率 82
4.1.3 矯頑力HC 83
4.1.4 飽和磁通密度BS 83
4.1.5 直流偏置特性 83
4.1.6 磁損耗 83
4.1.7 穩(wěn)定性 86
4.2 金屬軟磁材料 86
4.2.1 電工純鐵 86
4.2.2 硅鋼 88
4.2.3 坡莫合金 89
4.2.4 其他傳統(tǒng)軟磁合金 92
4.2.5 非晶軟磁材料 94
4.2.6 納米晶軟磁材料 96
4.3 鐵氧體軟磁材料 100
4.3.1 錳鋅鐵氧體 100
4.3.2 鎳鋅鐵氧體 102
4.3.3 平面六角晶系鐵氧體 104
4.3.4 鐵氧體軟磁材料的制備 106
4.4 軟磁復合材料 106
4.4.1 軟磁復合材料的分類 107
4.4.2 軟磁復合材料的制備 108
4.4.3 研究及應用現(xiàn)狀 111
習題 112

第5章 永磁材料
5.1 永磁材料特性參數(shù) 113
5.1.1 剩磁Br 113
5.1.2 矯頑力HC 114
5.1.3 最大磁能積(BH)max 116
5.1.4 穩(wěn)定性 116
5.2 金屬永磁材料 117
5.2.1 金屬永磁材料分類 117
5.2.2 Al-Ni-Co永磁合金 118
5.2.3 Fe-Cr-Co永磁合金 121
5.2.4 Fe-Pt永磁合金 122
5.2.5 Mn-Bi永磁合金 124
5.3 鐵氧體永磁材料 126
5.3.1 鐵氧體永磁材料的晶體結構 126
5.3.2 鐵氧體永磁材料的磁性能 127
5.3.3 鐵氧體永磁材料的制備 127
5.4 稀土永磁材料 128
5.4.1 稀土永磁材料概述 128
5.4.2 稀土鈷系永磁材料 130
5.4.3 Nd-Fe-B稀土永磁材料 135
5.4.4 雙相納米晶復合永磁材料 146
5.4.5 Sm-Fe-N系永磁材料 152
習題 154

第6章 磁測量方法及原理
6.1 磁力效應法 155
6.1.1 原理及分類 155
6.1.2 測量磁場 157
6.1.3 測量磁矩 157
6.2 電磁感應法 158
6.2.1 基本原理 158
6.2.2 沖擊檢流法 159
6.2.3 磁通計法 160
6.2.4 旋轉/振動線圈法 161
6.2.5 振動/提拉樣品法 162
6.2.6 梯度磁場感應線圈 164
6.3 霍爾效應法 165
6.4 磁電阻效應法 167
6.5 磁通門法 171
6.6 超導量子干涉儀(SQUID) 174
6.7 磁光效應法 177
6.8 磁共振法 179
6.8.1 磁共振原理 179
6.8.2 核磁共振法 180
6.8.3 順磁共振法 181
6.8.4 光泵磁共振法 182
習題 183

第7章 磁性材料直流磁特性的測量
7.1 磁疇結構 184
7.1.1 磁疇 184
7.1.2 疇壁 186
7.1.3 磁疇觀測 189
7.2 起始磁化曲線 193
7.3 直流磁化過程 195
7.3.1 疇壁位移磁化過程 195
7.3.2 磁疇轉動磁化過程 203
7.4 磁中性化 207
7.5 軟磁材料直流磁特性測量 208
7.5.1 H和B的測量 208
7.5.2 閉路樣品測量 209
7.5.3 開路樣品測量 210
7.5.4 軟磁直流測試實例 212
7.6 永磁材料直流磁特性測量 214
7.6.1 閉路測量 215
7.6.2 開路測量 217
7.6.3 工業(yè)快速測量 222
7.7 小尺寸磁體的磁性測量 222
習題 224

第8章 磁性材料交流磁特性的測量
8.1 交流磁化過程 226
8.2 交流磁參數(shù) 228
8.2.1 復數(shù)磁導率μ~ 228
8.2.2 磁譜和截止頻率 230
8.2.3 品質因數(shù) 231
8.2.4 損耗因子 232
8.2.5 μ'Q積 232
8.3 交流磁滯回線的測量 233
8.4 交流磁化曲線的測量 234
8.5 損耗測量 234
8.5.1 功率表法 234
8.5.2 有效值法 235
8.5.3 乘積法 236
8.6 磁導率測量 237
8.6.1 起始磁導率 237
8.6.2 有效磁導率 238
8.6.3 復數(shù)磁導率 238
8.6.4 振幅磁導率 239
8.7 電工鋼的標準測量 239
8.7.1 愛潑斯坦方圈 239
8.7.2 單片測試儀 242
習題 243

第9章 磁性材料本征磁學量的測量
9.1 飽和磁化強度的測量 244
9.2 居里溫度的測量 245
9.2.1 MS-T曲線法 245
9.2.2 感應法 246
9.2.3 μi-T曲線法 246
9.3 磁晶各向異性常數(shù)的測量 247
9.3.1 磁晶各向異性 247
9.3.2 磁晶各向異性的測量 251
9.4 磁致伸縮系數(shù)的測量 254
9.4.1 磁致伸縮效應 254
9.4.2 磁致伸縮機理 256
9.4.3 磁彈性能 258
9.4.4 磁彈性耦合系數(shù)Kc和動態(tài)磁致伸縮系數(shù)d33 259
9.4.5 磁致伸縮系數(shù)的測量方法 259
習題 262

參考文獻