磁性材料与磁测量

第1章 导论
1.1 基本磁学量 1
1.1.1 磁矩和磁偶极矩 1
1.1.2 磁极化强度J 和磁化强度M 3
1.1.3 磁场强度H 和磁通密度B 3
1.1.4 磁化率和磁导率 4
1.1.5 磁能和退磁场能 6
1.2 基础磁学理论 8
1.2.1 毕奥-萨伐尔定律 8
1.2.2 高斯定理 9
1.2.3 安培环路定理 10
1.2.4 法拉第电磁感应定律 11
1.2.5 磁路定理 12
1.3 磁性材料分类 14
1.3.1 物质的磁性分类 14
1.3.2 磁性材料分类 18
1.4 磁化曲线和磁滞回线 19
1.4.1 磁化曲线 19
1.4.2 磁滞回线 19
1.5 磁测量概述 21
1.5.1 磁测量历史 21
1.5.2 磁测量的物理基础 22
1.5.3 磁测量的对象 22
1.5.4 磁测量的方法 23
1.5.5 测量误差 23
1.6 单位制 24
1.6.1 CGS单位制 24
1.6.2 国际单位制 25
习题 27

第2章 磁场的产生与屏蔽
2.1 永磁体 28
2.1.1 永磁体的工作点 28
2.1.2 永磁体的磁路设计 29
2.1.3 永磁体的充磁 31
2.2 磁场线圈 32
2.2.1 圆形线圈的磁场 32
2.2.2 组合线圈的磁场 35
2.2.3 水冷磁体 37
2.3 电磁铁 38
2.3.1 电磁铁类型 38
2.3.2 电磁铁的磁路 40
2.4 超导磁体 41
2.5 脉冲磁场 43
2.6 磁场屏蔽 47
习题 49

第3章 物质的磁性
3.1 原子磁矩 50
3.1.1 电子轨道磁矩 50
3.1.2 电子自旋磁矩 52
3.1.3 原子磁矩 53
3.2 抗磁性 55
3.3 顺磁性 57
3.4 铁磁性 59
3.4.1 铁磁性简介 59
3.4.2 外斯分子场理论 60
3.4.3 海森堡交换相互作用模型 62
3.4.4 铁磁性能带理论 63
3.4.5 铁磁性RKKY理论 64
3.5 反铁磁性 64
3.5.1 反铁磁性简介 64
3.5.2 定域分子场理论 65
3.5.3 超交换作用模型 68
3.6 亚铁磁性 69
3.6.1 亚铁磁性简介 69
3.6.2 铁氧体的晶体结构 70
3.6.3 亚铁磁性的奈尔分子场理论 76
习题 80

第4章 软磁材料
4.1 软磁材料特性参数 81
4.1.1 起始磁导率 82
4.1.2 有效磁导率 82
4.1.3 矫顽力HC 83
4.1.4 饱和磁通密度BS 83
4.1.5 直流偏置特性 83
4.1.6 磁损耗 83
4.1.7 稳定性 86
4.2 金属软磁材料 86
4.2.1 电工纯铁 86
4.2.2 硅钢 88
4.2.3 坡莫合金 89
4.2.4 其他传统软磁合金 92
4.2.5 非晶软磁材料 94
4.2.6 纳米晶软磁材料 96
4.3 铁氧体软磁材料 100
4.3.1 锰锌铁氧体 100
4.3.2 镍锌铁氧体 102
4.3.3 平面六角晶系铁氧体 104
4.3.4 铁氧体软磁材料的制备 106
4.4 软磁复合材料 106
4.4.1 软磁复合材料的分类 107
4.4.2 软磁复合材料的制备 108
4.4.3 研究及应用现状 111
习题 112

第5章 永磁材料
5.1 永磁材料特性参数 113
5.1.1 剩磁Br 113
5.1.2 矫顽力HC 114
5.1.3 最大磁能积(BH)max 116
5.1.4 稳定性 116
5.2 金属永磁材料 117
5.2.1 金属永磁材料分类 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 铁氧体永磁材料 126
5.3.1 铁氧体永磁材料的晶体结构 126
5.3.2 铁氧体永磁材料的磁性能 127
5.3.3 铁氧体永磁材料的制备 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 稀土钴系永磁材料 130
5.4.3 Nd-Fe-B稀土永磁材料 135
5.4.4 双相纳米晶复合永磁材料 146
5.4.5 Sm-Fe-N系永磁材料 152
习题 154

第6章 磁测量方法及原理
6.1 磁力效应法 155
6.1.1 原理及分类 155
6.1.2 测量磁场 157
6.1.3 测量磁矩 157
6.2 电磁感应法 158
6.2.1 基本原理 158
6.2.2 冲击检流法 159
6.2.3 磁通计法 160
6.2.4 旋转/振动线圈法 161
6.2.5 振动/提拉样品法 162
6.2.6 梯度磁场感应线圈 164
6.3 霍尔效应法 165
6.4 磁电阻效应法 167
6.5 磁通门法 171
6.6 超导量子干涉仪(SQUID) 174
6.7 磁光效应法 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 顺磁共振法 181
6.8.4 光泵磁共振法 182
习题 183

第7章 磁性材料直流磁特性的测量
7.1 磁畴结构 184
7.1.1 磁畴 184
7.1.2 畴壁 186
7.1.3 磁畴观测 189
7.2 起始磁化曲线 193
7.3 直流磁化过程 195
7.3.1 畴壁位移磁化过程 195
7.3.2 磁畴转动磁化过程 203
7.4 磁中性化 207
7.5 软磁材料直流磁特性测量 208
7.5.1 H和B的测量 208
7.5.2 闭路样品测量 209
7.5.3 开路样品测量 210
7.5.4 软磁直流测试实例 212
7.6 永磁材料直流磁特性测量 214
7.6.1 闭路测量 215
7.6.2 开路测量 217
7.6.3 工业快速测量 222
7.7 小尺寸磁体的磁性测量 222
习题 224

第8章 磁性材料交流磁特性的测量
8.1 交流磁化过程 226
8.2 交流磁参数 228
8.2.1 复数磁导率μ~ 228
8.2.2 磁谱和截止频率 230
8.2.3 品质因数 231
8.2.4 损耗因子 232
8.2.5 μ'Q积 232
8.3 交流磁滞回线的测量 233
8.4 交流磁化曲线的测量 234
8.5 损耗测量 234
8.5.1 功率表法 234
8.5.2 有效值法 235
8.5.3 乘积法 236
8.6 磁导率测量 237
8.6.1 起始磁导率 237
8.6.2 有效磁导率 238
8.6.3 复数磁导率 238
8.6.4 振幅磁导率 239
8.7 电工钢的标准测量 239
8.7.1 爱泼斯坦方圈 239
8.7.2 单片测试仪 242
习题 243

第9章 磁性材料本征磁学量的测量
9.1 饱和磁化强度的测量 244
9.2 居里温度的测量 245
9.2.1 MS-T曲线法 245
9.2.2 感应法 246
9.2.3 μi-T曲线法 246
9.3 磁晶各向异性常数的测量 247
9.3.1 磁晶各向异性 247
9.3.2 磁晶各向异性的测量 251
9.4 磁致伸缩系数的测量 254
9.4.1 磁致伸缩效应 254
9.4.2 磁致伸缩机理 256
9.4.3 磁弹性能 258
9.4.4 磁弹性耦合系数Kc和动态磁致伸缩系数d33 259
9.4.5 磁致伸缩系数的测量方法 259
习题 262

参考文献