南昌大学铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线学院：专业班级：
学生姓名：学号：
实验地点：座位号：
实验时间：
一、实验目的：
1.认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。
2.测定样品的基本磁化曲线，作μ－H曲线。
3.测定样品的H D、B r、B S和（H m·B m）等参数。
4.测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
二、实验原理：
铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ很高。另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。
图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O，当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段oa所示，继之B随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B到达饱和值B S，oabs称为起始磁化曲线。图1表明，当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H＝O时，B不为零，而保留剩磁Br。
当磁场反向从O逐渐变至－H D时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H D称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段RD称为退磁曲线。
图1还表明，当磁场按H S→O→H D→-H S→O→H D′→H S次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线S
SRD'S
D
R'
'变化，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。
应该说明，当初始态为H＝B＝O的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图2所示，这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率
H
B
μ=，因B与H非线性，故铁磁材料的μ不是常数而是随H而变化（如图3所示）。铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛的主要原因之一。
可以说磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据，图4为常见的两种典型的磁滞回线，其中软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，是制造变压器、电机、和交流磁铁的主要材料。而硬磁材料的磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来制造永磁体。
图2 同一铁磁材料的
一簇磁滞回线
图1 铁磁质起始磁化
曲线和磁滞回线
图 3 铁磁材料μ与H并系曲
观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示。待测样品为EI 型矽钢片，N 为励磁绕组，n 为用来测量磁感应强度B 而设置的绕组。R 1为励磁电流取样电阻，设通过N 的交流励磁电流为i ，根据安培环路定律，样品的磁化场强
L
i
N H 1=
L 为样品的平均磁路 ∵ 1
1R U i =
H 1
1
U LR N H ?=
∴ （1） (1)式中的N 1、L 、1R 均为已知常数，所以由H U 可确定H 。
在交变磁场下，样品的磁感应强度瞬时值B 是测量绕组n 和C R 2电路给定的，根据法拉第电磁感应定律，由于样品中的磁通φ的变化，在测量线圈中产生的感生电动势的大小为
(2)
S 为样品的截面积。如果忽略自感电动势和电路损耗，则回路方程为
B U R i ε222+=
图 4 不同铁磁材料的磁滞回线
dt
d n ?ε=2?=
dt n 21
ε??==dt
nS S B 21ε?图5 实验线路
式中
2i 为感生电流，U B 为积分电容C 两端电压,设在Δt 时间内，i 2向电容2C 的充电电量为Q ，则
C Q U B =
C
Q R i ε222+=∴ 如果选取足够大的R 2和C ，使i 2R 2>>Q/C ，则
222R i =ε
∵dt
dU C dt dQ
i B 2
2==
dt
dU R C εB
2
22=∴ (3) 由（2）、（3）两式可得
B 22
U S
N CR B =
（4）
上式中C 、R 2、n 和S 均为已知常数。所以由U B 可确定B 0
综上所述，将图5中的U H 和U B 分别加到示波器的“X 输入”和“Y 输入”便可观察样品的B －H 曲线；如将U H 和U B 加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和磁感应强度B S 、剩磁R r 、矫顽力H D 、磁滞损耗〔WBH 〕以及磁导率μ等参数。
三、实验内容和步骤：
1. 电路连接：选样品1按实验仪上所给的电路图连接线路，并令R 1＝
2.5Ω，“U 选择”置于O 位。U H 和U B 分别接示波器的“X 输入”和“Y 输入”，插孔⊥为公共端。
2.样品退磁：开启实验仪电源，对试样进行退磁，即顺时针方向转动“U 选择”旋钮，令U 从0增至3V ，然后逆时针方向转动旋钮，将U 从最大值降为O ，其目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态，即B ＝H ＝0，如图6所示。
3.观察磁滞回线：开启示波器电源，令光点位于坐标网格中心，令U ＝2.2V ，并分别调节示波器x 和y 轴的灵敏度，使显示屏上出现图形大小合适的磁滞回线（若图形顶部出现编织状的小环，如图7所示，这时可降低励磁电压U 予以消除）。
图6 退磁示意图 图7 U B 和B 的相位差等因素引起的畸变
4.观察基本磁化曲线，按步骤2对样品进行退磁，从U＝0开始，逐档提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小到大一个套一个的一簇磁滞回线。这些磁滞回线顶点的连线就是样品的基本磁化曲线，借助长余辉示波器，便可观察到该曲线的轨迹。
5.观察、比较样品1和样品2的磁化性能。
6.测绘μ－H曲线：仔细阅读测试仪的使用说明，接通实验仪和测试仪之间的连线。开启电源，对样品进行退磁后，依次测定U＝0.5，1.0…3.0V时的十组H m和B m值，作μ～H曲线。
7.令U＝3.0V，R1＝2.5Ω测定样品1的B S,R r,H D,W BH,等参数。
8.取步骤7中的H和其相应的B值，用坐标纸绘制B－H曲线（如何取数？取多少组数据？自行考虑），并估算曲线所围面积。
四、实验数据与处理：
电容C1(μF)：20 电阻R1(Ω)：2.5 电阻R2(kΩ)：10 截面S(mm2)： 80
励磁绕组N1(匝)：150 测量绕组N2(匝)：150 平均磁路L(mm)：60
表一基本磁化曲线与μ－H曲线
U（V）H×104安/米B×102特斯拉μ＝B/H享利/米
0.5 0.0053333330.0006666670.00125
1.0 0.010.0010833330.001083333
1.2 0.0120.0014166670.001180556
1.5 0.0186666670.001750.0009375
1.8 0.0240.0020.000833333
2.0 0.029*******.002250.000767045
2.2 0.0333333330.00250.00075
2.5 0.0433333330.0026666670.000615385
2.8 0.050.0028333330.000566667
3.0 0.0566666670.0030.000529412
表二.磁滞回线
U=1.2V R1=2.5欧姆
H D=43.33 B r=0.083 Bm=0.11
NO H×104A/m B×102T NO H×104A/m B×102T
1
-120-0.1333333339
-33.333333330.033333333
2
1200.133********
-33.33333333-0.1
3
00.0833*******
33.333333330.1
4
0-0.06666666712
33.33333333-0.016666667
5
-46.66666667013
66.666666670.083333333
6
43.33333333014
66.666666670.116666667
7
-66.66666667-0.06666666715
-400.016666667
8
-66.66666667-0.116
600.066666667
2014年江西理工大学无机材料科学基础考研真题
2014年江西理工大学无机材料科学基础考研真题 一、名词解释（每小题3分，共30分） 1、尖晶石结构 2、位错 3、硼反常现象 4、表面双电层 5、吉布斯相率 6、扩散通量 7、一级相变 8、矿化剂 9、初次再结晶 10、等静压烧结 二、选择题（每题2分，共30分） 1、在晶胞常数为 a的面心立方堆积中，刚好填充八面体空隙球体半径 A 0.08a B 0.126a C 0.146a D 0.207a 2、下列矿物中，属于架状结构的是 3、在1850℃，15mol%CaO的添加到ZrO2中，形成的固溶体的化学式为 4、在下列几类晶体中，形成间隙型固溶体的次序是 5、当O/Si比高时，碱金属氧化物降低熔体的粘度的能力是
6、体心立方铁的八面体空隙中，C、N、B扩散活化能由大到小排列为 A C
南昌大学专业简介
专业简介 一、机电工程学院 1、机械设计制造及其自动化 本专业为江西省本科品牌专业。该专业培养具备创新思维和机电产品与系统研究、设计、制造及企业经营管理能力的高级工程技术人才。本着夯实基础、促进就业，“多能”与“一专”均衡发展的精神，加强基础教育、分模块突出专业特色，使学生既能够全面掌握本专业的基础知识与技能，又能在一定的专业方向上形成知识密集点。 本专业学生主修的专业基础课程包括工程制图、工程力学、工程材料、机械原理、机械设计、公差与技术测量、电工电子学、微机原理、测试技术、控制工程基础、工程经济学等，选修的专业课程包括机械产品设计、机械制造、机械自动化、制造业信息化、精密仪器及机械等不同的课程模块，工程实践包括课程实验、实习、课程设计、毕业设计等环节，以及创新设计大赛、创业大赛等课外活动。 2、材料成型及控制工程 本专业依托国家重点培育学科"材料加工工程"（江西省第一个博士点）和省部共建“先进成形与模具实验室”，为国家高等学校“第二类特色专业建设点”（我校第一个）、省级品牌专业。专业基本涵盖了机械制造领域热加工技术所有领域，分为铸造、锻压、焊接、聚合物成型、热处理五个专业方向。本专业培养具备有较强材料加工和模具设计能力，能够从事材料加工工程领域及计算机应用领域的科学研究、技术开发、设计制造、试验研究、企业管理和经营等方面工作的高素质复合型人才。
主要专业课程有：工程制图、工程力学、公差与技术测量、机械原理、机械设计、电工与电子学、C语言程序设计、微机原理及接口技术、检测技术与控制工程基础、材料成形原理、模具设计CAD/CAM技术、材料科学基础，各研究方向的专业课等。 3、热能与动力工程 该专业为江西省品牌专业，是国家未来20年就业面最宽的专业之一.主要培养从事汽车动力工程、制冷与低温技术、暖通空调，能源与环境工程、电厂热能动力、燃气工程、船舶、流体机械等方面的高级工程技术人才。同时本专业还拥有动力工程与工程热物理一级学科硕士点。 主要专业课程有：工程热力学、传热学、流体力学、工程力学、机械设计基础、微机原理与接口技术、热工测试技术、汽车构造、发动机原理、汽车电子控制技术、制冷原理、空气调节、供热工程、锅炉原理、发电厂热力设备及系统、新能源及可再生能源技术等。 学生毕业后可在汽车制造、制冷空调设备、建筑环境与设备、热力发电等相关企事业单位和科研院所从事产品研发、设计、制造与营销、教学等工作。本专业设有“昌大空调助学奖学金”,奖励热能与动力工程专业的在校统招本科生和当年第一志愿填报该专业的新生。 4、车辆工程 车辆工程专业培养具有现代汽车设计、制造、研究及服务等方面工作能力的开拓性高级专门人才。本专业目前设有汽车设计、汽车电器与电子控制技术、汽车覆盖件成型等主要专业方向，要求学生在四年的学习过程中，在打好宽广的学科基础之上，理论与实践紧密结合，学好汽车专业的主要专业课程，受到汽车工程师的专门训练。同时本专业还拥有江西省汽车电子工程技术研究中心，车辆工程硕士点。 本专业开设的主要学科基础课有：工程力学、工程制图、电工与电子技术、机械设计基础、微机原理与接口技术、控制工程基础等。开设的主要专业课程有：汽车构造、汽车发动机原理、
实验38 磁性材料磁滞回线测定
大学物理实验教案 实验名称：磁性材料磁滞回线测定 1 实验目的 1)了解用示波器测量动态磁滞回线的原理和方法； 2)了解磁性材料的基本磁化特性； 3)掌握磁化曲线和磁滞回线的测量方法； 4)进一步熟悉数字示波器的使用。 2 实验仪器 DM-1型磁滞回线测试仪 数字示波器 微型计算机 3 实验原理 磁性材料在工程、电力、信息、交通等领域有着广泛的应用，测定磁滞回线是电磁学中的一个重要内容，是研究和应用磁性材料最有效的方法之一。 铁磁物质具有保持原先磁化状态的性质，铁磁体在反复磁化的过程中，它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度，这种现象叫磁滞。这是铁磁物质的一个重要特征。 铁磁材料被磁化后，磁场强度H 减小时，磁感应强度B 的不沿原曲线变化，当磁场强度H 减少到零时，磁感应强度B 仍保留一定的数值，这称之为剩磁r B 。继续减小磁场强度H ，当H 达到某一负值时，磁感应强度B 变为零，此时的磁场强度H 称为矫顽力C H 。在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示。当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线（如图38-1所示），它表示铁磁材料的一个基本特征。它的形状、大小，均有一定的实用意义。比如材料的磁滞损耗就与回线面积成正比磁滞回线所包围的面积表示在铁磁物质通过一个磁化循环过程中所消耗的能量，叫做磁滞损耗。 当从初始状态H =0、B =0开始改变磁场强度H ，在磁场强度H 从小到大的单调增加过程中，不同磁化电流所对应的磁滞回线正顶点的连线叫基本磁化曲线。 退磁方法，从理论上分析，要消除剩磁r B ，只要通一反向电流，使外加磁场刚好等于铁磁材料的矫顽力C H 就可以了，但是通常不知道矫顽力C H 的大小，所以无法确定所通反向电流的大小。我们可以从磁滞回线中得到启示，如果是铁磁材料磁化达到饱和，然后不断改变磁化电流的方向，与此同时逐渐减小磁化电流，一直减小到零，这样就可以达到退磁的目的。 图 38 –1磁滞回线 利用示波器测动态磁滞回线的原理电路如图38-2所示。将样品制成闭合的环形，其上均匀地绕以磁化线圈1N 及副线圈2N 。交流电压1u 加在磁化线圈上，线路中串联了一取样电阻1R 。将1R 两端地电压1u 加到示波器的X 输入端上。副线圈2N 与电阻2R
铁磁材料的磁滞回线
实验19 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 铁磁物质（铁、钴、钢、镍、铁镍合金等）的磁性有两个特点：其一是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ很高，而且磁导率随磁化场强度变化；另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态。因而它的磁化规律很复杂。要具体了解某种铁磁材料的磁性，就必须测出它的磁化曲线和磁滞回线。 实验目的和学习要求 1. 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性； 2. 测定样品的基本磁化曲线，作μ－H曲线； 3. 测定样品的HC、Br、Bm和（Hm·Bm）等参数； 4. 测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 实验原理 1．起始磁化曲线、基本磁化曲线和磁滞回线 图19-1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。图中的原点O 表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O。当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段oa所示，继之B随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B到达饱和值B S，oabs称为起始磁化曲线。图19-1表明，当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H＝O时，B不为零，而保留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至－H D时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H D称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段RD称为退磁曲线。 图19-1还表明，当磁场按H S→O→H D→-H S→O→H D′→H S次序变化，相应的磁感应 '变化，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处强度B则沿闭合曲线S R' D SRD'S 于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
实验名称：软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类.软磁材料的矫顽力H c 小于100A/m ，常用做电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯.磁化曲线和磁滞回线是反映铁磁材料磁性的重要特征曲线.矫顽力和饱和磁感应强度B s 、剩磁B r .磁滞损耗P 等参数均可以从磁滞回线和磁化曲线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据. 铁磁材料磁化时，其磁感强度随磁场强度的变化非常复杂.有如下特点： 1．一块从未被磁化的软磁材料磁化时，当H 由0开始逐渐增加至某最大值H m ，B 也由0开始逐渐增加，由此画出的B -H 曲线o -a 称起始磁化曲线，如图1所示. 起始磁化曲线大致分为三个阶段，第一阶段曲线平缓，第二阶段曲线很陡，第三阶段曲线又变得平缓.最后B 趋于不变，这种现象称为饱和.饱和时的磁感强度称为饱和磁感强度，记做B s . 2．磁化过程中材料内部发生的过程是不可逆的，当磁场由饱和时的H m 减小至0，B 并非沿原来的磁化曲线返回，而是滞后于H 的变化.当H =0时，B =B r ，称为剩余磁感应强度.要想使B 为0，就必须施加一反向磁场-H c .H c 称为矫顽力. 继续加大反向磁场至-H m ，曲线到达a '，磁感应强度变为-B s .磁场再由-H m 变至H m ，曲线又回到a ，形成一条闭合曲线，叫磁滞回线. 3．如果初始磁化磁场由0开始增加至一小于H m 的值H 1，然后磁场在- H 1与H 1之间变化，也可以得到一条磁滞回线.但这条曲线不是饱和 的.逐渐增加磁场至H 2，H 3，H 4，…(H 2 实验26 铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁性材料分为硬磁材料和软磁材料。软磁材料的矫顽力小于100A/m ，常用于电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。铁磁材料的磁化过程和退磁过程中磁感应强度和磁场强度是非线性变化的，磁滞回线和基本磁化曲线是反映软磁材料磁性的重要特性曲线。矫顽力、饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、初始磁导率、最大磁导率、磁滞损耗等参数均可以从磁滞回线和基本磁化曲线上获得，这些参数是磁性材料研制、生产和应用的总要依据。采用直流励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为静态磁滞回线；采用交变励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为动态磁滞回线。本实验利用交变励磁电流产生磁场对不同性能的铁磁材料进行磁化，测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。 【实验目的】 ①了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。 ②掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法，加深对铁磁材料磁化规律的理解。 ③学会根据磁滞回线确定矫顽力 、剩余磁感应强度 、饱和磁感应强度 、磁滞损耗等磁化参数。 【实验仪器与用具】 FB310型动态磁滞回线实验仪，双踪示波器，导线。 【实验原理】 1．磁性材料的磁化特性及磁滞回线 研究磁性材料的磁化规律时，一般是通过测量磁化场的磁场强度H 与磁感应强度B 之间的关系来进行的。铁磁性材料磁化时，它的磁感应强度B 要随磁场强度H 变化而变化。但是B 与H 之间的函数关系是非常复杂的。主要特点如下： （1）当磁性材料从未磁化状态（H =0且B =0）开始磁化时，B 随H 的增加而非线性增加由此画出的H B 曲线称为起始磁化曲线，如图3.26.1（O-a ）段曲线。起始磁化曲线大致分为三个阶段，第一阶段曲线平缓，第二阶段曲线较陡，第三阶段曲线又趋于平缓。最后当H 增大到一定值m H 后，B 增加十分缓慢或基本不再增加，这时磁化达到饱和状态，称为磁饱和。达到磁饱和时的m H 和s B 分别称为饱和磁场强度和饱和磁感应强度，对应图3.26.1中的a 点。 铁磁材料的滞回线和基本磁化曲线实验报告 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 南昌大学物理实验报告 课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间： 一、实验目的： 1、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。 2、了解铁磁材料的磁化规律，用示波器法观察磁滞回线比较两种典型铁磁物质的动态磁化特性。 3、测定样品的磁化特性曲线（B-H曲线），并作μ-H曲线。 4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线，估算其磁滞损耗以及相关H C、B R、B M、 H、B的等参量。 二、实验仪器： TH—MHC型智能磁滞回线测试仪、示波器。 三、实验原理： 1．铁磁材料的磁滞特性 铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特性是在外磁场作用下能被强烈磁化，即磁导率μ很高。另一特征是磁滞，铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间关系的特性。即磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。 图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O，当磁场强度H从零开始增加时，磁感应强度B随之从零缓慢上升，如曲线Oa，继之B随H迅速增长，如曲线ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B达到饱和值B S这个过程的OabS曲线称为起始磁化曲线。如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小，这时磁感应强度B的值也要减小。图1表明，当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B 并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，对应的B值比原先的值大，说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞。磁滞的明显特征是当H＝O时，磁感应强度B值并不等于0，而是保留一定大小的剩磁Br。 当磁场反向从0逐渐变至－H D，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，可以施加反向磁场。H D称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，曲线RD称为退磁曲线。 图1还表明，当磁场按H S→O→H C→?H S→O→H D′→H S次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS′R′D′S变化，可以看出磁感应强度B值的变化总是滞后于磁场强度H的变化，这条闭合曲线称为磁滞回线。当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。磁滞是铁磁材料的重要特性之一，研究铁磁材料的磁性就必须知道它的磁滞回线。各种不同铁磁材料有不同的磁滞回线，主要是磁滞回线的宽、窄不同和矫顽力大小不同。 当铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时将会发热，要消耗额外的能量，因为反复磁化时磁体内分子的状态不断改变，所以分子振动加剧，温度升高。使分子振动加剧的能量是产生磁场的交流电源供给的，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种在反复磁化过程中能量的损耗称为磁滞损耗，理论和实践证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 一、名词解释 ①固溶体：以合金中某一组元作为溶剂，其他组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、 晶格常数稍有变化的固相，称为固溶体。 ②置换固溶体：指溶质原子占据溶剂晶格某些结点位置所形成的固溶体。 ③离子晶体：由正、负离子或正、负离子集团按一定比例通过离子键结合形成的晶体称作 离子晶体。 ④位错密度：单位体积晶体中所包含的位错线总长度。 ⑤扩展位错：分位错非点阵矢量的滑移破坏了原子的正常排列次序，在晶体内产生了堆垛 位错，层错使两个分位错成为不可分割的位错对，称其扩展位错。 二、简答题与辨析题 ①请辨析肖特基缺陷和弗兰克缺陷。 肖脱基缺陷：晶体中某结点上的原子脱位，一般进入其它空位或者逐渐迁移至晶界或表面，其脱位产生的空位称为肖脱基缺陷。 弗兰克尔缺陷：晶体中的原子脱位挤入结点间的间隙，形成间隙原子，其原处结点产生空位。将这一对点缺陷（空位和间隙原子）称为弗兰克尔缺陷。 同：都是点缺陷 异：两种缺陷中脱位原子迁移的位置不一样，且弗兰克尔缺陷包含间隙原子及空位两种点缺陷。 ②位错的运动方式有哪些？ 滑移和攀移 ③请写出七大晶系中的4种晶系，十四种布拉菲点阵中的8种布拉菲点阵。 立方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系；简单立方、体心立方、面心立方、简单四方、体心四方、简单六方、简单正交、体心正交。 ④辨析小角度晶界与大角度晶界。 小角度晶界：晶界两侧晶粒的位相差很小(<10°）的晶界，小角度晶界基本上由位错组成。 大角度晶界：相邻两晶粒的位相差大于10度的晶界。 同：均由晶界两侧晶粒的位相差定义。 异：小角度晶界晶界两侧晶粒位相差小于10度，大角度晶界大于10度。小角度晶界的晶界基本上由位错组成，位错模型却不适用于大角度晶 实验26铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁性材料分为硬磁材料和软磁材料。软磁材料的矫顽力小于100A/m，常用于电机、 电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。铁磁材料的磁化过程和退磁过 程中磁感应强度和磁场强度是非线性变化的，磁滞回线和基本磁化曲线是反映软磁材料磁性 的重要特性曲线。矫顽力、饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、初始磁导率、最大磁导率、磁滞损耗等参数均可以从磁滞回线和基本磁化曲线上获得，这些参数是磁性材料研制、生产 和应用的总要依据。采用直流励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为静态磁滞回线；采用交变励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为动态磁滞回线。本实验利用交变励磁电流产生磁场对不同性能的铁磁材料进行磁化，测绘基本磁 化曲线和动态磁滞回线。 【实验目的】 ①了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。 ②掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法，加深对铁磁材料磁化 规律的理解。 ③学会根据磁滞回线确定矫顽力、剩余磁感应强度、饱和磁感应强度、磁滞损耗等 磁化参数。 【实验仪器与用具】 FB310型动态磁滞回线实验仪，双踪示波器，导线。 【实验原理】 1.磁性材料的磁化特性及磁滞回线 研究磁性材料的磁化规律时，一般是通过测量磁化场的磁场强度H与磁感应强度B之 间的关系来进行的。铁磁性材料磁化时，它的磁感应强度B要随磁场强度H变化而变化。 但是B与H之间的函数关系是非常复杂的。主要特点如下： (1)当磁性材料从未磁化状态( H =0且B =0)开始磁化时，B随H的增加而非线性增加由此画出的B-H曲线称为起始磁化曲线，如图 3.26.1 (O-a)段曲线。起始磁化曲线 大致分为三个阶段，第一阶段曲线平缓，第二阶段曲线较陡，第三阶段曲线又趋于平缓。最后当H增大到一定值H m 后，B增加十分缓慢或基本不再增加，这时磁化达到饱和状态，称为磁饱和。达到磁饱和时的H m和B s分别称为饱和磁场强度和饱和磁感应强度，对应图 3.26.1中的a点。 铁磁材料的磁性能 1、铁磁性物质的磁化 当把一根铁棒插入通有电流的线圈时，可以发现铁棒能够吸引铁屑，这是由于铁棒被磁化的缘故。所谓磁化是指使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。只有铁磁性物质能够被磁化，非铁磁性物质不能被磁化。 铁磁性物质能够被磁化的主要原因是其内部存在大量的磁性小区域，即磁畴。在无外磁场作用时，铁磁物质中磁畴的排列杂乱无章，磁性相互抵消，物质对外界并不显磁性。但是，在外磁场作用下，磁畴将沿着磁场的方向排列，从而产生附加磁场，如图 4.1所示。附加磁场与外磁场叠加在一起，使得总磁场增强。有些铁磁性物质在去掉外磁场后对外仍显磁性，于是它们变成了永久磁铁。 （a）（b） 图4.1铁磁性物质的磁畴 2、磁化曲线 铁磁性物质在外磁场作用下，其内部将产生磁场。表征铁磁性物质内磁感应强度B随外磁场强度H变化的曲线，称为磁化曲线，也称为B-H曲线。如果铁磁性物质从完全无磁的状态进行磁化所得到的磁化曲线称为起始磁化曲线。磁化曲线是非线性的。起始磁化曲线应经过坐标原点，如图4.2所示。 图4.2铁磁性物质的磁化曲线 在磁化曲线起始的Oa段，曲线上升缓慢，这是由于铁磁物质内部磁畴的惯性造成的，这个阶段称为起始磁化阶段。随着H的增大，B也增大，磁化曲线中ab段的变化接近于直线，这是由于大量的磁畴在外磁场作用下沿着磁场的方向排列，附加磁场增强。然后，在bc段，随着H的增大，B也增大，但增大的速度变慢，这是由于铁磁性物质内部只剩下了少数的磁畴。最后，在cd段，由于铁磁性物质几乎全部被磁化，继续增大H，B几乎没有变化，即B达到了饱和值。不同的铁磁性物质具有不同的磁化曲线。 3、磁滞回线 上面介绍的磁化曲线只反映了铁磁性物质在外磁场由零逐渐增强时的磁化过程。但是，在实际使用中，许多铁磁性材料往往工作在大小和方向交替变化的磁场中，这时由于铁磁性物质具有滞后效应和粘滞性，使得B的值不仅与相应的H有关，还与物质之前的磁化状态有关。 实验表明，如果B达到饱和值后，逐渐减小H，这时B并不是沿着图4.2中的磁化曲线减小，而是沿着另一条曲线下降，如图4.3所示的de段。当H减小至零时，B的值不是零，而是Br，Br称为剩磁。 图4.3磁滞回线 为了消除剩磁，必须施加反向的磁场。当反向磁场由零增大到Hc时，B的值为零。Hc 称为矫顽力，它反映了铁磁性物质保持剩磁的能力。继续增大反向磁场，B的值将从零变为负值，即B的方向发生改变，铁磁性物质被反向磁化。反向磁化使B达到饱和值后，减小反向磁场，磁化曲线将沿gk段变化，在k点处H为零。继续增大正向磁场，磁化曲线将沿khd变化。从磁化的整个过程可以看出，B的变化总是落后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。磁化过程所形成的闭合的、对称于原点的曲线defgkhd，称为磁滞回线。 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 【实验目的】 1.认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2. 测定样品的基本磁化曲线，作μ －H曲线。 3.测定样品的H D、B r、B S和（H m·B m）等参数。 4.测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 【实验仪器】 DH4516型磁滞回线实验仪，数字万用表，示波器。 【实验原理】 铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均 属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ很高。另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。 图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O，当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段oa所示，继之B随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H 增至H S时，B到达饱和值B S，oabs称为起始磁化曲线。图1表明，当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B 并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OS和SR可知，H减小B 相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H＝O时，B不为零，而保 留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至－H D时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H D称 为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段RD称为退磁曲线。 图1还表明，当磁场按H S→O→H D→-H S→O→H D′→H S次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS' R'D'S 变化，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁 材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 实验报告：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 一、实验题目: 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 二、实验目的: 1认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质动态磁化特性。 2测定样品的基本磁化曲线，作卩-H曲线。 3计算样品的H=、B r、出和（Hn- B m ）等参数。 4测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 三、实验原理: 1铁磁材料的磁滞现象 铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧 化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率卩很高。 另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质磁感应强 度B与磁化场强度H之间的关系曲线。 图中的原点0表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=0当磁场H从零开始增 加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段0a所示，继之B随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H m时，B到达饱和值，0abs称为起始磁化曲线，图1表 明，当磁场从H m逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“ 0 ”点，而是沿 另一条新曲线SR下降，比较线段0S和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H 的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当 4 Bkm 1 TFi ^Hc /~0/ Ho H n B线和磁滞回线当磁场反向从0逐渐变至-H e时，磁感应强度H=0时，B不为零，而保留剩磁Br。 一簇磁滞回线图2同一铁 B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向 i i 磁场，f 称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态能力，线段 图1还表明，当磁场按 H 宀H --H m ~ 0^ H e — f 次序变化，相应的磁感 应强度 B 则沿 闭合曲线SRDS R D S 变化，这条闭合曲线称为磁滞回线， 所以，当铁磁材料处于交变磁场 中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化—去磁—反向磁化—反向去磁。在此 过程中要消耗额外的能量， 并以热的形式从铁磁材料中释放， 这种损耗称为磁滞损耗。 可以 证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 应该说明，当初始态为 H=B=O 的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化， 依次进行磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线， 如图2所示。这些磁滞回 线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率卩 =B/H ,因B 与H 的关系成非线性，故铁磁材料卩的不是常数，而是随 H 而变化（如图3所示）。铁磁材料相 对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛主要原因之一。 图3 铁磁材料与H 的关系 图4不同材料的磁滞回线 可以说磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据，图 4为常见的两种典 型的磁滞回线。其中软磁材料磁滞回线狭长、 矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，是制造变压 器、电机、和交流磁铁的主要材料。而硬磁材料磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来 制造永磁体。 2用示波器观察和测量磁滞回线的实验原理和线路 观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图五所示。 RD 称为退磁曲线。 待测样品EI 型矽钢片，N 为励磁绕组, N 2为用来测量磁感应强度 B 而设置的绕组。R 为励磁电流取样电阻，设通过 Ni 的交流励磁电流为 i ，根据安培环路定律, L 为样品的平均磁路长度，其中 N i i L U H R ，所以有H NJ LR , 样品的磁化场强 U H 南昌大学材料科学基础复习题及部分答案- ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 单项选择题： 第1章原子结构与键合 1.高分子材料中的C-H化学键属于。 （A）氢键（B）离子键（C）共价键 2.属于物理键的是。 （A）共价键（B）范德华力（C）离子键 3.化学键中通过共用电子对形成的是。 （A）共价键（B）离子键（C）金属键 第2章固体结构 4.以下不具有多晶型性的金属是。 （A）铜（B）锰（C）铁 5.fcc、bcc、hcp三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著的是。（A）fcc （B）bcc （C）hcp 6.与过渡金属最容易形成间隙化合物的元素是。 （A）氮（B）碳（C）硼 7.面心立方晶体的孪晶面是。 （A）{112} （B）{110} （C）{111} 8.以下属于正常价化合物的是。 （A）Mg2Pb （B）Cu5Sn （C）Fe3C 第3章晶体缺陷 9.在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为。（A）肖特基缺陷（B）弗仑克尔缺陷（C）线缺陷 10.原子迁移到间隙中形成空位-间隙对的点缺陷称为。 （A）肖脱基缺陷（B）Frank缺陷（C）堆垛层错 11.刃型位错的滑移方向与位错线之间的几何关系是？ （A）垂直（B）平行（C）交叉 12.能进行攀移的位错必然是。 （A）刃型位错（B）螺型位错（C）混合位错 13.以下材料中既存在晶界、又存在相界的是 （A）孪晶铜（B）中碳钢（C）亚共晶铝硅合金 14.大角度晶界具有____________个自由度。 （A）3 （B）4 （C）5 第4章固体中原子及分子的运动 15.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。 （A）距离（B）时间（C）温度 16.在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为。 （A）原子互换机制（B）间隙机制（C）空位机制 17.固体中原子和分子迁移运动的各种机制中，得到实验充分验证的是 （A）间隙机制（B）空位机制（C）交换机制 18.原子扩散的驱动力是。（4.2非授课内容） 磁性材料铁氧体的磁滞回线测量 随着科技的高速发展，磁性材料的应用越来越引起人们的重视，磁性材料在科技的进步和快速发展起着至关重要的作用，对磁性材料的研究也取得一定程度的进展。而交流磁滞回线也是磁性材料的非常重要的性能之一。本实验使用交流磁滞回线测量仪进行测量，并通过LABVIEW和MATLAB自动绘图和数据处理，分析了不同频率下的磁滞回线形貌，并讨论了频率与各特征参数之间的关系。 关键词：磁滞回线，磁感应强度，磁化，频率 第一章绪论 1.1 软磁材料概述 软磁材料是指矫顽力低（Hc＜1000A/m）、磁导率高、磁滞损耗小、磁感应强度大及在外磁场下易磁化和退磁的一类磁性材料。主要有金属软磁材料及铁氧体软磁材料等类型。其中软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物，在磁场中可以反复磁化，当外电场去掉以后获得的磁性便会全部或大部分消失。采用粉末冶金方法生产。 软磁材料的应用十分广泛，在电领域、信息化领域、汽车领域和其他配套领域都有应用，同时将软磁材料作为电子元器件生产的主要原材料的需求最为突出。近年来，软磁材料的市场需求逐步增加，在磁性材料行业中的发展受到人们的更加关注。 1.2磁化过程 我们知道磁性产品性能的好坏主要由磁心部分决定，关键看该软磁材料在实际应用条件下的磁性能。要知道磁性能的详细信息，当然需要我们对磁滞回线的测量，通过磁滞回线图可以得到磁材料性能的各项参数，如矫顽力、饱和磁感应强度、剩磁等，只有这些参数才能进行最佳的设计。 磁性体的内部具有磁畴，就像众多的小磁铁一样混乱排列，整体对外没有磁性。在外加磁场的作用下，磁矩会向外加磁场方向转动，从而沿外场方向有 实验十二 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 一、实验目的 1．认识铁磁质的磁化规律，比较两种典型的铁磁质的动态磁特性。 2．测定样品的基本磁化曲线，作μr －H 曲线。 3．测定样品的H D 、B r 、B m 和[H ·B]max 等参数。 4．测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。 二、实验原理 1．铁磁物质及其磁滞曲线 根据介质在磁场中的表现，一般将磁介质分为顺磁质、抗磁质和铁磁质。 设想在真空中（没有磁介质时）有一磁场的磁感应强度是B 0，其大小是B 0，将磁介质放入这个磁场中，若磁介质中的磁感应强度比B 0小一点，那末这个介质是抗磁质；若磁介质中的磁感应强度比B 0大一点，那末这个介质是抗磁质；若磁介质中的磁感应强度比B 0大得多，甚至数百数万倍的增长，那末这个介质是铁磁质。实验表现是铁磁质移近磁极时被吸住，顺磁质稍微有被磁极吸引，而抗磁质反而被磁极稍微推开。 下表是一些材料的相对磁导率，根据相对磁导率很容易区分顺磁质、抗磁质和铁磁质。 铁磁质材料包含铁、钴、镍、某些稀有金属及其众多合金以及它们的许多氧化物的混合物（铁氧体）等。铁磁质是一种性能特异、用途广泛的材料，我们一般情况提到磁介质均指铁磁质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，磁导率μ很高；另一特征是磁滞，即磁化场消失后，介质仍保留磁性，即有剩磁。图1为铁磁质的磁感应强度B 与磁化场强度H 之间的关系曲线。 图1 铁磁质的B －H 关系曲线 图2 铁磁质的μ－H 关系曲 S S 线 图1中的原点O表示磁化之前铁磁质处于磁中性状态，即B＝H＝0，当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段Oa所示，继之B 随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B到达饱和值B S，OabS称为起始磁化曲线。（注意：这里说的饱和值B S，并不是说B的最大值。其实在达到B S后磁感应强度B仍然在随磁化场强度H变化，这时的B－H关系几乎是线性的。定义M＝B/μ0－H为磁化强度，则在B到达饱和值B S后，磁化强度M是几乎不变的，达到饱和磁化强度M S。饱和磁化强度M S以及如图2所示的起始磁导率μI、最大磁导率μM是研究软磁材料的三个重要参量。）当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到O点，而是沿另一条新的曲线SQ下降，比较线段OS和SQ可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H＝0时，B不为零，而保留剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至－H C时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H C称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段QC称为退磁曲线。当磁场按H S→O→H C→－H S→O→H C→H S次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SQCS'Q'C'S变化，这闭合曲线称为磁滞回线。 当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化—去磁—反向磁化—反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，理论和实践证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 材料科学与基础(二) 1.辨析点缺陷 它在三维空间各方向上尺寸都很小，亦称为零维缺陷。如空位，间隙原子或异类原子。 2.缺陷方程式 位置关系质量平衡电中性 3.生成无限固溶体充分必要条件 ①粒子半径差小于15%②组元间晶体结构相同 形成固溶体后对晶体性质影响： ①稳定晶格阻止某些晶型转变发生 ②活化晶格 ③固溶强化 ④强度硬度提高，塑性降低 4.菲克尔第一、二定律 单位时间通过垂直于扩散方向单位截面的物质流量，与该处的浓度梯度成正比 J= -Ddc/dt -----菲克尔第一定律 只要有浓度梯度存在，就会有扩散现象。扩散的宏观流动总是从溶质浓度高的向浓度低的方向进行。（稳态扩散材料内部各处的溶质浓度不随时间而变） 扩散第二定律：包含时间因素在内的非稳态扩散的定律 5.晶体强化机制 ①固溶强化②时效强化③细晶强化④沉淀弥散强化⑤加工硬化 6.扩散机制 1.易位扩散 2.环形扩散 3.间隙扩散 4.准间隙扩散 5.空位扩散 间隙扩散：指碳氢氧氮这类尺寸小的原子在金属晶体内的扩散。是从一个八面体间隙运动到邻近的另一个八面体间隙。空位扩散：空位扩散是指晶体中的空位路迁入邻近原子，而原子反向迁入空位； 7.柯肯达尔效应 由于多元系统中各组元扩散速率不同而引起的扩散偶原始界面向扩散速率快的一侧移动的现象称为克肯达尔效应 发生的条件 对结构的影响： 产生柯肯达尔效应时，若晶体收缩完全，原始界面会发生移动。若晶体收缩不完全，在低熔点金属一侧会形成分散的或集中的空位。其总数超过平衡空位浓度，形成孔洞，甚至形成柯肯达尔孔。而在高熔点金属一侧的空位浓度将减少至平衡空位浓度，从而改变了晶体的密度。 扩散系数的计算 扩散系数影响因素： D=D0exp（-Q/RT）.从关系式上看，扩散系数主要决定于温度 5．4 铁磁性物质的磁化 一、选择题： 1、由铁磁性物质的磁化曲线可知，铁磁性物质的磁导率最大出现在磁化曲线的( ) A．起始段 B．直线段 C．饱和段 D．接近饱和段 2、如图1所示( ) A．(1)材料导磁性能强 B．(2)材料导磁性能强 C．两种材料的导磁性能一样 D．不能确定 3、如图2所示，退磁曲线为图中的（） A．ab B．bc C．cd D: de 图1 图2 4、半导体收音机的铁氧体磁棒是 ( ) A．硬磁性材料 B．软磁性材料 C．矩磁性材料 D．非铁磁性材料 5、下列说法正确的是（） A．电磁铁的铁芯是由软磁材料制成的 B．铁磁材料磁化曲线饱和点的磁导率最大； C．铁磁材料的磁滞回线越宽，说明它在反复磁化过程中的磁滞损耗和涡流损耗大； D．通入线圈中的电流越大，产生的磁场越强 6、电磁铁的铁心在交变电流作用下反复磁化，其内部的磁畴反复翻转，这种由翻转所产生的损耗叫( ) A.铜损 B．涡流损耗 C．磁滞损耗 D．漏磁损耗 7、录音磁头所用铁心材料和录音磁带所用磁性材料分别是( ) A．硬磁材料，软磁材料 B．硬磁材料，矩磁材料 C．软磁材料，矩磁材料 D．软磁材料，硬磁材料 8、适用制造永久磁铁的材料是( ) A．软磁性材料 B．硬磁性材料 C．矩磁性材料 D．顺磁性材料 9、正常工作时，电动机、变压器的铁芯一般工作在磁化曲线的 ( ) A．起始段 B．直线段 C．过渡段 D．饱和段 10、为减小剩磁，电磁线圈的铁心应采用( )。 A．硬磁性材料 B．非磁性材料 C．软磁性材料 D．矩磁性材料 11、铁磁性物质的磁滞损耗与磁滞回线面积的关系是( ) A．磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗也越大 B．磁滞回线包围的面积越小，磁滞损耗越大 C．磁滞回线包围的面积大小与磁滞损耗无关 D．以上答案均不正确 12、如果线圈的匝数和流过它的电流不变，只改变线圈中的媒介质，则线圈内 ( ) A．H不变，B变化 B．H变化，B不变 实验铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 电源网讯铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。铁磁材料的性能需通过相关曲线及有关参数进行了解，以便根据不同的需要合理地选取铁磁材料。本实验主要学习铁磁材料有关曲线的描绘方法及材料参数的测量方法。 一、实验目的 1、认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。 2、测定样品的基本磁化曲线，作μ—H曲线。 3、测定样品的Hc、Br、Hm、Bm和（H?B）等参数。 4、测绘样品的磁滞回线，估算磁损耗。 二、实验原理 铁磁材料在外磁化场作用下可被强烈磁化，故磁导率μ很高。另一特征是磁滞，就是磁化场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态。用图形表示铁磁物质磁滞现象的曲线称为磁滞回线，它可以通过实验测得，如图3.3-1所示。 图3.3-1 铁磁材料磁滞回线图 当磁化场H逐渐增加时，磁感应强度B将沿OM增加，M点对应坐标为（Hm、Bm），即当H增大到Hm时、B达到饱和值Bm。OM称为起始磁化曲线，如果将磁化场H减小，B并不沿原来的曲线原路返回，而是沿MR曲线下降，即使磁化场H减小到零时，B仍保留一定的数值Br，OR表示磁化场为零时的磁感应强度，称为剩余磁感应强度（Br）。 当反向磁化场达到某一数值时，磁感应强度才降到零。强制磁感应强度B降为零的外加磁化场的大小Hc，称为矫顽力。当反向继续增加磁化场，反向磁感应强度很快达到饱和 (－Hm、－Bm)点，再逐渐减小反向磁化场时，磁感应强度又逐渐 增大。图3.3-1还表明，当磁化场按Hm→O→Hc→-Hm→O→ →Hm次序变化时，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线MRC M 变化，这闭合曲线称为磁滞回线。由于铁磁物质处在周期性交变磁场中，铁磁物质周期性地被磁化，相应的磁滞回线称为交流磁滞回线，它最能反映在交变磁场作用下样品内部的磁状态变化过程，磁滞回线所包围的面积表示在铁磁物质通过一磁化循环中所消耗的能量，叫做磁滞损耗，在交流电器中应尽量减小磁滞损耗。 从铁磁物质的性质和使用方面来说，它主要按矫顽力的大小分为软磁材料和硬磁材料两大类。软磁材料矫顽力小，磁滞回线狭长，它所包围的“面积”小，在交变磁场中磁滞损耗小，因此适用于电子设备中的各种电感元件、变压器、镇流器中的铁芯等。硬磁材料的特点是矫顽力大，剩磁Br也大，这种材料的磁滞回线“肥胖”，磁滞特性非常显著，制成永久磁铁用于各种电表、扬声器中等，软磁与硬磁材料的磁滞回线如图3.3-2所示。 应该说明，当初始状态为H=B=0的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依 第一章材料结构的基本知识 辨析：相与组织 →组织：指各种晶粒的组合特征，即各种晶粒的相对量、尺寸大小、形状分布等形貌特征，有多相组织、单相组织。 相：结构相同，物理和化学性质完全均匀的部分， 特点：①相与相之间存在有明显的界面②界面两端，物质性质有飞跃性的改变③一个体系中可以存在一个或多个相。 第二章材料中的晶体结构 一、名词解释： 1、多晶型转变（同素异构转变）：当外界条件（主要指温度和压力）改变时，元素的晶体结构可以发生转变。（金属的这种性质被称为多晶型性） 2、离子晶体：离子晶体是由正负离子通过离子键按一定方式堆积起来形成的晶体。 二、简答： 请写出七大晶系中的4种晶系，十四种布拉菲点阵中的8种布拉菲点阵。 →三斜晶系：简单三斜布拉菲点阵 单斜晶系：简单单斜、底心单斜布拉菲点阵 正交晶系：简单正交、底心正交、体心正交、面心正交布拉菲点阵 六方晶系：简单六方布拉菲点阵 菱方晶系：简单菱方布拉菲点阵 四方晶系：简单四方、体心四方布拉菲点阵 立方晶系：简单立方、体心立方、面心立方布拉菲点阵。 第三章晶体缺陷 一、名词解释： 1、交滑移：螺位错在滑移面上滑移受阻后，绕到与此滑移面相交的另一个滑移面上滑移，称为交滑移。 2、全位错：位错的柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍的位错。 3、不全位错：柏氏矢量小于单位点阵矢量的位错。 4、小角度晶界：晶界两侧晶粒的位相差很小(<10°）的晶界，小角度晶界基本上由位错组成。 二、辨析： 1、肖脱基缺陷和弗兰克尔缺陷 →肖脱基缺陷：晶体中某结点上的原子脱位，一般进入其它空位或者逐渐迁移至晶界或表面，其脱位产生的空位称为肖脱基缺陷。 弗兰克尔缺陷：晶体中的原子脱位挤入结点间的间隙，形成间隙原子，其原处结点产生空位。将这一对点缺陷（空位和间隙原子）称为弗兰克尔缺陷。 同：都是点缺陷 异：两种缺陷中脱位原子迁移的位置不一样，且弗兰克尔缺陷包含间隙原子及空位两种点缺陷。 2、热力学平衡点缺陷和过饱和点缺陷的异同 →同：两种缺陷都包含空位和间隙原子 异：热力学平衡点缺陷是由晶体热振动产生点缺陷，且在体系自由能最低时点缺陷浓度达到平衡；过饱和点缺陷指晶体中点缺陷数目明显超过平衡值，是由高温淬火、辐照、冷加工等过程引起的。铁磁材料磁滞回线及基本磁化曲线的测量
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