每週一磁 磁性材料的居里溫度與工作溫度

2021-10-25 07:01:56 字數 1136 閱讀 4937

物質由原子構成,而原子是由原子核和電子組成的。在原子中,電子因繞原子核運動而具有軌道磁矩;電子因自旋具有自旋磁矩,原子的磁矩主要**於電子磁矩,這是一切物質磁性的**。

過高的溫度會改變原子的磁疇結構,從而導致物質磁性的消失。因此,各類磁性材料都有乙個自己的最高工作溫度。了解磁材的最高工作溫度有利於在使用中避免因高溫而導致的磁體失磁。

說到溫度與磁性關係的問題,我們首先要了解乙個概念—「居里溫度」。200多年前一位著名的物理學家在自己的實驗室裡發現了磁石的乙個物理特性,就是當磁石加熱到一定溫度時,它原來的磁性就會消失,這位偉大的物理學家就是居里夫人的丈夫—皮埃爾·居里,後來人們把這個溫度叫居里點(curie point),又叫居里溫度(curie temperature,tc)或磁性轉變點。

定義:居里溫度是磁性材料在鐵磁性物質/亞鐵性磁物質和順磁性物質之間改變的溫度。

鐵磁物質被磁化後具有很強的磁性,但隨著溫度的公升高,金屬點陣熱運動的加劇會影響磁疇磁矩的有序排列,當溫度達到足以破壞磁疇磁矩的整齊排列時,磁疇被瓦解,平均磁矩變為零,鐵磁物質的磁性消失變為順磁物質,與磁疇相聯絡的一系列鐵磁性質(如高磁導率、磁滯迴線、磁致伸縮等)全部消失,相應的鐵磁物質的磁導率轉化為順磁物質的磁導率。鐵磁性消失時所對應的溫度即為居里點溫度。

數值:居里溫度代表著磁性材料的理論工作溫度極限,居里溫度的大小由物質的化學成分和晶體結構決定,例如鐵的居里溫度約770℃,鈷的居里溫度約1131℃。

超過居里溫度:如果溫度超過居里溫度,磁體內部分子劇烈運動並出現退磁的情況,並且是不可逆的;磁體退磁後可再次被充磁,但磁力會大幅下降,僅能達到原來的50%左右。

實際上,大部分磁性材料的最高工作溫度都遠低於其居里溫度,在工作溫度內溫度公升高磁力會下降,但是不超過居里溫度的情況下,降溫後磁力大部分會恢復。

工作溫度與居里溫度的關係:居里溫度越高,材料的工作溫度也相對越高,並且溫度穩定性更好。燒結釹鐵硼原料中加入鈷、鋱、鏑等元素可提高其居里溫度,因此高矯頑力產品中(h、sh、…)普遍都含有鏑。

磁體的最高使用溫度:取決於其本身的磁性能和工作點的選取。對同一磁鐵而言,工作磁路越閉合,磁體的最高使用溫度就越高,磁鐵的效能就越穩定。所以磁鐵的最高使用溫度並不是乙個確定的值,而是隨著磁路的閉合程度而變化。

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