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什么是磁铁,磁铁的历史发展,制作工艺及现代应用

2016-10-22 15:02:14
文章出处:东莞金坤新材料股份有限公司    作者:Admin    浏览次数:461
磁铁

磁铁的成分是铁、钴、镍等原子,其原子的内部结构比较特殊,本身就具有磁矩。磁铁种类:形状类磁铁:方块磁铁、瓦形磁铁、异形磁铁、圆柱形磁铁、圆环磁铁、圆片磁铁、磁棒磁铁、磁力架磁铁,属性类磁铁:钐钴磁体、钕铁硼磁铁、铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁,行业类磁铁:磁性组件、电机磁铁、橡胶磁铁、强力磁铁、塑磁等等种类。磁铁分永久磁铁与软磁,永久磁铁是加上强磁,使磁性物质的自旋与电子角动量成固定方向排列,软磁则是加上电。(也是一种加上磁力的方法) 等电流去掉软铁会慢慢失去磁性。
磁铁能够产生磁场,具有吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性。
将条形磁铁的中点用细线悬挂起来,静止的时候,它的两端会各指向地球南方和北方,指向北方的一端称为指北极或N极,指向南方的一端为指南极或S极。
如果将地球想像成一块大磁铁,则地球的地磁北极是指南极,地磁南极则是指北极。磁铁与磁铁之间,同名磁极相排斥、异名磁极相吸引。所以,指南针与南极相排斥,指北针与北极相排斥,而指南针与指北针则相吸引。

分类:磁铁可分为“永久磁铁”与“非永久磁铁”。永久磁铁可以是天然产物,又称天然磁石,也可以由人工制造。非永久性磁铁,例如电磁铁,只有在某些条件下才会出现磁性。


发现

磁铁不是人发明的,是天然的磁铁矿。古代中国人发现自然界中有种天然  磁铁磁铁 磁化的石头,称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片,而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。最早发现及使用磁铁的应该是中国人,也就是“指南针”,是中国四大发明之一。
经过千百年的发展,今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果,而且还可以提高磁力。在18世纪就出现了人造的磁铁,但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢,直到20世纪20年代制造出铝镍钴(Alnico)。随后,20世纪50年代制造出了铁氧体(Ferrite),70年代制造出稀土磁铁[Rare Earth magnet 包括钕铁硼(NdFeB)和钐钴(SmCo)]。至此,磁学科技得到了飞速发展,强磁材料也使得元件更加小型化。
 
发展

1822年,法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现,当电流通过其中有铁块的绕线时,它能使绕线中的铁块磁
磁铁磁铁
化。这实际上是电磁铁原理的最初发现。1823年,斯特金也做了一次类似 的实验:他在一根并非是磁铁棒的U型铁棒上绕了18圈铜裸线,当铜线与伏打电池接通时,绕在U型铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场,这样就使U型铁棒变成 了一块“电磁铁”。这种电磁铁上的磁能要比永磁能放大多倍,它能吸起比它重20倍的铁块,而当电源切断后,U型铁棒就什么铁块也吸不住,重新成为一根普通 的铁棒。斯特金的电磁铁发明,使人们看到了把电能转 化为磁能的光明前景,这一发明很快在英国、美国以及西欧一些沿海国家传播开来。1829年,美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新,绝缘导线代 替裸铜导线,因此不必担心被铜导线过分靠近而短路。由于导线有了绝缘层,就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起,由于线圈越密集,产生的磁场就越强,这样就 大大提高了把电能转化为磁能的能力。到了1831年,亨利试制出了一块更新的电磁铁,虽然它的体积并不大,但它能吸起1吨重的铁块。电磁铁的发明也使发电 机的功率得到了很大的提高。
发展历程

5000年前人类发现天然磁铁(Fe3O4)
2300年前中国人将天然磁铁磨成勺型放在光滑的平面上,在地磁的作用下,勺柄指南,曰“司南”此即世界上第一个指南仪。
1000年前中国人用磁铁与铁针摩擦磁化,制成世界最早的指南针。
1100年左右中国将磁铁针和方位盘联成一体,成为磁铁式指南仪,用于航海。
1405-1432郑和凭指南仪开始人类历史上航海的伟大创举。
1488-1521哥伦布,伽马,麦哲伦凭借由中国传来的指南仪进行了闻名全球的航海发现。
1600英国人威廉.吉伯发表了关于磁的专著“磁铁”,重复和发展了前人有关磁的认识和实验。
1785法国物理学家C.库仑用扭枰建立了描述电荷与磁极间作用力的“库仑定律”。
1820丹麦物理学家H.C.奥斯特发现电流感生磁力。
1831英国物理学家M.法拉第发现电磁感应现象。
1873英国物理学家J.C.麦克斯韦在其专著“论电和磁”中完成了统一的电磁理论。
1898-1899法国物理学家P.居里发现铁磁性物质在特定温度下(居里温度)变为顺磁性的现象。
1905法国物理学家P.I.郎之万基于统计力学理论解释了顺磁性随温度的变化。
1907法国物理学家P.E.外斯提出分子场理论,扩展了郎之万的理论。
1921奥地利物理学家W.泡利提出玻尔磁子作为原子磁矩的基本单位。美国物理学家A.康普顿提出电子也具有自旋相应的磁矩。
1928英国物理学家P.A.M.狄拉克用相对论量子力学完美地解释了电子的内禀自旋和磁矩。并与德国物理学家W.海森伯一起证明了静电起源的交换力的存在,奠定了现代磁学的基础。
1936苏联物理学家郎道完成了巨著“理论物理学教程”,其中包含全面而精彩地论述现代电磁学和铁磁学的篇章。
1936-1948法国物理学家L.奈耳提出反铁磁性和亚铁磁性的概念和理论,并在随后多年的研究中深化了对物质磁性的认识。
1967旅美奥地利物理学家K.J.斯奈特在量子磁学的指导下发现了磁能积空前高的  磁铁磁铁 稀土磁铁(SmCo5),从而揭开了永磁材料发展的新篇章。
1967年,美国Dayton大学的Strnat等,研制成钐钴磁铁,标志着稀土磁铁时代的到来。
1974第二代稀土永磁-Sm2Co17问世。
1982日本住友特殊金属的佐川真人(Masato Sagawa)发明钕铁硼磁铁,第三代稀土永磁-Nd2Fe14B问世。
1990原子间隙磁铁-Sm-Fe-N问世。
1991德国物理学家E.F.克内勒提出了双相复合磁铁交换作用的理论基础,指出了纳米晶磁铁的发展前景。
随着社会的发展,磁铁的应用也越来越广泛,从高科技产品到最简单的包装磁,
目前应用最为广泛的还是钕铁硼磁铁和铁氧体磁铁。
从磁铁的发展历史来看,十九世纪末二十世纪初,人们主要使用碳钢、钨钢、铬钢和钴钢作永磁材料。
三十年代

二十世纪三十年代末,铝镍钴磁铁开发成功,才使磁铁的大规模应用成为可能。
五十年代

五十年代,钡铁氧体磁铁的出现,既降低了永磁体成本,又将永磁材料的应用范围拓宽到高频领域。
六十年代

到六十年代,钐钴永磁的出现,则为磁铁的应用开辟了一个新时代。迄今为止,稀土永磁已经历第一代SmCo5,第二代沉淀硬化型Sm2Co17,发展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。目前铁氧体磁铁仍然是用量最大的永磁材料,但钕铁硼磁铁的产值已大大超过铁氧体永磁材料,钕铁硼磁铁的生产已发展成一大产业。
磁现象的发现

战国时代我们的先人已经积累了许多这方面的认识,在探寻铁矿时常会遇到磁铁矿,即磁石(主要成分是四氧化三铁)。这些发现很早就被记载下来了。《管子》的数篇中最早记载了这些发现:“山上有磁石者,其下有金铜。”
文献记载

其他古籍如《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早就被人发现,《吕氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招铁,或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为:“石是铁 的母亲,但石有慈和不慈两种,慈爱的石头能吸引他的子女,不慈的石头就不能吸引了。” 汉以前人们把磁石写做“慈石”,是慈爱石头的意思。
又北三百二十里,曰灌题之山,其上多樗柘,其下多流沙,多砥。有兽焉,其状如牛而白尾,其音如訆,名曰那父。有鸟焉,其状如雌雉而人面,见人则跃,名曰竦斯,其鸣自呼也。匠韩之水出焉,而西流注于泑泽,其中多磁石。
注解

③磁石:也作“慈石”,一种天然矿石,具有吸引铁、镍、钴等金属物质的属性。俗称吸铁石,今称磁铁石。中国古代四大发明之一的指南针,就是利用磁石制做成的。

(山海经北山经)


尝试

既然磁石能吸引铁,那么是否还可以吸引其他金属呢?我们的先民做了许多尝试,发现磁石不仅不能吸引金、银、铜等金属,也不能吸引砖瓦之类的物品。西汉的时候人们已经认识到磁石 磁铁磁铁 只能吸引铁,而不能吸引其他物品。当把两块磁铁放在一起相互靠近时,有时候互相吸引,有时候相互排斥。人们都知道磁体有两个极,一个称N 极,一个称S 极。同性极相互排斥,异性极相互吸引。那时的人们并不知道这个道理,但对这个现象还是能够察觉到的。
到了西汉,有一个名叫栾大的方士,他利用磁石的这个性质做了两个棋子般的东西,通过调整两个棋子极性的相互位置,有时两个棋子相互吸引,有时相互排斥。栾大称其为“斗棋”。他把这个新奇的玩意献给汉武帝,并当场演示。汉武帝惊奇不已,龙心大悦,竟封栾大为“五利将军”。栾大利用磁石的性质,制作了新奇的玩意蒙骗了汉武帝。

地球也是一个大磁体,它的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。因此地球表面的磁体,可以自由转动时,就会因磁体同性相斥,异性相吸的性质指示南北。这个道理古人不够明白,但这类现象他们很清楚。


分类

磁铁可分作“永久磁铁”与“非永久磁铁”。永久磁铁可以是天然产物,又称天然磁石,也可以由人工制造(最强的磁铁是钕磁铁)。而非永久性磁铁,只有在某些条件下会有磁性,通常是以电磁铁的形式产生,也就是利用电流来强化其磁场。


定义

磁铁,应该叫磁钢,英文:Magnet,磁钢主要分两大类,一类是软磁,一类是硬磁。


概念

软磁包括硅钢片和软磁铁芯;硬磁包括铝镍钴、钐钴、铁氧体和钕铁硼,这其中,最贵的是钐钴磁钢,最便宜的是铁氧体磁钢,性能最高的是钕铁硼磁钢,但是性能最稳定,温度系数最好的是铝镍钴磁钢,用户可以根据不同的需求选择不同的硬磁产品。
我们所说的磁铁,一般都是指永磁磁铁。

永磁磁铁又分二大分类。


第一大类

金属合金磁铁包括钕铁硼磁铁Nd2Fe14B magnet)、钐钴磁铁(SmCo magnet)、铝镍钴磁铁(ALNiCO magnet)铁铬钴磁铁(FeCrCo magnet)
烧结汝铁硼:是1983年以后发展起来的一种新型永磁材料,它具有极高的磁性能,广泛应用于各种永磁电机,工程机械、电声、电器以及医疗器械。
烧结钐钴永磁是一种优越的永磁材料,即具有很高测磁性能,同时又有很强的防腐蚀性、抗氧化性、温度系数低、居里温度高、能在较高环境下使用,广泛应用于马达、传感器、探测仪、雷达以及其他高科技领域。
铝镍钴适合于生产形状复杂。轻、薄、小的产品,广泛应用于仪器仪表、通讯、磁电开关以及各种传感器。

铁铬钴磁铁(FeCrCo magnet)是永磁中的变形 金刚,合金永磁可变形之最,可以拉丝(0.2-0.3mm)拉管 轧带 以及各种机械加工。A.FeCrCo(铁铬钴)变形永磁合金具有较高的磁性,可与AlNiCo永磁合金媲美,但其含Co量要比AlNiCo低50%左右。 B.FeCrCo合金具有优良的塑性与延展性易于加工,这是铸造永磁合金无法比拟的特性,而该合金较高的使用温度400左右,又是NdFeB稀土永磁不可 及的。C.FeCrCo合金经加加工可制成丝、棒、管、带和锻材,经车、铣、刨、钻和冲压等机械加工,能制成各种形状复杂的永磁元件,尤其对细小、长薄元 件显示出独有的特性。最薄的带材可以达到0.05mm,最细的丝材可以加工成到0.1mm. 


第二大类

铁氧体永磁材料(Ferrite)
1.钕铁硼磁铁 它是目前发现商品化性能最高的磁铁,被人们称为磁王,拥 有极高的磁性能其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械加工性能亦相当之好。工作温度最高可达200摄氏度。而 且其质地坚硬,性能稳定,有很好的性价比,故其应用极其广泛。但因为其化学活性很强,所以必须对其表面凃层处理。(如镀Zn,Ni,电泳、钝化等)。
2.铁氧体磁铁 它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通过陶瓷工艺法制造而成,质地比较硬,属脆性材料,由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中,已成为应用最为广泛的永磁体。
3.铝镍钴磁铁 是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状,可加工性很好。铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数,工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。

4.钐钴(SmCo) 依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17。由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴(SmCo)作为稀土永磁铁,不但有着较高的磁能积(14-28MGOe)、可靠的矫顽力和良好的温度特性。与钕铁硼磁铁相比,钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。


永久性磁铁

永久性磁铁可以是天然产物,又称天然磁石,也可以由人工制造(最强的磁铁是钕铁硼磁铁)。
永久性磁铁 例图:
 磁铁(吸铁石)图集
磁铁(吸铁石)图集 (17张)
 
非永久性磁铁
:非永久性磁铁加热到一定的温度会突然失去磁性,这是由于组成磁铁的众多“元磁体”之排列从有序到无序所引起的;失去磁性的磁铁放入到磁场中,当磁化强度达到某一数值,它又被磁化,“元磁体”之排列又从无序到有序。
人造磁铁

人造磁铁:分为蹄形磁铁和条形磁铁, 是大家生活中最常见的,其中蹄形磁铁比较受欢迎。单面磁铁 是指一面有磁性,另一面磁性较弱的磁铁,方法是用特殊处理的镀锌铁皮将双面磁铁的一面包裹,这样被包裹的一面磁性将被屏蔽,磁力被折射到另一面,另一面磁 性将增强。如有的场合只需要一面有磁性,另一面如有磁性会造成损坏或干扰;有的场合如包装盒上的磁铁则只需要一面有磁性,另一面可有可无,有磁性也没有 用,这样使用单面磁会大大降低成本并节约磁性材料。单面磁铁的磁力折射如同卫星锅对信号的折射或手电筒灯锅对光线的折射面决定:1.材料:材料的选择以及 厚薄,以及磁铁与材料的间距有着密切的关系。纯铁皮容易漏磁,经特殊处理后折射会增强,但100%屏蔽的材料还没研究出,但不同 厂 家做的材料效果也不同。
2.角度:根据折射原理,弧形材料效果最好,直角材料折射损耗较大。
3.空间:磁力线在空中如同手机信号,需要有空间才能折射出来。手电筒灯锅如完全包裹在灯炮上,使用效果肯定不好,因为有大量的光线折射被损耗。

如何能利用以上原理,将磁性增强的效果最好,是很多参数之间求最佳的问题,很多厂家也在反复的做实验,如西安国泰磁铁厂单面磁处理最理想结果为增强50%,这样在包装盒箱包等领域将大大降低生产成本并节约磁性材料。


钕铁硼磁铁

钕铁硼磁铁钕铁硼磁铁
(Neodymium magnet)也称为钕铁硼磁铁,其化学式为Nd2Fe14B,是一种人造的永久磁铁,目前为止具有最强磁力的永久磁铁。
钕磁铁是住友特殊金属公司的佐川真人等人于1982年发明的,由其化学式可知其主要由钕、铁与硼等化学元素所构成。在许多领域有可能取代传统的纯铁磁铁,铝镍钴合金和钐钴磁铁譬如电动机,仪器和仪表,汽车工业, 石油化工产业和磁性医疗保健产品。能生产各种形状的:譬如圆盘磁铁,圆环磁铁, 长方形磁铁, 弧磁铁和其它形状的磁铁。

具有强力磁性的钕磁铁被广泛被应用在电子产品上,例如硬盘、手机、耳机等等。


主要成分
磁铁又名吸铁石,是指在周围和自身内部存在磁场的物体或材质,分为天然和人造两大类。人造磁铁通常用金属合金制成,具有强磁性。又可分作“永久性磁铁”与“非永久性磁铁”,即“硬磁”与“软磁”。天然磁铁主要成分:四氧化三铁,化学式Fe3O4,常称“磁性氧化铁”。具有磁性的黑色晶体。可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。因在四氧化三铁的晶体里存在着两种不同价态的离子,其中三分之一是Fe2+,三分之二是Fe3+,是一种复杂的化合物。它不溶于水,也不能与水反应。与酸反应,不溶于碱。主要用于制底漆和面漆,用于电子工业的磁性材料,也用于建筑工业的防锈剂。
磁力大小排列

钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁。
性能

定义
主要有如下3个性能参数来确定磁铁的性能:
剩磁Br:永磁体经磁化至技术饱和,并去掉外磁场后,所保留的Br称为剩余磁感应强度。
矫顽力Hc:使磁化至技术饱和的永磁体的B降低到零,所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力,简
称为矫顽力
磁能积BH:代表了磁铁在气隙空间(磁铁两磁极空间)所建立的磁能量密度,即气隙单位体积的静磁能量。由于这项能量等于磁铁的Bm和Hm的乘积,因此称为磁能积。
磁场:对磁极产生磁作用的空间为磁场。
表面磁场:永磁体表面某一指定位置的磁感应强度。
反磁性
抗磁性是一些类别的物质,当处在外加磁场中,会对磁场产生的微弱斥力的一种磁性现象。
顺磁性
顺磁性,是指一种材料的磁性状态。有些材料可以受到外部磁场的影响,产生指同相向的磁化向量的特性。这样的物质具有正的磁化率。与顺磁性相反的现象被称为抗磁性。
铁磁性
铁磁性,是指一种材料的磁性状态,具有自发性的磁化现象。各材料中以铁最广为人知,故名之。
某些材料在外部磁场的作用下得而磁化后,即使外部磁场消失,依然能保持其磁化的状态而具有磁性,即所谓自发性的磁化现象。所有的永久磁铁均具有铁磁性或亚铁磁性。
基本上铁磁性这个概念包括任何在没有外部磁场时显示磁性的物质。至今依然有人这样使用这个概念。但是通过对不同显示磁性物质及其磁性的更深刻认识,学者们对这个概念做了更精确的定义。一个物质的原胞中所有的磁性离子均指向它的磁性方向时才被称为是铁磁性的。若只有部分离子的磁场指向其磁性方向,则称为亚铁磁性。若其磁性离子所指的方向正好相互抵消(尽管所有的磁性离子只指向两个正好相反的方向)则被称为反铁磁性。
物质的磁性现象存在一个临界温度,在此温度下才会发生。对于铁磁性和亚铁磁性物质,此温度被称为居里温度; 对于反铁磁性物质,此温度被称为尼尔温度。

有人认为磁铁与铁磁性物质之间的吸引作用是人类最早对磁性的认识。


选择磁铁

在决定选择哪一种磁铁之前应明确需要磁铁发挥何种作用?  吸铁石(磁铁)吸铁石(磁铁) 主要的作用:移动物体,固定物体或抬升物体。
所需磁铁的形状:圆片形,圆环形,方块形,瓦片形或特殊形状。
所需磁铁的尺寸:长,宽,高,直径及公差等等。
所需磁铁的吸力,期望价格及数量等等。
指南针就是根据磁铁的性质发明的。
作用

物理作用
1.指南北 磁铁磁铁
2.吸引轻小物体
3.电磁铁可以做电磁继电器
4.电动机
5.发电机
6. 电声
7.磁疗
8.磁悬浮
9.核磁共振
食疗作用
磁石味咸,性平;归肝、肾经;质重镇降
具有平肝潜阳,聪耳明目,镇惊安神,纳气平喘的功效
主治肝阳眩晕,惊悸失眠,目昏翳障,耳鸣耳聋,肾虚喘逆。
磁铁的制造

有些物质可以被摩擦成磁铁,材料不是铁,就是钢,但并不是所有的钢都可以被制成磁铁,因为它们内含其物质,不锈钢不能充当磁铁。

我们来制造磁铁,磁铁与一根螺丝起子是你所需要的材料,拿磁铁来摩擦螺丝起子的金属部分,从一端到另一端,他们反复摩擦,就可以制造出一根具有磁性的螺丝起子。


取向方向

磁铁磁铁概念
大多数磁性材料可以沿同一方向充磁至饱和,这一方向叫做“磁化方向”(取向方向)。没有取向方向的磁铁(也叫做各向同性磁铁)比取向磁铁(也叫各向异性磁铁)的磁性要弱很多。
磁铁的南北极定义
“北极”的定义是磁铁在随意旋转后它的北极指向地球的北极,简称“N”。同样,磁铁的南极也指向地球的南极,简称“S”。地磁的两极与地理的两极并不重合,存在一定的磁偏角。
安全处理磁铁

要始终十分小心,因为磁铁会自己吸附到一起,可能会夹伤手指。磁铁相互吸附  磁铁磁铁 时也有可能会因碰撞而损坏磁铁本身(碰掉边角或撞出裂纹)。
将磁铁远离易被磁化的物品,如软盘,信用卡,电脑显示器,手表,手机,医疗器械等。
磁铁应远离心脏起搏器。较大尺寸的磁铁,每片之间应加塑料或硬纸垫片以保证可以轻易地将磁铁分开。
磁铁应尽量存放在干燥,恒温的环境中。
隔磁

只有能吸附到磁铁上的材料才能起到隔断磁场的作用,而且材料越厚,隔磁的效果越好。
最强的磁铁

目前最高性能的磁铁是稀土类磁铁,而在稀土磁铁中钕铁硼是最强力的磁铁。但在200摄氏度以上的环境中,钐钴是最强力的磁铁。
确定磁力大小

磁铁为什么有磁力,就是地球因为自转而它的磁场与电流就会不断地强力结合,最后整个地球就变成为一个很大的磁场。地球上的矿物如镍、钴、铁等物质因为地球自转而旋转,从而变成了天然的磁铁。
大家都知道物质之间都存在一个引力场。跟磁场类似,是一种布满磁极周围空间的场。而磁场的大小能够用假想的磁力线的数量来表示,其磁力线越密的地方就是磁场越强的地方,相反要是磁力线疏的地方磁场也就越弱。
讨论

物质世界中是否存在百分之百完美的球形磁铁?假如存在,那该球形磁铁的NS磁极在哪里?假如NS是其直径的两端,但是球形有无数个直径,为什么其他直径的两端不是NS两极呢?
应用

在传统工业中的应用
在讲述磁性材料的磁性来源、电磁感应、磁性器件时,我们已经提到了有些磁性材料  电磁铁电磁铁 的实际应用。实际上,磁性材料已经在传统工业的各个方面得到了广泛应用。
例如,如果没有磁性材料,电气化就成为不可能,因为发电要用到发电机、输电要用到变压器、电力机械要用到电动机、电话机、收音机和电视机中要用到扬声器。众多仪器仪表都要用到磁钢线圈结构。这些都已经在讲述其它内容时说到了。
磁铁在医学的应用
信鸽爱好者都知道,如果把鸽子放飞到数百公里以外,它们还会自动归巢。鸽子为什么有这么好的认家本领呢?原来,鸽子对地球的磁场很敏感,它们可以利用地球磁场的变化找到自己的家。如果在鸽子的头部绑上一块磁铁,鸽子就会迷航。如果鸽子飞过无线电发射塔,强大的电磁波干扰也会使它们迷失方向。  磁铁磁铁 在医学上,利用核磁共振可以诊断人体异常组织,判断疾病,这就是我们比较熟悉的核磁共振成像技术,其基本原理如下:原子核带有正电,并进行自旋运动。通常情况下,原子核自旋轴的排列是无规律的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长,当系统达到平衡时,磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用,如一定频率的射频激 发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停止后,自旋系统已激化的原子核,不能维持这种状态,将回复到磁场中原来的排列状态,同时释放出微弱的能量,成为射 电信号,把这许多信号检出,并使之时进行空间分辨,就得到运动中原子核分布图像。核磁共振的特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血 管是灰白色管状结构,而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易软组织分开。正常脊髓  磁铁磁铁 周围有脑脊液包围,脑脊液为黑色的,并有白色的硬膜为脂肪所衬托,使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。效 果最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化,而且可作心室分析,进行定 性及半定量的诊断,可作多个切面图,空间分辨率高,显示心脏及病变全貌,及其与周围结构的关系,优于其他X线成像、二维超声、核素及CT检查。磁不仅可以诊断,而且能够帮助治疗疾病。磁石是 古老中医的一味药材。人们利用血液中不同成分的磁性差别来分离红细胞和白细胞。另外,磁场与人体经络的相互作用可以实现磁疗,在治疗多种疾病方面有独到的 作用,已经有磁疗枕、磁疗腰带等应用。用磁铁作成的除铁器可以去除面粉等中可能存在的铁末,磁化水可以防止锅炉结垢,磁化种子可以在一定程度上使农作物增 产。
天文等领域的磁应用
我们已经知道,地球是一块巨大的磁铁,它和地质状况有什么联系?宇宙中的磁场又是如何的?
至少在图片上我们都见过灿烂的北极光。中国自古代就有了北极光的记载。北极光实际上是太阳风中的粒子和地磁场相互作用的结果。太阳风是由太阳发出的高能带电粒子流。当它们到达地球时,与地磁场发生相互作用,就好象带电流的导线在磁场中受力一样,使得这些粒子向南北极运动和聚集,并且和地球高空的稀薄气体相碰撞,结果使气体分子受激发,从而发光。
太阳黑子是太阳上磁场活动非常剧烈的区域。太阳黑子的爆发对我们的生活会产生影响,例如使得无线电通信暂时中断等。因此,研究太阳黑子对我们有重要意义。
地磁的变化可以用来勘探矿床。由于所有物质均具有或强或弱的磁性,如果它 们聚集在一起,形成矿床,那么必然对附近区域的地磁场产生干扰,使得地磁场出现异常情况。根据这一点,可以在陆地、海洋或者空中测量大地的磁性,获得地磁 图,对地磁图上磁场异常的区域进行分析和进一步勘探,往往可以发现未知的矿藏或者特殊的地质构造。
不同地质年代的岩石往往具有不同的磁性。因此,可以根据岩石的磁性辅助判断地质年代的变化以及地壳变动。
很多矿藏资源都是共生的,也就是说好几种矿物质混合的一起,它们具有不同的磁性。利用这个特点,人们开发了磁选机,利用不同成分矿物质的不同磁性以及磁性强弱的差别,用磁铁吸引这些物质,那么它们所受到的吸引力就有所区别,结果可以将混在一起的不同磁性的矿物质分开,实现了磁性选矿。
军事领域的磁应用
磁性材料在军事领域同样得到了广泛应用。例如,普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸,因此作用有限。而如果在水雷或地雷上安装磁性传感器,由于坦克或者军舰都是钢铁制造的,在它们接近(无须接触目标)时,传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸,提高了杀伤力。
在现代战争中,制空权是夺得战役胜利的关键之一。但飞机在飞行过程中很容 易被敌方的雷达侦测到,从而具有较大的危险性。为了躲避敌方雷达的监测,可以在飞机表面涂一层特殊的磁性材料-吸波材料,它可以吸收雷达发射的电磁波,使 得雷达电磁波触及到飞机后只有很少的电磁波发生反射,因此敌方雷达无法探测到雷达回波,不能发现飞机,这就使飞机达到了隐身的目的。这就是大名鼎鼎的“隐 形飞机”。隐身技术是世界军事科研领域的一大热点。美国的F117隐形战斗机便是一个成功运用隐身技术的例子。
在美国的“星球大战”计划中,有一种新型武器“电磁武器”的开发研究。传统的火炮都是利用弹药爆炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加速,推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹放在螺线管中,给螺线管通电,那么螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力,将炮弹射出。这就是所谓的电磁炮。类似的还有电磁导弹等。
制作工艺

原料
钕铁硼磁铁的主要原材料有:稀土金属钕、稀土金属镨、纯铁、铝、硼铁合金以及其他稀土原料
钕铁硼磁铁加工工具
有专用切片机、线切割机床、平磨机、双面机、打孔机、倒角机、电镀设备。
工艺流程
钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁制作工艺也有所不同。从工艺讲,有烧结钕铁硼磁铁和粘接钕铁硼磁铁,我们主要讲烧结钕铁硼磁铁。
配料 → 熔炼制锭→ 制粉 → 压型 → 烧结回火 → 磁性检测 → 磨加工 → 销切加工 →电镀→ 磁化→成品。其中配料是基础,烧结回火是关键钕铁硼磁铁生产工具:有熔炼炉、鄂破机、球磨机、气流磨、压制成型机、真空封装机、等静压机、烧结炉、热处理真空炉、磁性能测试仪、高斯计。
工业应用

磁悬浮列车应用
磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列  磁悬浮列车磁悬浮列车 车系统。它的时速可达到500公里以上,是当今世界最快的地面客运交通工具,有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油、污染少、价格便宜等优点。并且它采用采用高架方式,占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起,摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声,实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。
磁悬浮列车是自大约200年前斯蒂芬森的“火箭”号蒸气机车问世以来铁路 技术最根本的突破。磁悬浮列车在今天看似乎还是一个新鲜事物,其实它的理论准备已有很长的历史。磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔 曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。进入70年代以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力 以适应其经济发展的需要,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。
钕铁硼的应用
中国钕铁硼磁体应用情况如下,高技术产品领域的应用占37%,如核磁共振成像仪(MRI)、手机振动、硬盘驱动器音圈(VCM)、光盘(DVD、CD-ROM)驱动器主轴、电动工具、电动车、变频空调的发动机。传统中低档产品领域的应用占63%,如音响器件、磁吸附器件、磁选器、磁化器。
电磁铁
定义
内部带有铁芯的、利用通有电流的线圈使 其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁(electromagnet)。通常制成条形或蹄形。铁芯要用容易磁化,又容易消失磁性的软铁或硅钢来制做。这样 的电磁铁在通电时有磁性,断电后就随之消失。电磁铁在日常生活中有极其广泛的应用。电磁铁的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。
应用
电磁铁在日常生活中有极其广泛的应用。电磁铁是电流磁效应(电生磁)的一个应用,与生活联系紧密,如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车等。电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型。如果按照用途来划分电磁铁,主要可分成以下五种:(1)牵引电磁铁——主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门,以执行自动控制任务。(2)起重电磁铁——用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料。(3)制动电磁铁——主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的。(4)自动电器的电磁系统——如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。(5)其他用途的电磁铁——如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。
原理
将螺线管通电后可产生如一磁铁棒的磁场。 图中的圆圈为导线截面,点代表电流出萤幕,叉代表流入萤幕;附箭头的椭圆圆圈是磁力线。当直流电通过导体时会产生磁场,而通过作成螺线管 (Solenoid)的导体时则会产生类似棒状磁铁的磁场。在螺线管的中心加入一磁性物质则此磁性物质会被磁化而达到加强磁场的效果。一般而言,电磁铁所 产生的磁场强度与直流电大小、线圈圈数及中心的导磁物质有关,在设计电磁铁时会注重线圈的分布和导铁物质的选择,并利用直流电的大小来控制磁场强度。然而 线圈的材料具有电阻而限制了电磁铁所能产生的磁场大小,但随著超导体的发现与应用将有机会突破现有的限制。
电磁铁历史
思特金(Sturgeon)的电磁铁。西元1825年,英国人威廉·思特金(William Sturgeon,1783年-1850年)将通有电流的金属线缠绕在绝缘的棒上,发明了电磁铁。
美国人物理学家约瑟·亨利(Joseph Henry 1797年-1878年)在得知这个消息后,在软铁芯上缠绕密集的线圈,使用电流不大的电池通电后,便能吸起一吨重的铁块。
制作
简易的自制电磁铁:
需要漆包线、铁钉来作其本体;电池或电源供应器供以电流。
注意事项
要刮除漆包线末端的漆,或用火烧。
要以相同的方向缠绕漆包线。
要在漆包线的末端打结绑紧。
特性
电磁铁和永久磁铁的两端磁力最强。
电磁铁的磁力大小可以改变。
电磁铁的方向可以改变。
电磁铁磁力可以掌控自如。

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