磁性材料磁化机理的通俗解释

• 《无损检测》杂志曾经发表过一些关于磁化理论的文章，其中有些理论是新提出的，为了帮助广大读者更好地阅读这些文章，现将一些成熟的磁化理论介绍如下
• l铁磁体自发磁化机理
• 铁磁体主要由化学周期表上一些过渡族元素所组成，过渡族中原子的磁矩，特别是价电子的自旋磁矩往往未被抵消，使整个原子存在剩余磁矩，成为顺磁原子。这类元素中很多(如铁、钴、镍、稀土等)还存在着原子间探伤机的交换力，它企图使所有这类材料中原子的磁矩的取向一致，亦即自发磁化。但是受到了材料内各处退磁力的限制，它是一种阻止材料磁化的力．两者一起作用达到平衡，自发磁化也就使很多小颗粒的有一定大小的磁矩，一个颗粒相当于一个小的永磁体，称为磁畴。而且这些磁畴自发地组成许多大小不同的闭合磁回路，使整个材料失去了宏观磁性，这是因为材料内部的组织结构必须处于内能最低的状态。
• 2软磁材料和硬磁材料
• 当外磁场加于材料上时，它将激活这些材料中磁畴，使其磁矩取向同外磁场一致，一般磁场取向一致的方法有两种，一种是磁畴位移，使材料内部基本上顺磁场方向的磁畴体积扩大，而逆磁场方向的磁畴缩小。软磁粉探伤机磁材料初始磁化就靠畴壁位移，它需要吸收的外磁场能量很小。但畴壁位移不可能使磁畴方向完全一致。当外磁场达到一定大小，磁畴只能达到的程度，此时各磁畴的取向基本上已达到这种材料的最易磁化方向，即近似于外磁场方向，其中还有反方向的，必须再大大增强外磁场，才能达到饱和，这时磁畴完全转向外磁场方向。硬磁材料的畴壁位移被自然或人为地阻止，只能靠旋转，因此需要很大的能量。而且当外磁场消失后，软磁材料立刻或稍经骚动就回复原来未磁化时的方向，而硬磁材料却只能回复到方向，出现了剩磁。
• 3吸附磁粉的原理
• 磁粉探伤中对磁粉的吸引力主要靠磁场梯度口，而不是仅依靠磁场强度曰或日。磁场需要有一定的强度，其目的主要是可引起大的磁场梯度及更多的缺陷漏磁，因为有磁场梯度才会有漏磁出现。
• (1)在无旋磁场内，对均匀磁场汨等于常数，当磁粉不足以明显破坏磁场均匀度时，均匀磁场不存在磁吸引力。但它有力矩，可使磁粉旋转到其取向与曰的取向一致。因此，在磁体面的中央区域，无吸引力。而到棱线及棱角上，磁场不均匀，出现了磁场梯度，就能吸引磁粉。
• (2)磁场梯度是矢量，有纵向梯度及横向梯度，在磁极中央，两者均为零。纵向梯度存在于棱线和棱角附近，即使是负值，也能吸引粉末。横向梯度则先是正(边缘效应)，而后速降至零，以后又为负值，它才是吸引磁粉的主力。
• (3)磁粉大部分被吸引到极面的棱线及棱角上，中间很少。但极面中间不是没有磁场，用小铁针一试就立刻被垂直地吸在中心，吸力最强。这主要是中间均匀磁场被破坏，出现了纵向梯度。所有吸铁或起重机，均是利用纵向磁场梯度来起重货物的。
• 现在研究一个实例，将一块角上有一槽的钢磁化后发现，两个棱线上有磁粉堆积，靠近棱角磁粉最多，以后逐渐减少，到槽根就很少了，至于缺陷形成的极面中心部分，磁粉极少，愈靠近根部，磁粉堆积几乎为零。
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