圖解磁性材料（簡體書）

《圖解磁性材料》是“名師講科技前沿系列”中的一本，內容包括材料磁性之源，磁化、磁疇和磁滯回線，鐵氧體磁性材料，常用軟磁材料，永磁材料及其進展，釹鐵硼永磁材料，磁路計算和退磁曲線，磁性材料的應用等內容。涉及磁性材料的方方面面。
針對入門者、製作者、應用者、研究開發者、決策者等多方面的需求，本書在掌握大量資料的前提下，採用圖文並茂的形式，全面且簡明扼要地介紹磁性的原理，磁性材料的製作工藝以及磁性材料的新進展、新應用及發展前景等。採用每章之下 “節節清”的論述方式，圖文對照，並給出“本節重點”。力求做到深入淺出，通俗易懂；層次分明，思路清晰；內容豐富，重點突出；選材新穎，強調應用。千方百計使磁性材料的相關知識新起來、動起來、活起來，做到有聲有色。
本書可作為材料、機械、微電子、計算機、顯示器、精密儀器、汽車、物理、化學、光學等學科本科生及研究生教材，對於相關領域的科技、工程技術人員，也有參考價值。

田民波，清華大學，材料學院，教授，博士生導師，長期從事材料學的教學預可研工作，在電子材料、封裝技術、磁性材料、粉體材料等領域取得了原創性成就。承擔多項重點項目，出版材料學相關專著逾30部。

第1章 材料磁性之源
1.1 磁性源於電流, 磁力之源是電子的自旋運動 2
1.1.1 “慈石召鐵，或引之也” 2
1.1.2 磁性源於電流 4
1.1.3 鐵磁性之源 6
1.1.4 按物質對磁場的反應對其磁性進行分類 8
1.1.5 按磁化曲線對材料磁性分類 10
1.2 磁矩、磁化率和磁導率 12
1.2.1 磁通密度、洛倫茲力和磁矩 12
1.2.2 何謂材料的磁導率 14
1.2.3 元素的磁化率及磁性類型 16
1.3 鐵、鈷、鎳磁性之源 18
1.3.1 3d殼層的電子結構 18
1.3.2 某些3d 過渡金屬原子及離子的電子排布及磁矩 20
1.3.3 3d原子磁交換作用能與比值a /d 的關係 22
1.3.4 Fe的電子殼層和電子軌道，合金的磁性 24
1.4 稀土元素磁性之源 26
1.4.1 稀土元素 26
1.4.2 稀土元素的主要用途 28
書角茶桌 地磁場消失則會導致天下大亂 30

第2章 磁化、磁疇和磁滯回線
2.1 磁化、磁疇及磁疇壁的運動 32
2.1.1 磁性體的自發磁化和磁疇的形成 32
2.1.2 磁疇 34
2.1.3 磁疇結構及磁疇壁的移動 36
2.1.4 外加磁場增加時，磁疇的變化規律 38
2.1.5 順應外磁場的磁疇生長、長大和旋轉，不順應的收縮、消亡 40
2.2 決定磁疇結構的能量類型 42
2.2.1 決定磁疇結構的能量類型之一 42
2.2.2 決定磁疇結構的能量類型之二 44
2.2.3 決定磁疇結構的能量類型之三 46
2.2.4 決定磁疇結構的能量類型之四 48
2.3 磁滯回線及其決定因素 50
2.3.1 鐵磁性體的磁化曲線 50
2.3.2 磁滯回線的描畫及磁滯回線意義 52
2.3.3 何謂軟磁材料和硬磁材料 54
2.3.4 鐵磁體的磁化及磁疇、磁疇壁結構 56
2.3.5 鐵磁體的磁滯回線及磁疇壁移動模式 58
2.3.6 磁疇壁的種類和單磁疇的磁化曲線 60
書角茶桌 夢幻般的單極子 62

第3章 鐵氧體磁性材料
3.1 鐵磁性材料和亞鐵磁性材料 64
3.1.1 鐵磁性和亞鐵磁性的差異之源 64
3.1.2 軟磁鐵氧體的晶體結構及正離子超相互作用模型 66
3.1.3 多晶鐵磁性的微觀組織 68
3.1.4 軟（soft）磁鐵氧體和硬（hard）磁鐵氧體的對比 70
3.2 軟磁鐵氧體材料 72
3.2.1 軟磁鐵氧體的磁學特徵和應用領域 72
3.2.2 軟磁鐵氧體的結構及磁性 74
3.2.3 微量成分對Mn-Zn鐵氧體的影響效果 76
3.2.4 軟磁鐵氧體的代表性用途 78
3.3 硬磁鐵氧體和半硬質磁性材料 80
3.4 磁性材料的一些名詞術語和基本概念 82
書角茶桌 受永磁體吸引的磁性液體 84

第4章 常用軟磁材料
4.1 工業常用的高磁導率材料 86
4.1.1 高磁導率材料 86
4.1.2 鐵中的磁疇及其在外磁場作用下的磁化變化 88
4.1.3 矽鋼和坡莫合金 90
4.1.4 電磁鋼板及在變壓器中的使用 92
4.2 金屬玻璃――非晶態高磁導率材料 94
4.2.1 非晶電磁薄帶 94
4.2.2 非晶態金屬與軟磁鐵氧體的對比 96
4.2.3 利用熔融合金甩帶法制作非晶薄帶 98
4.2.4 非晶態高磁導率材料的特性 100
書角茶桌 由N、S磁極指路而行走的走磁性細菌 102

第5章 永磁材料及其進展
5.1 永磁材料的主要類型 104
5.1.1 好的永磁體需具備哪些條件 104
5.1.2 永磁材料的分類 106
5.1.3 高矯頑力材料 108
5.1.4 半硬質磁性材料 110
5.1.5 SmCo5系和Sm2Co17系永磁體 112
5.2 鐵氧體永磁材料 114
5.2.1 常用鐵氧體磁性材料的分類 114
5.2.2 鐵氧體永磁體與各向異性鋁鎳鈷永磁體製作工藝的對比 116
5.2.3 鐵氧體永磁體的製作工藝流程 118
5.2.4 鐵氧體中有各向同性和各向異性之分 120
5.3 永磁材料的進展 122
5.3.1 高矯頑力材料的進步 122
5.3.2 從最大磁能積(BH)max 看永磁材料的進步 124
5.3.3 實用永磁體的種類及特性範圍 126
5.3.4 永磁體的歷史變遷 128
書角茶桌 生物體內存在著指南針？ 130

第6章 釹鐵硼永磁材料
6.1 釹鐵硼永磁磁性的來源 132
6.1.1 稀土元素在永磁材料中的作用和所占比例 132
6.1.2 稀土元素4f軌道以外的電子殼層排列與其磁性的關係 134
6.1.3 一個Nd2Fe14B晶胞內的原子排布 136
6.2 釹鐵硼永磁體的製作 138
6.2.1 釹鐵硼永磁體及其製作工藝 138
6.2.2 Nd-Fe-B系燒結磁體的製作工藝及金相組織 140
6.2.3 Nd-Fe-B系快淬磁體的製作工藝及金相組織 142
6.3 釹鐵硼永磁體的改進 144
6.3.1 Nd2Fe14B單晶體的各向異性磁場與溫度的關係 144
6.3.2 Nd-Fe-B永磁體中各種添加元素所起的作用及其原因 146
6.3.3 耐熱Nd-Fe-B系永磁體 148
6.3.4 提高Nd-Fe-B永磁體矯頑力的方法 150
6.4 添加Dy的Nd-Fe-B系合金 152
6.4.1 添加Dy的Nd-Fe-B系永磁材料的研究開發現狀 152
6.4.2 藉由晶粒微細化、原料粉末最佳化提高矯頑力 154
6.4.3 藉由界面納米構造控制提高矯頑力 156
6.4.4 界面構造解析和矯頑力產生機制的理解和探索 158
6.5 黏結磁體 160
6.5.1 黏結磁體的優點及黏結磁體的分類 160
6.5.2 橡膠磁體和塑料磁體 162
6.5.3 黏結磁體的製造工藝 164
6.5.4 各類黏結磁體的退磁曲線 166
書角茶桌 N極和S極的邊界究竟在哪裡？ 168

第7章 磁路計算和退磁曲線
7.1 永磁體的磁路計算 170
7.1.1 磁導與磁導係數 170
7.1.2 鐵片靠近永磁體時磁導係數會增大 172
7.1.3 磁路計算與電路計算的差異 174
7.1.4 若使永磁體各向異性化，磁力會變強 176
7.2 永磁材料的退磁曲線 178
7.2.1 對B-H曲線和(BH)max的理解 178
7.2.2 永磁體的退磁曲線中有B-H 特性和J-H 特性之分 180
7.2.3 稀土永磁材料的磁化曲線和退磁曲線 182
7.2.4 反磁場μ0Hd與永磁體內的磁通密度B d 184
7.2.5 退磁曲線與最大磁能積的關係 186
7.3 反磁場對永磁體的退磁作用 188
7.3.1 外部磁場造成的永磁體的退磁 188
7.3.2 永磁體的可逆退磁 190
7.3.3 永磁體的不可逆退磁 192
書角茶桌 永磁體的磁力不會因為使用而降低 194

第8章 磁性材料的應用
8.1 各種電機都離不開磁性材料 196
8.1.1 電機使用量的多少是高級轎車性能的重要參數 196
8.1.2 軟磁材料和硬磁材料在電機中的應用 198
8.1.3 直流電機和空心電機中使用的磁性材料 200
8.1.4 旋轉電機、直線電機、振動電機中使用的磁性材料 202
8.1.5 感應式電動機的原理和使用的磁性材料 204
8.2 音響設備和傳感器用的磁性材料 206
8.2.1 電機和揚聲器的工作原理是可逆的 206
8.2.2 永磁揚聲器的工作原理 208
8.2.3 利用霍爾元件測量場強 210
8.2.4 高斯計（磁強計） 212
8.2.5 磁通計（fluxmeter） 214
8.2.6 利用永磁傳感器檢測假幣 216
8.2.7 鐵氧體溫控開關 218
8.3 磁記錄材料 220
8.3.1 磁記錄密度隨年度的推移 220
8.3.2 硬盤記錄裝置的構成 222
8.3.3 垂直磁記錄及其材料 224
8.3.4 熱磁記錄及其材料 226
8.4 光磁記錄材料 228
8.4.1 光盤與磁盤記錄特性的對比 228
8.4.2 光盤信息存儲的寫入、讀出原理 230
8.4.3 可擦除、重寫光盤 232
8.4.4 信息存儲的競爭 234

附錄一 CGS單位制和SI單位制 236

附錄二 磁通密度與磁傳感器 237

附錄三 磁通密度和磁通量的單位換算表 237

參考文獻 238

作者簡介 239