合金用磁场装置的设计

❶ 怎样利用电磁学知识,设计一种装置,创造出人造磁场来取代地磁场

人造磁场是无法取代地磁场的.因为地球是球体,这样平行地轴的磁力线,随着纬度的下降,磁力线也同步缩短,直至赤道零纬度,磁力线缩短为一个点,致使地球表面的磁场是均匀的.而不像条形磁铁,两端最强,中间为零.即人造磁场只能做个缩小版的模型,无法与地球媲美,所以是无法用人造磁场来取代地磁场.

❷ 如何对金属材料进行磁场强化

以钨钴合金为例，合金试样在碰场中，随着外加磁场的增加，合金的磁感应强度也增加，当磁场强度达到一定值时，磁感应强度不再增加，即合金已经达到磁饱和了。合金磁饱和值只与合金含钻量有关，而与合金中碳化钨相的晶粒度无关。因此，磁饱可用于对合金进行非破坏性的成分检查，或鉴定已知成分的合金是否存在非磁性的ηl相。

❸ 永磁合金的用途

永磁合金是一种重要的，现代工业和科学技术不可缺少的功能材料。人们利用磁能与磁能、磁能与电能的相互作用，将磁能转换成电能或机械能；利用磁场对物质的作用，改变物质的微观结构，促进节能和环保作用等。在所有这些装置或器件中永磁合金都担当着重要的功能作用。
其主要用途有：(1)机电设备和装置。主要包括：各种永磁电动机如直流(整流式和无刷)电机、同步电机、回转和线性电机、伺服电机、转矩或步进电机；各种永磁发电机如交流发电机、辅助励磁机、多相同步机、点火或其他脉冲发电机等；各种机电制动器如打印机打字头驱动器、计算机软盘驱动器(也称音圈电机VCM)、激光聚焦与跟踪器(用于激光唱盘、录像机、数据处理机)。飞机测位制动器、机器人等；动圈式电表及断路器、微型位移继电器等。
(2)声波换能器。包括：各种发声器，如扬声器、耳机、电话受话器、电铃、蜂鸣器及超声波发声器等；声音接收器，如话筒、超声波拾音器；以及声像拾音器等。
(3)磁力机械。主要利用磁力的吸引与排斥作用制作：夹持和提升装置，如电磁起重机、机床夹盘和夹具、冰箱门封、广告标记和玩具；牵引装置，如传送带、选矿机、复印机磁鼓；耦合器，如同步扭矩联轴节、磁水泵、线性跟随器、油浮标等；磁轴承和磁悬浮，如无源电度表、超速离心器、陀螺仪、卫星动能轮、涡流分子泵、磁悬浮车辆等。
(4)微波装置。制作各种功率管(如磁控管、行波管和调速管)用脉冲位置调整聚焦装置，正交场放大器，波导装置和粒子加速器等。
(5)传感器和电信号转换器。包括永磁转换器(感应器和霍尔效应仪)及物理量(位置，速度，加速度，流量，压力，温度等)测量传感器。
(6)医用电子仪器和生物工程。有核磁共振成像装置、牙科添料、起搏器、人工心脏泵、诊断用仪器及微型助听器等。
(7)其他方面。有磁锁，磁性宝石，除蜡器，汽车减烟节油器等。

❹ 如何设计稿磁导率的fe-ni合金和具有恒磁导率的fe-ni合金

具有铁磁性的非晶态金合金又称铁磁性金属玻璃或磁性玻璃（Glassy Alloy），它具有高的饱和磁化强度、低的矫顽力、高的磁导率以及大的磁致伸缩系数。为了叙述方便，以下均称为非晶态合金。非晶态合金的磁损耗比其它已知的晶态合金低。非晶合金的电阻率比同类晶态合金高，且电阻率温度系数为较小的负值，因而可以大大降低材料的涡流损耗。超薄非晶合金带，其高频性能极佳，在1MHz高频下，5.5μm厚的非晶合金铁芯的损耗为高频铁氧体的2/5，仅为超坡莫合金的1/3。
对于非晶软磁合金，按应用磁性可将其分为高饱和磁感应强度和高磁导率非晶软磁合金两大类。
按照其主要组成部分来分，则可以划分为：（1）具有高饱和磁感应强度的Fe基软磁合金；（2）具有中等饱和磁感应强度和良好软磁性能的Fe-Ni基非晶合金；（3）具有饱和磁致伸缩系数接近于零的优异软磁性能的钴基合金。
铁基非晶铁芯：在几乎所有的非晶合金铁芯中具有最高的饱和磁感应强度(1.45T～1.56T),同时具有高导磁率、低矫顽力、低损耗、低激磁电流和良好的温度稳定性和时效稳定性。主要用于替代硅钢片,作为各种形式、不同功率的工频配电变压器、中频变压器，工作频率从50Hz到10KHz；作为大功率开关电源电抗器铁芯,使用频率可达50KHz。
铁镍基非晶铁芯：中等偏低的饱和磁感应强度(0.75T),高导磁率,低矫顽力,耐磨耐蚀,稳定性好。常用于取代坡莫合金铁芯作为漏电开关中的零序电流互感器铁芯。
钴基非晶铁芯：在所有的非晶合金铁芯中具有最高的磁导率,同时具有中等偏低的饱和磁感应强度(0.65T),低矫顽力、低损耗、优异的耐磨性和耐蚀性、良好的温度稳定性和时效稳定性,耐冲击振动。主要用于取代坡莫合金铁芯和铁氧体铁芯制作高频变压器、滤波电感、磁放大器、脉冲变压器、脉冲压缩器等应用在高端领域。

❺ 高温合金如何设计

一、变形高温合金

变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

1、固溶强化型合金

使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金

使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。 例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

二、铸造高温合金

铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是：

1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使γ’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。

2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。

根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：

第一类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。

第二类：在650～950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用做航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。

第三类： 在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。

随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都使铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。

三、粉末冶金高温合金

采用雾化高温合金粉末，经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高，成本低，尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。

FGH95粉末冶金高温合金，650℃拉伸强度1500MPa；1034MPa应力下持久寿命大于50小时，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。

四、氧化物弥散强化（ODS）合金

是采用独特的机械合金化(MA)工艺，超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。

目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金：

MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃，居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。

MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器蓖齿环和导向叶片。

MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa；1100℃，1000小时持久强度为127MPa，居高温合金之首位，可用于航空发动机叶片。

五、金属间化合物高温材料

金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来，对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。

Ti3Al基合金（TAC-1），TiAl基合金（TAC-2）以及Ti2AlNb基合金具有低密度（3.8～5.8g/cm3）、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35～50%。 Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能，在中温（小于600℃）有较高强度，成本低，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。

❻ 如何设计一个电磁能量收集装置

电磁能收集，可以参考一下楞次定律是一条电磁学的定律，从电磁感应得出感应电动势的方向。其可确定由电磁感应而产生之电动势的方向。它是由俄国物理学家海因里希·楞次在1834年发现的。
感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
注意：“阻碍”不是“相反”，原磁通量增大时方向相反，原磁通量减小时方向相同；“阻碍”也不是阻止，电路中的磁通量还是变化的.

主要是设计一个线圈，来感应磁场的变化，再通过一个小型的电桥，输入到电池进行储存电力。

❼ 磁铁如何进行隔磁屏蔽

1、一般屏蔽方法：铁板屏蔽磁场。

2、磁屏蔽需要高导磁率材料，满足这种要求的材料是铁镍合金，这种材料具有很高的磁导率。

3、当需要屏蔽的磁场很强时，仅用单层屏蔽材料，不是达不到屏蔽要求，就是会发生饱和。这时，一种方法是增加材料的厚度。

4、更有效的方法是使用组合屏蔽，将一个屏蔽体放在另一个屏蔽体内，它们之间留有气隙。气隙内可以填充任何非导磁率材料做支撑，如铝。组合屏蔽的屏蔽效能比单个屏蔽体高得多，因此组合屏蔽能够将磁场衰减到很低的程度。

(7)合金用磁场装置的设计扩展阅读

对于屏蔽体来说，所选择的材料的类型对其性能和成本影响极大。在设计屏蔽体时有一点是重要的，就是要深入了解普通使用的不同屏蔽合金的特性。对这些不同性能的理解就可使你选择合适的材料，去满足目标要求。

磁屏蔽材料要根据各自的特性进行选择，特别是磁导率和磁饱和性能。由于在变更低频磁场方向的效能，所以高磁导率材料（比如含80%的镍合金Mumetal,这是一种高磁导率铁镍合金）是经常使用的屏蔽材料。

这些合金可满足MIL－N－14411C部分1和ASTMA753－97样式4的要求。其可得到的相对较薄的厚度为0.002到0.125英寸，并极易被有经验的屏蔽加工者加工出来。

❽ 传说中的磁轨炮 就下图而言原理是什么 如果想做出一个这样的装置 要怎么做 求教啊！！

材料：

1、导轨，没有任何特殊的地方，只要不是铁的，足够直，足够光滑就行。家里最容易找到的就是家具上用的那种塑料凹槽或铝合金凹槽。

2、大小相同的钢珠3N+1颗，没有磁性。

3、强力磁铁N块，用方形的或圆柱形的最好，便于固定。只要导轨够长，多少块都可以。

制作：

N块磁铁分开相同的距离放在导轨上，磁铁的南北极顺着导轨的方向，用热熔胶或万能胶固定磁铁（不固定也可以，但是容易弹飞，而且你每次都要重新摆放）。胶水干透之后把钢珠摆上去，靠磁力吸在磁铁上。磁铁之间的距离要根据磁铁的磁力强度和导轨的光滑程度来决定，你可以在固定磁铁之前先试验几次，找出最佳距离。

另外需要注意的是，最好确保磁铁的中心跟钢珠的球心在同一高度，这样可以最大限度地发挥磁力的效果。最省事的做法是选择大小合适的磁铁，如果是方形的，边长要和钢珠的直径一样，如果是圆柱形的，底面直径要和钢珠直径一样。如果磁铁比钢珠的直径小，那就要在固定磁铁的时候给它垫高一点。

原理：

第一颗钢珠被第一块磁铁吸引，越接近磁铁，磁力越大，所以加速度越来越大，碰到磁铁的时候钢珠实际上已经加速到很高的速度，只不过人眼看不清楚而已，用高速摄影机放慢800倍就可以看见这个加速过程（见上面的图）。在撞到磁铁的瞬间，根据动量守恒原理，钢珠的动量完全传递给第一组的最后一颗钢珠，于是最后一颗钢珠以同样大的速度离开，接着受到第二块磁铁的吸引，再次加速到更高的速度。这样一直下去，最后一组的最后一颗钢珠可以达到非常高的速度，可以射穿报纸。

❾ 超强磁场的强磁场的应用

六十年代发现了实用超导材料，八十年代出现了性质优良的钕铁硼永磁材料，使人们可以不耗费很大的电功率获得大体积持续的强磁场，发展超导与永磁强磁场技术是20世纪下半叶电工新技术发展的一个重要方面。在各国高能物理、核物理、核聚变，磁流体发电等大型科技计划推动下，整个技术得到了良好的发展。低温铌钛合金及铌三锡复合超导线与钕铁硼永磁材料已形成产业，可进行批量生产。人们已研制成功了15特斯拉以下各种场强，各种磁场形态，大体积的可长期可靠运行的强磁场装置，积极推进着强磁场在各方面的应用。
1998年3月投入运行的日本名古屋核融合科学研究所的核聚变研究用的大型螺旋装置（LHD）是当今超导磁体技术水平的典型代表。装置本体外径13．5m，高8.8m，总重约1600t，其中4.2K冷重约850t。它有两个主半径3．9m，平均小半径0．975m，绕环10圈的螺旋线圈，三对内径分别为3.2、5．4和10．8m的极向场螺管线圈，中心磁场前期为3特斯拉（4.2K），后期为4特斯拉（1．8K），磁场总储能将达16亿J。超导强磁场装置需在液氦温度下运行，从使用出发，努力减少漏热以降低液氦消耗和研制配备方便可靠的低温制冷系统有着重要的意义。经不断努力改进，一些零液氦消耗和无液氦的超导磁体系统已在可靠的使用，它们只需配有小型的制冷装置即可持续运行，不需专人维护，使应用范围大大扩大。
中国在超导与永磁磁体技术方面也进行了长期持续的努力，奠立了良好基础，研制成多台实用磁体系统，有些已在使用，具备了按照需求设计建造所需强磁场装置的能力。中国科学院电工研究所研制成功的磁流体发电用鞍形二极超导磁体系统（中心磁场4特斯拉，室温孔径0．44m，磁场长1m，磁场储能8.8兆焦耳）和空间反物质探测谱仪用大型钕铁硼永久磁体（中心磁场0.13特斯拉，孔径1.lm，高0.8m）代表着中国当今的技术水平，无液氦磁体系统的研制工作也在积极进行中。
随着超导与永磁强磁场技术的成熟，强磁场的多方面应用也得到了蓬勃发展，与各种科学仪器配套的小型强磁场装置已形成了一定规模的产品，做为磁场应用技术的核磁共振技术，磁分离技术与磁悬浮技术继续开拓着多方面的新型应用，形成了一些新型产品与样机，磁拉硅单晶生长炉也成为产品得到了实际应用。
医疗用磁成像装置已真正成为一定规模的产业，全世界已有几千台超导与永磁磁成像装置在医院使用，中国也有永磁装置在小批量生产，研制成功了几台0．6—1．0特斯拉的超导装置。用于高岭土提纯的超导高梯度磁选机已有十余台在生产运行，磁拉硅单晶生长炉也已开始使用，但尚未形成规模，中国科学院电工研究所与低温工程中心曾在九十年代初研制成功超导磁分离工业样机，试制成功了两套单晶炉用超导磁体系统，为产品的形成奠定了基础。
总起来说，超导与永磁磁体技术已经成熟到可以提供不同场强，形态的大体积强磁场装置，开始形成了相应的高技术产业，但大规模产业的形成与发展还有赖于积极地进一步开拓强磁场应用，特别是可能形成大规模市场产品的开拓，根据不完全的了解，目前主要进行的工作有：
1 在材料科学方面
⑴热固性高分子液晶材料强磁场下的性能及应用。国际上在0～15特斯拉磁场范围内对高分子液晶材料的取向行为、热效应、磁响应特性、固化成型过程等方面进行了研究，并作其力学性能和磁场的关系的定量分析，应用前景十分看好。
⑵功能高分子材料在强磁场作用下的研究。国际上高电导率的高分子材料、防静电及防电磁辐射高分子材料的研究和应用取得了很大进展，某些材料纤维的电导率经强磁场处理后，可达铜电导率的1/10，是极具潜力的二次电池材料。在防静电服和隐形技术方面电磁波吸收材料已用于军工领域。
⑶强磁场下金属凝固理论与技术研究。
⑷NdFeB永磁材料的强磁场取向。在NdFeB永磁材料加压成型过程中，采用4～5特斯拉强磁场取向，可大大提高性能，国外已开始实际应用。
2 在生物工程与医疗应用方面
⑴血液在强磁场下性能的改变及对生物体的影响。国际上研究了人体及动物的全血的强磁场下的取向行为及其作用的主体——血红细胞的作用机制；血液在强磁场下流变性能的变化；血纤维蛋白质在强磁场下的活性变化及对生物代谢作用的影响；人血在强磁场中所受磁力、磁悬浮特性和光吸收特性。
⑵蛋白质高分子在强磁场下的特性及其应用。国际上研究了磷脂中缩氨酸在强磁场下的取向作用；肌肉细胞蛋白质在磁场中的磷代谢过程；神经肽胺酸在强磁场下的结构改变及蛋白质酰胺与氢的交换等。
⑶医疗应用。除继续发展人体成像系统外，近年来国际上还研究了在4—8特斯拉强磁场下血纤维蛋白质的活性以及对血管中血栓溶解的影响；强磁场及磁场梯度对血纤维蛋白的溶解过程的影响；强磁场对动物血细胞的活性及其对心肌保护特性的影响；外加磁场对血小板流动性能的影响及其在医疗上的应用等。
3 在工业应用方面
除继续积极进行强场磁分离技术、磁悬浮技术的发展与应用外，近年来，国际上还研究了磁场对石油滞粘性能的影响及对原油的脱蜡作用；研究了磁场对水的软化作用及改善水质的作用；研究了外加磁场对改善燃油燃烧性能及提高燃值的作用；通过在强磁场中的取向提高金属材料的强度和韧性；通过表面吸出排除杂质、提高金属质量等。
4 在农业应用方面
国际上研究了外磁场对农作物种子的萌发与生长的影响及其作用机制；研究了磁场与农作物种子的萌发与生长的定量关系；研究了磁场与促进萌发与生长有密切关系的酶的活性与代谢作用；研究了生物酶在磁场下的合成作用以及对作物遗传变异的影响；研究了磁化水对促进作物生长的作用及磁性肥料的研究和应用。
随着强磁场技术与装备的进一步完善，已有应用的进一步发展和积极开拓新应用，特别是具有大规模市场前景的产品的发展，可以期望，21世纪中强磁场应用将发展成为一个强有力的新兴产业。

❿ 合金带磁铁吗

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。
常将两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加其他非金属元素通过合金化工艺（熔炼、机械合金化、烧结、气相沉积等等）而形成的具有金属特性的金属材料是合金。但合金可能只含有一种金属元素，如钢。
这里我们需要注意，合金不是一般概念上的混合物，甚至可以是纯净物，如单一相的金属互化物合金，所添加合金元素可以形成固溶体、化合物，并产生吸热或放热反应，从而改变金属基体的性质。
合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。
少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。例如，铁磁性合金中的杂质会使合金的性质发生变化。
不同于纯净金属的是，多数合金没有固定的熔点，温度处在熔化温度范围间时，混合物为固液并存状态。因此可以说，合金的熔点比组分金属低。参见低共熔混合物。常见的合金中，黄铜是由铜和锌的合金；青铜是锡和铜的合金，用于雕像、装饰品和教堂钟。一些国家的货币都会使用合金（如镍合金）。