磁铁是如何制造的？

点击“小学科学课程中心”关注公众号获取最新信息

2021更新

中小学全科资料关注☟名师辅导网

活中离不开磁铁，坐的磁悬浮列车，医院的核磁共振，音响喇叭，军事上各国争先研发的未来武器……原来磁铁有这么多神奇的功能，今天小编就来和大家了解一下。

铁、钴、镍或铁氧体等铁磁类物质有所不同，它内部的电子自旋可以在小范围内自发地排列起来，形成一个自发磁化区，这种自发磁化区就叫磁畴。铁磁类物质磁化后，内部的磁畴整整齐齐、方向一致地排列起来，使磁性加强，就构成磁铁了。磁铁的吸铁过程就是对铁块的磁化过程，磁化了的铁块和磁铁不同极性间产生吸引力，铁块就牢牢地与磁铁“粘”在一起了。

天然磁铁是四氧化三铁，而人造磁铁通常是钢。钢经过磁化后会一直保留磁性一般的所指的天然永磁铁不单单是铁氧体（四氧化三铁），还有铁钴镍合金、铁的稀土合金等各种永磁材料，如铝镍钴、钐钴、钕铁硼，这些也很常见，磁性非常强，这些物质能够被磁场恒磁场磁化，而且磁化后本身具有磁性且不消失。人造磁铁的成分则根据各种金属的被磁化性能，按需要而定。磁铁接近(触)磁性物质，该物质靠近一端感应成异名极，而另一端则生成同名极。

磁铁分类

A.暂时性(软)磁铁

a.意义：磁性短暂，当磁铁移开后磁性就消失。b.例：铁钉、熟铁

B.永久性(硬)磁铁

a.意义：磁化后，可长期保有磁性。b.例：钢钉

根据以上资料总结如下：根据电磁感应原理，很强的电流可以产生很强的磁场，利用强磁场将铁磁物质磁化，又由于不同的物质的磁化特性不一样，有些物质易磁化，而且不易掉磁（失去磁性），能较长时间的保有磁性。把这张物质磁化就产生了磁铁。用充磁机给硬磁体充磁。

根据电磁感应原理，电流可以产生磁场，利用强磁场将硬磁性物质磁化一般称作磁铁的磁性材料，实际上是好几种不同的东西：最普通的磁铁，比如一般扬声器用的磁铁，是铁淦氧磁体。它们是用钢铁厂热轧过程中从钢坯轧材表面脱落下来的铁鳞（呈片状的铁的氧化物），经过除杂、粉碎再加入少量的其他物质，放到钢模中加压成型，而后在还原性电炉中（通氢）烧结，使部分氧化物还原呈铁氧体，冷却，再置入励磁机中充磁生产出来的。

比它们高档些的是磁钢：磁钢是真正的钢，组成除铁外，主要有较高含量的镍。它一般用中频电炉熔炼（每炉仅百十公斤），铸造成型，因其某些平面有精度要求，一般都要用磨床磨削加工。而后充磁，成为产品。各类计量电量的电表里就用到这种磁钢。更高级的磁性材料，是钕铁硼类磁材。它们是含稀土元素钕，铁和硼的物质。制作是以硬质合金的方法生产的：经过制粉－混合－模压－烧结－精加工－充磁而成。此类磁材的磁场强度最高，性能最好，价格最贵。是国防军工和精密设备中才会采用的。电子表里的步进电机的转子即是。啊，磁悬浮列车肯定是用的这种磁性材料。铁氧体永磁材料有：锶-铁氧体永磁材料和钡-铁氧体永磁材料，里面又有各向同性和各向异性之分，扬声器磁钢普遍采用铁氧体永磁材料；金属永磁材料主要有铝镍钴永磁材料和稀土永磁材料。稀土永磁材料又分：钐钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。稀土永磁材料是通过粉末冶金工艺制成。磁性强弱？我暂时没找到有说服力的资料。

磁铁的分类太多了，我在这里就简单说下：

磁性料材主要有二大类：第一是永磁材料(也叫硬磁)：材料本身就具有保存磁力的特点。第二是软磁(也叫电磁铁)：需要外界通电才能产生磁力，我们平时所说的磁铁，一般都是指永磁材料。

永磁材料也有二大分类：第一大类是：合金永磁材料包括稀土永磁材料（钕铁硼 Nd2Fe14B）、钐钴(SmCo)、钕镍钴（NdNiCO）。第二大类是：铁氧体永磁材料（Ferrite）按生产工艺不同分为：烧结铁氧体（Sintered Ferrite）、粘结铁氧体（橡 胶磁Rubber Magnet）、注塑铁氧体（Zhusu Ferrite），这三种工艺依据磁晶的取向不同又各分为等方性和异方性磁体。

平常我们所了解的磁铁就是一个具有相互排斥与相互吸引的物体。磁铁是由铁、镍、钴组成，其本身就有磁距内部结构按照相同方向排列，一端北极（N极）一端南极（S极）。

磁铁吸铁过程对铁块产生吸引力，磁铁与铁块“粘”在一起，我们就说磁铁有磁了。之所以磁铁能吸铁而不能吸铝、铜等物体，是因为不同金属的内部结构是不一样的。磁感应强度单位是特斯拉，简称特（T）。

▼

磁铁分为永久磁铁与非永久磁铁，永久磁铁就是能够长期保持磁性而不易失磁的天然产物，如磁铁矿。非永久磁铁需要某些条件下才能出现磁性，如电磁铁。

▼

磁铁的发展历程

5000年前人类发现了天然磁铁石。

2300年前中国人将天然磁铁磨成勺状，放在平滑的地面上，在地磁的作用下，勺柄指南，成为世界上第一个指南仪。

1000年前中国人用铁棒与磁棒摩擦磁化，制成了世界上第一个指南针。

1100年左右中国人利用磁铁针和方位盘连在一起，做成磁铁式指南仪，用于航海。

1820年丹麦物理学家发现电流感生磁。

30年代日本发现了镍、铝、钴混合元素的新磁铁。

70年代日本科学家发明了钕磁铁，这种新磁铁被称为“永磁之王”。

永磁铁的制造过程

浇铸

先做出需要磁铁形状的砂模，就可以铸造磁铁了，材料包括铜、钴、硫磺、镍、铁、铝以及钛。金属放入电磁火炉，加热至1600℃以上，把所有金属都融成液体。

▼

把溶液倒入砂模中，砂模便燃烧起来因为硬化的砂内气体易燃。

▼

用锤子撬开铸磨，让空气进入铸磨内冷却材料，让气体烧尽。把金属从砂块中分出来，铸造后的金属还是普通的铁块，不具有什么磁力。

▼

把金属件绑在铜管上，放进更大的管子中，把铜管放在中间位置，四周紧密堆满矽砂，用混泥土封住两端露出铜管两端。

▼

放入火炉内加热700℃后取出，用夹钳固定住铜管两端，通低压高电荷电流，然后取出金属件，这步已让金属件轻微磁化，正确建立了磁场方向。

▼

通过充磁机器让磁铁生效，机器会通过电流把磁性传到金属上让其产生磁性。通交流电后首先对电容充进行储能，然后通过一个电阻非常小的线圈放电。放电时电流峰值很高，可达数万安培。电磁产生的强大的磁场可使金属永久磁化。

▼

还有人可能问：磁铁会有辐射吗？其实地球就是一个大磁石，人类无时无刻不在受磁场的影响，人体都有不同程度的微磁场，较弱且稳定的磁场对人体是有好处的。磁铁只产生恒定磁场，不叫辐射，只能叫磁场。

▼

钕磁铁也叫钕铁硼磁铁，它是目前磁性最强的磁铁，它能吸附自身体重640倍的重量，被称为最强力磁铁。其硬度高性能稳定广泛用于电子产品上如硬盘、手机、耳机等产品上。

注意一点，钕磁铁采用烧结成型，而普通磁铁是浇铸工艺，由于材料中含有钕和铁所以表面容易生锈，需要做一些保护性电镀处理，这也算是它的一个缺点吧。

▼

我们在使用磁铁过程中会发现磁力越强就越容易碎，这是由它的物理特性造成的。磁铁在生产过程中采用粉末烧结而成的，烧结时间长，其内部缺乏灵活性。

磁铁在强大的磁场下相吸相斥也会给磁铁本身带来很大的反作用力，当碰到其它坚硬物体就容易碎。磁铁破碎后每块小磁铁仍然有S极N极，这是因为任何磁体的磁极总是成对出现，破碎并不能把它的北极同其南极分开，每块磁铁不管有多小都有自己的两极。

▼

再和大家介绍一下，军事上的高科技武器——电磁炮。它是在炮管内安装线圈，通电后在炮管内产生强大电磁场力，使弹丸加速运动并发射出去。速度可达11千米/秒，这个速度可以使任何目标瞬间灰飞烟灭，它的炮弹就是普通的金属弹丸，造价非常便宜。