本实验项目采用3D建模,依据真实实验场景,使用Maya和3DMax软件进行整体实验室(环境、设备)建模。数值仿真计算结果与实际实验结果误差不超过1%。
本实验涉及到的知识点共3个,包括:
(1)磁化过程各阶段变化及磁化机制;
(2)反磁化过程与磁滞机制;
(3)磁化强度温度特性及与材料结构的关联性。
“强磁性物质对外加磁场响应行为的测试分析”实验主要包括三个部分:一是实验预习与测试;二是进入虚拟实验室,完成“磁化曲线测试分析”、“磁滞回线测试分析”和“居里温度测试分析”各环节虚拟仿真实验项目;三是实体实验室完成强磁性物质技术磁化特性测试设计与实施。
1. 实验预习与测试
(1)自主预习,了解VSM等设备工作原理,熟悉设备操作
(2)完成预习测试
2. 进入虚拟实验室,完成各环节虚拟实验项目。
模块一、磁化曲线测试分析
通过本环节实验,测试不同软、硬磁材料的磁化曲线,学会饱和磁化强度Ms、磁晶各向异性常数K1、各向异性场Ha的测试原理与方法(图6);熟悉技术磁化的基本理论,理解在外场作用下强磁性物质内部磁畴运动变化的规律,加深对磁化过程中磁化机制的理解。
模块二、磁滞回线测试分析
通过本环节实验,测试不同软、硬磁材料的磁滞回线,确定各类材料的基本参数(4πMs,Hc, Mr等);改变磁场条件,观察磁滞回线的变化,分析不同材料磁滞回线的差异(图7)。学生还可以选取不同结构与制备工艺的样品,进一步探究显微结构、制备工艺与材料物性参数之间的关系,加深对反磁化过程中磁化机制的理解。
模块三、居里温度测试分析
可以在本实验环节选择不同成分材料测试其Ms-T曲线,计算相应材料的居里温度,对照材料结构分析居里温度变化的机理 (图8)。
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