第五章-材料的磁学性能--100908.ppt

,第5章材料的磁学性能,5.1基本磁学性能,目录,5.2抗磁性和顺磁性,5.3铁磁性与反铁磁性,5.4磁性材料的动态特性,5.5磁性材料及其应用,教学目标及基本要求,掌握磁性基本表征参数，各类磁性物质的内部相互作用，磁性材料在交变磁场中的磁化过程及宏观磁性。熟悉磁性材料的动态特性，磁性材料的种类及软磁材料、硬磁材料、磁信息材料的特征。了解软磁材料、硬磁材料及磁信息材料的应用及发展。,教学重点和难点,（1）磁学基本物理量（2）磁性材料的种类（3）磁化曲线和磁滞回线（4）软磁、硬磁、磁信息材料的特征,思考题,1、名词解释：磁化强度、磁导率、矫顽力、剩余磁感应强度、饱和磁化强度、磁化率、磁滞损耗、磁畴、趋肤效应。2、软磁材料、硬磁材料及磁信息材料各有何特性？,磁学现象的两个基本命题：磁及磁现象的根源是电流，或者说是电荷的运动。磁场对载流导体或运动电荷表现作用力；载流导体在磁场中运动要做功。所有的物质都是磁性体。,磁学初步认识：,5.1基本磁学性能,存在着磁力作用的特殊物质,磁场强度H：指空间某处磁场的大小，用H表示，它的单位是安/米（A/m）。磁化强度M：指材料内部单位体积在某一方向的磁矩矢量和，用M表示，单位是安/米（A/m）。M=原子/V磁感应强度B：磁感应强度B的定义是：B=0(H+M)0是一个系数，叫做真空磁导率。磁感应强度又称为磁通密度，单位是特（T），在物质内部外磁场和附加磁场的总和称为磁感应强度B。,5.1.1磁学基本量,磁矩是表示磁体本质的一个物理量。任何一个封闭的电流都具有磁矩。其方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流与封闭环形的面积的乘积（IS）。磁矩是表征磁性物体磁性大小的物理量。磁矩愈大，磁性愈强，即物体在磁场中所受的力也大。磁矩只与物体本身有关，与外磁场无关。磁矩的概念可用于说明原子、分子等微观世界产生磁性的原因。电子绕原子核运动，产生电子轨道磁矩；电子本身自旋，产生电子自旋磁矩。这两种微观磁矩是物质具有磁性的根源。,磁矩:,I,任何物质在外磁场作用下，除了外磁场H外，由于物质内部原子磁矩的有序排列，还要产生一个附加的磁场M。磁化率：=M/H物体在磁场中被磁化的程度，与磁化场的强度有关。（体积）磁化率为无因次量，表示单位体积内磁场强度的变化，反映了物质被磁化的难易程度。磁导率：=B/H是磁化曲线上任意一点上B和H的比值。磁导率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度，或者说是材料对外部磁场的灵敏程度。,在电磁学中,与的关系通常由实验来决定，即可通过实验来测定物质的摩尔磁化率。实验表明，对非铁磁（强磁）物质，在T与不太高也不太低时磁化强度M，磁化率X与磁场强度H满足线性关系。=Xm抗磁体:Xm0,Xm在10-5，10-4顺磁体:Xm0,Xm在10-7，10-5,对于一般磁介质，无外加磁场时，其内部各磁矩取向不一，宏观无磁性。磁化：在外磁场作用下，各磁矩有规则地取向，使磁介质宏观显示磁性。有自发磁化和技术磁化。居里温度Tc：对于所有的磁性材料来说，并不是在任何温度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一个临界温度Tc，在这个温度以上，由于高温下原子的剧烈热运动，原子磁矩的排列是混乱无序的。在此温度以下，原子磁矩排列整齐，产生自发磁化，物体变成铁磁性的。,物质磁性:,物质放入磁场中会表现出不同的磁学特性，称为物质的磁性。,反磁性:轻微排斥,顺磁性:轻微吸引,完全抗磁性:强烈排斥,铁磁性:强烈吸引,5.1.2磁性材料的分类,宏观磁体由许多具有固有磁矩的原子组成。当原子磁矩同向平行排列时，宏观磁体对外显示的磁性最强。当原子磁矩紊乱排列时，宏观磁体对外不显示磁性。,按化学组成分类金属磁性材料、非金属(铁氧体)磁性材料按磁化率大小分类顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性按功能分类软磁材料、硬磁材料、半硬磁材料、矩磁材料、旋磁材料、压磁材料、泡磁材料、磁光材料、磁记录材料,（1）抗磁体，为甚小的负数（-10-6），在磁场中受微弱的斥力，如金、银。（2）顺磁体，为正数（10-310-6）在磁场中受微弱的引力，如铂、钯、奥氏体不锈钢。（3）铁磁体，为很大的正数，在较弱磁场作用下可以产生很大的磁化强度，如铁、钴、镍。（4）亚铁磁体，处于铁磁体与顺磁体之间，即通常所说的磁铁矿、铁氧体等。（5）反铁磁体，为小正数，高于某一温度时其行为与顺磁体相似，低于某一温度磁化率与磁场的取向有关.,按磁化率大小分类,铁磁性材料,亚铁磁性材料,顺磁性材料,反铁磁性材料,抗磁性材料,H,M,五种磁体的磁化曲线示意图,反铁磁性,反磁性,顺磁性,铁磁性,亚铁磁性,强磁性,弱磁性,设为气体介质，在标准状况下（0，1atm）据克拉伯龙方程：由以上两点估计，即可确定与的关系：MH图像(1)MH图像(2),MH图像(5)M不随H变化,饱和,材料的磁性来源于原子磁矩。原子轨道磁矩包括电子轨道磁矩、电子自旋磁矩和原子核磁矩。材料的宏观磁性是组成材料的原子中电子的磁矩引起的。,5.2.1原子本征磁矩,5.2抗磁性和顺磁性,环形电流产生磁矩,I,m,（1）电子轨道磁矩,电子绕原子核的轨道运动，产生一个非常小的磁场，形成一个沿旋转轴方向的轨道磁矩。,电子轨道磁矩在外磁场上的分量，满足量子化条件,波尔磁子：电子磁矩的最小单位,电子轨道磁矩的方向垂直行电子运动轨迹平面。,（2）自旋磁矩,电子运动产生磁矩,原子中电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩构成了原子固有磁矩（本征磁矩）。电子壳层填满的原子的本征磁矩P=0。原子的磁矩取决于电子壳层结构。电子壳层未被充满的原子具有永久磁矩。,每个电子因自旋运动产生一个沿自旋轴方向的自旋磁矩。原子中每个电子都可看作一个小磁体，具有永久的轨道磁矩和自旋磁矩。电子自旋磁矩在外磁场方向上的分量恰为一个玻尔磁子。,5.2.2抗磁性,抗磁性是电子的轨道运动产生的，任何物质在外磁场作用下都要产生抗磁性。但不是任何物质都是抗磁体，因为原子除了产生抗磁磁矩外，还有轨道磁矩和自旋磁矩产生的顺磁磁矩。抗磁性大于顺磁性的物质才能称为抗磁体。抗磁体的磁化率很小，约为10-6，且与温度、磁场强度等无关或变化极小。凡是电子壳层被填满了的物质都属抗磁体，如惰性气体、离子型固体、共价键的C、Si、Ge、S、P等（通过共有电子而填满了电子壳层）。,产生抗磁矩的示意图,当有外磁场作用时，由于电子的循轨运动在外磁场的作用下产生了抗磁磁矩，总磁矩为零的原子也会显示出磁矩来。,原子的磁矩取决于未填满壳层电子的轨道磁矩和自旋磁矩。在无外磁场时，电子壳层已填满的原子其轨道磁矩和自旋磁矩的总和为零。,I,左手定则,I,右手定则,附加磁矩,物质的抗磁性不是由电子的轨道磁矩和自旋磁矩本身所产生的，而是由外磁场作用下电子循轨运动产生的附加磁矩所造成的。p与外磁场H成正比，这说明抗磁磁化是可逆的，即当外磁场去除后，抗磁磁矩即行消失。,一个电子产生的抗磁磁矩：,一个原子产生的抗磁磁矩：,每摩尔物质产生的抗磁磁化率：,抗磁体:物质的原子、离子或分子中没有自旋未成对的电子，即它的分子磁矩m=0。它受到外磁场作用时，内部会产生感应的“分子电流”，相应产生一种与外磁场方向相反的感应磁矩。这种物质称为反磁性物质。,不存在未成对电子（没有永久磁矩）。惰性气体，不含过渡元素的离子晶体，共价化合物和所有的有机化合物，某些金属和非金属。,磁矩的排列与磁性的关系,反磁性物质：,顺磁物质磁化过程示意图,5.2.3物质的顺磁性,顺磁体的原子或离子是有磁矩的（固有磁矩），其源于原子内未填满的电子壳层或源于具有奇数个电子的原子。无外磁场时，由于热振动的影响，其原子磁矩的取向是无序的，故总磁矩为零。当有外磁场作用，则原子磁矩便排向外磁场的方向，总磁矩便大于零而表现为正向磁化。,根据顺磁磁化率与温度的关系，可以把顺磁体大致分为三类，即正常顺磁体、磁化率与温度无关的顺磁体和存在反铁磁体转变的顺磁体。,顺磁体的磁化率-温度关系曲线示意图,居里定律,居里-外斯定律,反铁磁体,顺磁体,居里温度,尼尔温度,顺磁体,O2、NO、稀土金属、铁钴镍的盐类等,碱金属,过渡族金属及合金或化合物,物质的原子、离子或分子中存在自旋未成对的电子，它的电子角动量总和不等于零，分子磁矩m0。这些杂乱取向的分子磁矩在受到外磁场作用时，其方向总是趋向于与外磁场同方向，这种物质称为顺磁性物质。,顺磁体:,存在未成对电子永久磁矩。La，Pr，MnAl，FeSO47H2O，Gd2O3居里温度由铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度称为居里温度(Tc)。,磁矩的排列与磁性的关系,顺磁性物质：,5.2.4金属的抗磁性与顺磁性,金属是由点阵离子和自由电子构成的，故金属的磁性要考虑到点阵结点上正离子及自由电子的抗磁性和顺磁性。正离子的顺磁性源于原子的固有磁矩；正离子的抗磁性源于其电子的轨道运动。自由电子的顺磁性源于电子自旋磁矩，在外磁场作用下，自由电子的自旋磁矩转到外磁场方向；自由电子的抗磁性源于其在外磁场中受洛伦兹力而做的圆周运动，这种圆周运动产生的磁矩同外磁场反向。,5.2.5影响金属抗、顺磁性的因素,(1)熔化凝固：金属熔化，一般减小；金银等例外。(2)范性形变：抗磁性减弱，硬化加工使铜变为顺磁性，退火恢复抗磁性。(3)晶粒细化：抗磁性减弱。(4)同素异构转变：磁性突变。白锡灰锡，顺抗；Mn，顺磁性增加。,温度和磁场强度对抗磁性影响不大，但当金属电子轨道变化和原子密度变化时，有影响。,Cu,Ag,Au为抗磁性金属;Pd为强顺磁性金属,外斯假说：铁磁性物质内部存在很强的分子场，在分子场的作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和（自发磁化）。铁磁体自发磁化成若干个磁畴，磁畴的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，因而大块铁磁体对外不显示磁性。磁化是把物质本身的磁性显示出来，而不是由外界向物质提供磁性的过程。铁磁质自发磁化的根源是原子中的电子自旋磁矩。,5.3.1铁磁质的自发磁化,5.3铁磁性与反铁磁性,5.3.2反铁磁性和亚铁磁性,原子相互接近形成分子时，电子云要相互重叠和交换。当邻近原子的交换积分大于0时，原子磁矩取同向平行排列能量最低，自发磁化强度不为0，即具有铁磁性。邻近原子的交换积分小于0时，原子磁矩取反向平行排列能量最低。若相邻原子磁矩相等，原子磁矩相互抵消，自发磁化强度为0，即具有反铁磁性。尼尔点TN：反铁磁性转变为顺磁性的温度。在尼尔点时，具有热膨胀、电阻、比热、弹性等反常现象。亚铁磁性物质由磁矩大小不同的两种离子或原子组成，相同磁性的离子磁矩同向平行排列，而不同磁性的离子磁矩是反向平行排列，二者不能抵消，具有宏观磁性。如铁氧体。,三种物质磁化率温度的关系曲线：,铁磁体:,物质被磁化的强度随着外磁场强度的增加而剧烈增强，而且在外磁场消失后其磁性并不消失。,铁磁体在低于一定温度Tc时，内部存在许多自发磁化的小区域，称为磁畴，磁畴具有磁有序结构，同一磁畴内分子磁矩同向。无外磁场时不同磁畴的取向作无规则分布，宏观上不显示磁性；在外磁场作用下磁畴转向，宏观体积内的总磁矩不为零，内部可产生与外磁场方向一致的、比外磁场要强得多的附加磁场。外磁场撤去后仍保留部分磁化强度。铁磁体还具有磁滞现象。铁磁体属强磁物质，是应用最广的磁介质。,具有极高的磁化率，磁化易达到饱和的物质。如Fe，Co，Ni，Gd等金属及其合金称为铁磁性物质。,磁矩的排列与磁性的关系,铁磁性物质：,反铁磁体内由于原子之间的相互作用使之与铁磁体一样具有磁有序结构，相邻自旋磁矩作反平行排列，大小恰好相抵消，因而不具有固有的自发磁化磁矩，此种性质称为反铁磁性。反铁磁体具有较大的顺磁磁化率，在一定温度TN处存在磁化率的峰值，温度大于TN时反铁磁性消失而成为顺磁体，临界温度TN称为奈耳温度。在奈耳温度TN处，反铁磁体的热胀系数和比热容等均发生突变。许多金属如铁、钴、镍、锰等的氧化物是反铁磁体。,反铁磁体:,FeO，FeF3，NiF3，NiO，MnO，各种锰盐以及部分铁氧体ZnFe2O4等，它们相邻原子的磁矩反向平行，而且彼此的强度相等，没有磁性。,磁矩的排列与磁性的关系,反铁磁性物质：,亚铁磁性与反铁磁性具有相同的物理本质，只是亚铁磁体中反平行的自旋磁矩大小不等，因而存在部分抵消不尽的自发磁矩，类似于铁磁体。温度高于某一数值Tc时，亚铁磁体变为顺磁体，Tc称居里温度。铁氧体大都是亚铁磁体。,亚铁磁体:,亚铁磁性物质,磁矩的排列与磁性的关系,如铁氧体(M2+Fe23+O4)等，是一些复杂的金属化合物，比铁磁体更常见。它们相邻原子的磁矩反向平行，但彼此的强度不相等，具有高磁化率和居里温度。,5.3.3磁畴,磁畴已被实验观察所证实。从对磁畴组织的观察中，可以看到有的磁畴大而长，称为主畴，其自发磁化方向必定沿晶体的易磁化方向；小而短的磁畴叫副畴，其磁化方向就不一定是晶体的易磁化方向。,磁畴壁的种类,相邻磁畴的界限称为磁畴壁，可分为两种，一种为180磁畴壁，另一种称为90磁畴。技术磁化过程，就是外加磁场对磁畴的作用过程，也就是外加磁场把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场方向的过程。它与自发磁化有本质的不同。,技术磁化是通过两种形式进行的，一是磁畴壁的迁移，一是磁畴的旋转。磁化曲线和磁滞回线是技术磁化的结果。,磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当外磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时，全部磁畴都会转向与外场方向一致。这时的磁感应强度将达到饱和值。,（1）磁化曲线磁饱和性,H,B,B0,B,BJ,O,磁化曲线,B0是真空情况下的磁感应强度,BJ是磁化产生的磁感应强度,B是介质中的总磁感应强度。,5.3.4磁化曲线和磁滞回线,退磁状态,对于铁磁性材料，B与H不成正比，因为材料的磁化过程与磁畴磁矩改变方向有关。,技术磁化,磁铁磁性材料的不是常数，而是随H变化。对在弱磁场下工作的软磁材料，如信号变压器、电感器的铁芯等，希望具有较大的i（起始磁导率），这样可在较小的H下产生较大的B，在弱磁场区H曲线存在的极大值m（最大磁导率）。对在强磁场下工作的软磁材料，如电力变压器、功率变压器等则要求有较大的m。,1）当无外施磁场（退磁状态），具有不同磁化方向的磁畴的磁矩大体可以互相抵消，样品对外不显磁性。2）在外磁场强度不太大时，畴壁发生移动，使与外磁场方向一致的磁畴范围扩大，其他方向的相应缩小，直到磁矩都向外磁场H方向排列，处于饱和状态，此时饱和磁感应强度用BS。3）H再增加，B增加极其缓慢，磁化强度的微小提高主要是由于外磁场克服了部分热骚动能量，使磁畴内部各电子自旋方向逐渐都和外磁场方向一致造成的。,（2）磁滞回线-磁滞性,磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁滞性。如图为磁性物质的滞回曲线。,要使剩磁消失，通常需进行反向磁化。将B=0时的H值称为矫顽磁力Hc，（见图中3和6所对应的点。）,在铁心线圈通有交变电流时，铁心将产生交变磁场。在电流变化一次时，B随H而变化的关系如图所示。,从图中可以看出，当H减少为零时，B并未回到零值，出现剩磁Br。,BS,Br,HC,铁磁体磁化到技术饱和以后，使它的磁化强度降低到零所需要的反向磁场称为矫顽力。,特征参数：（1）BS;（2）Br;（3）Hc决定于材料的组成（化学组成和相组成），而且还受显微组织的粗细、形态和分布等因素的强烈影响，即与材料的制造工艺密切相关。,(1)软磁材料,其矫顽磁力较小，磁滞回线较窄。(铁心),(2)永磁材料,其矫顽磁力较大，磁滞回线较宽。(磁铁),(3)矩磁材料,其剩磁大而矫顽磁力小，磁滞回线为矩形。(记忆元件),根据滞回曲线和磁化曲线的不同，物质可分成三类：,磁性材料的动态特性：磁性材料在交变磁场，甚至脉冲磁场作用下的性能。与静态磁化不同，除考虑B与H有关系外，还要考虑磁化状态转变时所需的时间。,5.4.1交流磁化过程与交流回线,5.4磁性材料的动态特性,交流磁化：H周期性对称变化，B也周期性对称变化，变化一周期构成交流磁滞回线。交流磁化处于非平衡状态，磁滞回线表现为动态特性，其形状介于直流磁滞回线和椭圆间。,磁化场振幅不变时，提高频率，则回线将逐渐变为椭圆形。在交流磁化过程中，不同的交流幅值磁场强度Hm可有不同的交流回线，各交流回线顶点的轨迹，称为交流磁化曲线。极限交流回线：确定材料的饱和磁感应强度Bs，交流剩余磁感应强度Bra，交流饱和矫顽力Hcs。,幅值磁感应强度,幅值磁场强度,瑞利磁滞回线：当外磁场的振幅不大时，得到的在原点附近具有正负对称变化的磁滞回线。磁滞损耗：磁滞回线所包围的面积。瑞利常数：磁化过程中能量不可逆部分的大小。,5.4.2磁滞损耗和趋肤效应,涡流：当铁磁材料进行交变磁化时，铁磁导体内的磁通量也将发生相应变化，将在铁磁导体内产生垂直于磁通量的环形感应电流。涡流损耗：涡流产生的损耗。涡流大小与材料的电阻率成反比。均匀磁化时，单位体积内的损耗为：非均匀磁化时，单位体积内的损耗为：,趋肤效应：磁场只存在于铁磁体表层（涡流屏蔽效应）。磁性材料的磁畴壁处还会出现微观的涡电流。涡电流的流动产生与外磁场产生的磁通方向相反的磁通，越到材料内部，这种反向作用越强，致使磁感应强度和磁场强度沿样品界面严重不均匀。因此，铁磁体内的实际磁场总是要滞后于外磁场（涡流对磁化的滞后效应）。若交变磁场的频率很高，而铁磁导体的电阻率又较小，则可能出现材料内部无磁场。金属软磁材料要轧成薄带使用即减少涡流作用。,5.4.3磁后效应和复数磁导率,磁后效应：磁性材料受到外磁场阶跃变化时，其磁感应强度缓慢趋近稳定值的现象。,里希特后效：杂质原子扩散引起的可逆后效，与温度和频率关系密切。非晶态合金的弛豫时间（磁后效进行所需时间）与材料的稳定性密切相关。约旦后效：由热起伏引起的不可逆后效，几乎与温度和磁化场的频率无关。,减落：永磁材料剩磁随时间推移逐渐变小的磁后效现象。约旦磁后效。,磁后效系数：随温度升高就变大，加热使磁化强度达到稳定。,微分磁导率：磁化曲线陡峭部分磁后效最严重,磁化强度变化与时间的对数成正比,铁磁材料在交变磁场作用下的磁性与它在静磁场作用下的磁性有很大不同，区别在：（1）磁导率：材料在静磁场中的磁导率是一常数，但在交变磁场中存在磁滞效应、涡流效应、磁后效应和畴壁共振等，使材料在交变磁场中的磁感应强度落后于外加磁场一个相位角。因而交变（动态）磁化时的磁导率为一复数。（2）各向同性的铁磁材料在交变磁场（尤其是高频场）中，往往处于交变磁场和交变电场的同时作用下，而铁磁材料往往又是电介质（如铁氧体），因而处在交变电磁场中的铁磁材料常常同时显示其铁磁性和介电性。,实部是与H同相位的，储存能量的弹性磁导率；虚部”是比H落后90，损耗磁导率。,总磁导率或幅磁导率：,复数磁导率：,由于”的存在，B落后于H，引起铁磁体在动态磁化过程中不断地耗能，处于均匀交变磁场中的单位体积铁磁体单位时间的平均能耗为：,交变磁场在铁磁体内的储能密度为：,铁磁材料的品质因子：,磁损耗系数（损耗角正切）：,5.4.4磁导率减落及磁共振损耗,磁导率减落：起始磁导率随时间发生降落。由电子或离子扩散后效造成。P199,温度越高，扩散速度越快，i随时间的减落越快。,减落系数：,磁共振损耗：磁损耗随频率变化，在某一频率下出现明显增大的损耗。,自然共振：由磁各向异性场形成的共振。材料中的微观磁化强度绕着磁各向异性场进动，进动的频率为：当进动的频率与高频磁场的频率一致时，出现自然共振。,尺寸共振：当磁性材料的尺寸为波长的整数倍或半整数倍时，将形成驻波发生共振损耗。共振损耗的频率与材料的尺寸有关。,：旋磁系数,具有小Hc值、高i的瘦长形磁滞回线的材料，适宜作软磁材料。具有大的Mr和Hc、低i的短粗形磁滞回线的材料适宜作硬磁（永磁）材料。,5.5磁性材料及其应用,而Mr/Ms接近于1的矩形磁滞回线的材料，即矩磁材料则可作为磁记录材料。,特点:矫顽力低、磁导率高,磁滞回线细长，铁芯损耗低，在较弱的磁场下容易磁化，也容易去磁。,软磁材料磁滞回线,5.5.1软磁材料,一、软磁材料特征值1、磁导率一般希望值越高越好。但值高的磁性材料在很低频率时出现自然共振、畴壁共振现象，在高频使用时，将有很大的铁磁共振损耗。要根据磁性材料的应用目的选用材料起始磁导率i和最大磁导率m。i值高的材料m亦较高，i值是软磁材料的主要参数之一。2、品质因数Q值Q值是损耗角正切的倒数，即Q=1/tan=/”一般用Q或tan/i来表示材料的质量指标或损耗指标。,3、值的温度系数值的温度（T2T1）系数可用下式表示：,4、减落DA在恒定温度下，经过一定的时间间隔，磁性材料的磁导率相对减少，其减少值表示为,5、铁损铁损是指磁性材料在交变磁场中反复磁化所消耗的功率。由磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗组成。,每磁化一周所消耗的能量正比于磁滞回线的面积，这种能量损失称为磁滞损耗。按照电磁感应定律，铁磁材料在交变磁场中磁化，材料内磁通量发生变化时，在磁通的周围会产生感应电动势，因铁磁材料是导电物质，感应电动势将在垂直于磁通方向的截面上感应出闭合的涡流电流。由它所引起的焦耳损失称为涡流损耗。提高电阻率可降低涡流损耗。剩余损耗是指磁滞损耗和涡流损耗外的其他损耗，包括驰豫损耗、畴壁共振损耗和自然共振损耗。6、矫顽力Hc软磁材料在对称周期磁化条件下，磁感应强度B=0时所相应的磁化场强度称为矫顽力Hc。,7、饱和磁感应强度Bs在磁化场足够强的情况下，软磁材料可能达到的最大磁感应强度称为饱和磁感应强度。8、剩余磁感应强度Br软磁材料经一定强度的磁场磁化后，再将磁场强度减至零，此时材料内所剩的磁感应强度，称为剩余磁感应强度，通常简称为剩磁Br。Br不仅与材料本身有关，而且与材料的磁化过程有关。9、复数磁导率在交变电磁场中，磁导率既要反映导磁能力的大小，还要表现出B和H间存在的相位差。复数磁导率=-j”,复数磁导率的模称为总磁导率或振幅磁导率。为弹性磁导率，代表了磁性材料中储存能量的磁导率；把”称为粘性磁导率（或损耗磁导率），它与磁性材料磁化一周的损耗有关。磁感应强度相对于磁场强度落后的相位角的正切称为损耗角正切，即tan=”/tan的倒数称为软磁材料的品质因数。综上所述，复数磁导率的实部与铁磁材料在交变磁场中储能密度有关，而虚部”却与材料在单位时间内损耗的能量有关。,二、软磁材料种类主要软磁材料有Mn-Zn、Li-Zn铁氧体、Ni-Zn、NiCuZn铁氧体、MnFe2O4、NiFe2O4按磁特性分类:高磁感材料、高导磁材料、高矩形比材料、恒导磁材料、温度补偿材料等.按材料成分分类:电工纯铁、Fe-Si合金、Ni-Fe合金、Fe-A1合金(包括Fe-Si-Al合金)和Fe-Co合金等.按晶形分类:晶态、非晶态及纳米晶软磁材料等。,常用的软磁材料有纯铁、硅钢片、铁镍合金、软磁铁氧体等。1、电工用纯铁：一种含碳量低、含铁量99.95%以上的软钢。2、硅铁合金：在纯铁中加入0.38%4.5%硅，使之形成固溶体，可以提高材料电阻率，减少涡流损耗，这种材料称为硅铁合金。3、镍铁合金：主要是含镍量为30%90%的镍铁合金，通常称坡莫合金。4、软磁铁氧体：铁氧体材料中的一种，是一种容易磁化和退磁的铁氧体。常用的软磁铁氧体有镍锌铁氧体和锰锌铁氧体。,（1）电工纯铁,电工纯铁是普遍应用的软磁材料。主要应用于直流电机和电磁铁铁芯、极头、继电器铁芯、永久磁路中导磁体和磁屏蔽、间隙工作电机和小型电机等。作为磁性材料大量应用的纯铁是工业纯铁,碳的质量分数小于0.02-0.04，而杂质的总质量分数可达0.2-0.5。工业纯铁电阻率低，主要应用于直流磁化。获得高性能的电工纯铁，主要通过两种途径，一是去除杂质，二是控制晶粒取向。,（2）铁镍合金和铁铝合金,a）铁镍合金铁镍合金主要是含镍量为30-90的铁镍合金，通常称坡莫合金。铁镍合金由Fe、Ni、Mo、Cr、Cu等元素组成。铁镍合金有很高的起始磁导率i和最大磁导率m，电阻率在50cm左右，Bs较低；随着组分的不同、铁镍合金可能分为铁镍二元合金，铁镍三元或多元合金等。二元合金中如果添加Mo、Cr、Cu、V一类元素，可以减慢从无序相到有序相转变的过程；如果添加Mn、Si、Ge等元素，则可使合金的长程有序度几乎保持不变。,b）铁铝合金,成本低，应用范围广(电讯工业仪表、计算机、控制系统等。可制作小功率电力变压器、微电机、继电器、互感器、磁调制器等)。含铝量在16以下时，便可以热轧成板材或带材；含铝量在5-6以上时，合金冷轧较困难。铁铝合金特点：(1)电阻率高；(2)高的硬度和耐磨性；(3)比重小，可减轻铁芯自重；(4)对应力不敏感(例外)；(5)时效，材料使用时，随时间及环境温度的变化，磁性能发生变化；(6)温度稳定性，可采用低温退火后淬火处理，也可在50-150下保温10-20h(人工时效)来改善其温度稳定性。,非晶态磁性合金指的是内部原子呈无长程有序排布并具有优异磁特性的合金。在非晶态合金材料中，不存在磁晶各向异性问题。非晶态磁性合金的关键技术是制备工艺。把液态金属做到固体状态即可.非晶态磁性合金有如下特性：磁导率和矫顽力与铁镍合金基本相同。电阻率比一般软磁合金材料大（130cm）。磁致伸缩特性好。具有良好的抗腐蚀性，机械抗拉强度和韧性。容易得到比铁镍合金还要薄的薄膜。,（3）非晶态合金,磁导率高，电阻大，损耗小，代替硅钢片制作变压器铁芯前景十分可观。存在问题：（1）温度对磁的不稳定性影响比较大，尤其当开始出现结晶时，矫顽力增加铁损及磁导率也随之变化；（2）非晶态软磁合金的高磁导率性能只停留在铁镍合金水平上；（3）非晶软磁合金作为电力设备铁芯使用时，不能制出很宽的薄板，批量生产成本高，饱和磁感应强度比硅钢低。,非晶态磁性合金的问题是温度对磁的不稳定性影响比较大。非晶态磁性合金主要有过渡金属和类金属合金、稀土元素与过渡金属合金、过渡金属与过渡金属合金三类。非晶态磁性合金的一个很重要特征值是饱和磁致伸缩系数s。s指的是磁场强度加到一定数值后，即当H=Hs，磁化强度达到饱和值Ms时，材料不再继续伸长或缩短，此时的伸缩比l/l，即s。一般来说，s越小，非晶态合金的磁性能越好。非晶态磁性合金的应用，国内外都有较大进展。,三、软磁材料的应用:主要应用于制造发电机和电动机的定子和转子；变压器、电感器、电抗器、继电器和镇流器的铁芯；计算机磁芯；磁记录的磁头与磁介质；磁屏蔽；电磁铁的铁芯、极头与极靴；磁路的导磁体等。它是电机工程、无线电、通讯、计算机、家用电器和高新技术领域的重要功能材料。,永磁材料材料被外磁场磁化以后，去掉外磁场仍然保持着较强剩磁的材料。即具有强的抗退磁能力和高的剩余磁感应强度的强磁性材料。表征硬磁材料性能的主要参数是剩余磁感应强度Br、矫顽力Hc和最大磁能积(BH)max三者愈高，硬磁材料性能越好。由此引起这类材料具有大的磁滞损耗。硬(机械强度)磁材料主要用于制造永久磁铁。,5.5.2硬磁材料,磁化后不易退磁，而能长期保留磁性的铁氧体材料称为硬磁材料，因而也称永磁材料或恒磁材料。磁滞回线包围面积大，(Hc400A/m)矫顽力大。,硬磁材料磁滞回线,图硬磁材料和软磁材料的磁滞回线形状,更为确切的方法是用磁滞回线形状区分硬磁材料和软磁材料,一、硬磁材料特征值永久磁铁受到的退磁场作用与外加磁场的方向相反。因此，永磁体的工作点将从剩磁Br点移到磁滞回线第二象限，即退磁曲线的某一点上，如图64所示，永久磁铁的实际工作点用D表示。,图永磁材料的磁化曲线和退磁曲线,硬磁材料性能好坏，应该由退磁曲线上的有关物理量来衡量，其特征值如下。1、剩磁Br和表观剩磁BD磁性材料被磁化到相应最大磁化场Hs后，再使该磁化场为零时所剩留的磁感应强度称为剩余磁感应强度，简称剩磁，用Br表示，单位T。在工作状态下，永久磁铁的工作点在退磁场作用下将从Br点移到D点，这时永磁体所具有的剩余磁感应强度称为表观剩磁BD。2、矫顽力Hc永磁材料的矫顽力Hc有两种定义：一个是使磁感应强度B=0所需的磁场值，用BHc或Hc表示；一个是使磁化强度M=0所需的磁场值，常用MHc表示。,3、最大磁能积(BH)max和凸出系数最大磁能积在数值上等于退磁曲线上各点所对应的磁感应强度和磁场强度乘积中的最大值。当硬磁材料的工作点位于退磁曲线上具有(BH)max的那一点时，为了提供相同的磁能所需要的材料体积将最小。材料(BH)max的越大，永磁体性能越好。另外，退磁曲线的形状与磁能积大小有密切关系。退磁曲线的凸出程度和磁能积有关。如果有两种不同的材料，虽然Br和Hc值都相同，但由于它们的退磁曲线形状不同，它们的(BH)max也不同。退磁曲线凸出程度越大，则磁能积就越大。退磁曲线的凸出程度可用凸出系数表示：=(BH)max/BrHc,图65永磁体的Br在外磁场作用下的变化（回复曲线）,4、回复磁导率rev图65所示，如果一块永磁材料去掉磁化场之后，剩磁Br在纵坐标轴上A点位置上，当受外界各种因素影响时，永磁体的剩磁沿着退磁曲线降到某一位置M。这些影响相当于退磁场的作用，当这些退磁场除去之后，磁性不再回复到A位置，而是到一个新的位置M。,如果循环地改变在MM之间的退磁场，永磁体特性将按照回复曲线来改变。这时得到一个狭窄的局部磁滞回线。因为回线的面积很小，通常可用回复曲线来代替，并用仰角的正切表示它的特性，被称为回复磁导率rev，以下式来表示：rev=B/H=tan5、稳定性硬磁材料的稳定性是指它的有关磁性能在长时间使用过程中或者受到温度、外磁场、冲击、振动等外界因素影响时保持不变的能力。用变化率来表示：,二、硬磁材料的种类和应用硬磁材料分成以下几类：铸造硬磁合金；可变形硬磁合金；硬磁铁氧体；稀土硬磁合金。稀土硬磁合金包括稀土钴和稀土铁系金属间化合物，为硬磁材料中性能最高的一类。最早的稀土硬磁合金是稀土钴磁铁。第一代永磁材料：RCo5，(BH)max为195.9222.9kJ/m3。第二代永磁材料：R2Co17，(BH)max为297.7kJ/m3。第三代永磁材料：Nd-Fe-B合金，(BH)max390kJ/m3。其最大缺点是居里温度较低、温度稳定性和环境稳定性较差。第四代永磁材料主要有Sm2Fe17Cx、Sm2Fe17Nx、Sm-Fe-Ti等，(BH)max的理论值高达450kJ/m3。,铸造的A1-Ni-Co和A1-Ni-Co-Ti系等合金，应用广泛、高磁能积、高矫顽力，质脆而硬，通过铸造(或粉末冶金)成形和磨削加工成磁体，其(BH)max从8-80kJm3。由于六、七十年代永磁铁氧体和稀土永磁合金的迅速发展，铝镍钴合金开始被取代，产量自七十年代以来明显下降。但在对永磁体稳定性要求较高的许多应用中，铝镍钴系永磁合金往往是最佳选择。铝镍钴合金被广泛用于电机器件上，如发电机，电动机，继电器和磁电机；以及电子行业中的扬声器，行波管，电话耳机和受话器等。,a）铸造硬磁合金,b）可变形硬磁合金,包括含碳（或钨、铬、钴）的磁钢，Fe-Cr-Co系合金，Fe-Co-V系合金，Pt-Co(Pt-Fe)系合金，Mn-Al-C系合金，Cu-Ni-Fe(或Cu-Ni-Co)系合金等。这类磁性合金在淬火态具有可塑性，可以进行各种机械加工。合金的矫顽力是通过塑性变形和时效(回火)硬化后得到的。可用于电话机、转速表、扬声器、空间滤波器、陀螺仪、防盗标记、微型电机和录音机磁性零件的制备等。,c）稀土永磁材料,稀土永磁材料是稀土元素(R)与过渡族金属Fe，Co，Cu，Zr等或非金属元素B，C，N等组成的金属间化合物。是一种高能积、高剩磁、高矫顽力的材科。,铁氧体是铁元素与氧化合形成的各种类型的化合物，属亚铁磁性材料中特别重要的一类。实用的铁氧体大多数是软磁的，也有硬磁的。铁氧体的晶体结构主要有尖晶石型、磁铅石型及石榴石型三种。铁氧体的磁化强度比不上金属磁性材料，但其高电阻率，大大降低了涡流损耗，使之在无线电、高频、微波、脉冲等领域的应用得到迅速发展。铁氧体还具有效率高、体积小、价格低等特点。铁氧体的制备、基本磁性的研究和应用十分成熟。,d）硬磁铁氧体,e）其他永磁材料,近年来，微晶永磁体和纳米晶稀土永磁体的研制受到较大重视。微晶永磁体。其基本原理是在冷却过程中出现部分晶粒来不及成长就被凝固在金属液体中，或者把制成的非晶态通过控制晶化或使之出现新平衡相实现磁硬化。这样获得的永磁薄带，不仅机械性能好，而且热处理后可得到良好的磁性能。纳米晶稀土永磁体。晶粒呈纳米量级，纳米级粉料的矫顽力比通常粉末冶金粉料高6-8倍，而且又有较好的热稳定性和耐腐蚀性。,MgAl2O4的晶体结构,Al16,Mg8,O32,32个氧离子构成64个四面体间隙,即A位;和32个八面体间隙,即B位.,尖晶石型晶体结构,尖晶石型结构中多面体连接方式,A位,B位,不同永磁材料的主要用途,在磁化时,长度会发生伸长或缩短变化的材料称为压磁材料。这种材料具有电磁能与机械能或声能的相互转换功能，是重要的磁功能材料之一。传统磁致伸缩材料、Fe，Co，Ni基合金及铁氧体、稀土磁致伸缩材料REFe2,5.5.3压磁材料,压磁效应是力学形变和磁性状态之间存在的机械能和磁能之间的转换效应，其逆效应称之为磁致伸缩效应。具有此种效应的材料称为压磁材料或磁致伸缩材料。利用压磁材料的相关效应可制成热膨胀系数接近于零的不胀型材料和弹性模量变化效应接近于零的恒弹性型材料。压磁材料的主要特征值为：饱和磁致伸缩系数s。指的是磁场强度加到一定数值后，材料不再继续伸长或缩短，此时的伸缩比l/l，即s。,灵敏度常数d。指的是在恒定压力p下单位磁场产生的磁致伸缩，或在恒定磁场H作用下，单位应力产生的磁感应强度的变化。即：,压磁（磁弹性）耦合系数k。k为能够转换为机械能的磁能与材料中的总磁能之比。对温度、振动等的稳定性和力学强度好。常用的压磁材料主要有三类：铁氧体压磁材料、金属压磁材料和非晶态合金压磁材料。,压磁材料的应用：制作超声发声器、接受器、超声探伤器、超声钻头、振荡器、超声焊接器、谐波发声器、滤波器、稳频器、微波检波器以及声纳、回声探测仪等。,能使作用于它的电磁波发生一定角度偏转的材料称为旋磁材料。旋磁材料基本上是铁氧体磁性材料，一般叫微波铁氧体材料。,5.5.4旋磁材料,旋磁材料种类：Mg-Al，Mg-Mn，Mg-Al，Mg-Mn-Al，Mg-Cr，Ni-Mg，Ni-Zn，Ni-Al，Ni-Cr铁氧体，Li-Al，Li-Mg铁氧体等。旋磁材料的应用：用于与输送微波的波导管或传输线等组成的各种微波器件，主要用于雷达、通讯、导航、遥测、遥控等电子设备中。,5.5.5有机高分子磁性材料,具有铁磁性的有机高分子材料称为有机高分子磁性材料，分为复合型和结构型两种。一、复合型有机高分子磁性材料塑料磁性材料是把强磁性粉均匀地分散在塑料或橡胶中制成复合永磁材料，也叫做塑料永磁材料。同时具有永磁体和塑料的特性，能实现批量生产，成本低廉。高分子材料有聚乙烯等热塑性树脂和橡胶等。磁性粉体为钡铁氧体、钐钴合金等硬磁材料。采用磁场成型工艺可获得高性能塑料永磁体。,二、结构型有机高分子磁性材料组成有机化合物的原子，化学键通常为共价键，一般为满层结构，电子成对出现，且自旋反平行排列，而没有净自旋，表现为抗磁性效应。虽然发现少数有机物质呈顺磁性，但迄今在结构上未能合成出有实用价值的铁磁性有机高分子化合物。由磁学理论可知，欲使有机物质具有铁磁性，必须满足两个条件，即首先要获得髙自旋，其次是如何使高自旋有机分子间产生铁磁性自旋排列。理论模型：自旋交换模型、混合堆积模型、周期KondoHubbard模型、Ovchinnikov模型。有机及高分子磁性体分为分子晶体、有机金属化合物和有机聚合物三大类。,5.5.6磁性液体,所谓磁性液体是指铁磁性物质的极微小的颗粒表面吸附上一层表面活性剂，使其均匀稳定地弥散在某种基液之中，形成一种弥散溶液，其基本组成如图66所示。,图66磁性液体示意图1表面活性剂；2磁性微粒；3基液,磁性液体由磁性微粒、表面活性剂和基液组成。磁性微粒是Fe3O4、-Fe2O3、单一或复合铁氧体、纯铁粉、纯钴粉、铁-钴合金粉、稀土永磁粉等。表面活性剂分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂等。基液种类很多，如酯类基液、二酯类基液、烃类基液、水基液、氟碳类基液、聚苯醚类基液等。基液选用须视所制磁性液体特点及用途而定。,工程上对磁性液体的基本要求是：对温度具有好的稳定性；高的饱和磁化强度和起始磁导率；低粘度和低蒸气压；在重力场、电场、磁场以及非均匀磁场中应具有高度稳定性，并且无明显的凝聚、不产生沉淀和分层；很好的热学性；无毒性。,5.6磁信息材料及其应用,磁信息材料是利用磁学原理存储和记录信息的磁载体材料。按原理和方法，磁记录可分为磁记录和磁光记录，磁存储可分为磁泡存储和矩磁存储。,5.6.1磁记录材料,磁记录是利用磁头气隙中随信息变化的磁场将经过气隙的磁记录介质磁化，将随时间变化的信息磁场转化为磁记录介质中按空间变化的强度分布，经过相反的过程可将记录的信息经磁头重放出来。磁记录发展至今，已有百年的历史、它广泛应用于录音、录像技术；计算机中的数据存贮、处理、科学研究的各个领域；军事及日常生活中。,磁记录主要有纵向磁记录、磁垂直记录和磁光记录三种模式。,纵向磁记录是利用磁头的位于磁记录介质面内的磁场纵向矢量分量来写入信息。磁垂直记录是利用磁场的垂直分量在具有各向异性的记录介质上写入信息。磁光记录是用光学头，靠激光束加磁场来写入信息，利用磁光效应来读出信息。,一、磁头材料磁头的基本结构如右图所示，由带缝隙的铁芯、线圈、屏蔽壳等部分组成。,主要是利用磁体在气隙产生足够强的磁场，利用磁极与磁极的相互作用，磁场对带电物体或粒子或载电流导体的相互作用来做功，或实现能量，信息的转换。,磁记录材料包括磁头材料、磁记录介质和磁光记录介质三类。,磁头材料是磁头铁芯用的高密度软磁材料，用它做成记录或重放信息的换能器件。要求有较高的能量转换效率，具体要求有：最大磁导率m，饱和磁化强度Bs要高。矫顽力Hc和剩余磁化强度Br要低。电阻率要高。起始磁导率i要高。磁导率的截止频率fr（记录信号频率）要高。耐磨损，抗剥落，机械加工性好。磁头材料分为金属磁头和铁氧体磁头材料两类。,二、磁记录介质材料磁记录介质材料是涂敷在磁带、磁盘和磁鼓上面用于记录和存储信息的磁性材料。磁性能要求：矫顽力Hc要适当高（1680kA/m）。磁滞回线矩形比高，即Br/Bs、Hc/Br要高，Hc附近的磁导率尽量高。剩余磁感应强度Br高；饱和磁化强度Bs要高。温度稳定性好，老化效应小。用于垂直记录的介质，其垂直方向磁晶各向异性系数要高，另两个方向要低，最好是薄膜。,1）磁层均匀(愈薄，记录密度越高)，厚度适当2）磁性粒子尺寸均匀，呈单畴状态；3）磁致伸缩小，不产生明显的加压退磁效应；4）基本磁特性的温度系数小，不产生明显的加热退磁效应；5）磁粉粒子易分散，在磁场作用下容易取向排列，不形成磁路闭合的粒子集团。,对制做记录介质的磁性材料（磁粉及磁性薄膜）提出以下要求：,磁记录介质种类:磁带、磁盘、磁鼓、磁卡片等。从结构上看可分为磁粉涂布型介质和连续薄膜型介质，前者有利于水平记录模式，而垂直记录宜采用薄膜介质。,a）颗粒（磁粉）涂布型介质将磁粉与非磁性粘合剂等含少量添加剂形成的磁浆涂布于聚脂薄膜(涤纶)基体上制成，磁粉主要有-Fe2O3磁粉、包钴的-Fe2O3磁粉、CrO2磁粉、钡铁氧体磁粉、金属磁粉等几类。纯铁的饱和磁化强度大约为氧化铁的四倍，从理论上说是理想的磁记录材料。其缺点是稳定性差，易氧化。通常采用合金化或有机膜保护的方法控制表面氧化，但这种方法会使磁粉的磁化强度降低。,b）连续薄膜型磁记录介质,研究表明，为提高记录密度，要求磁记录介质减小磁层厚度，增大矫顽力，同时保持适当的Br；提高磁特性和其它性能的均匀性及稳定性。连续磁性薄膜无须采用粘合剂等非磁性物质，所以剩余磁感应强度及矫顽力比颗粒涂布型介质高很多，是磁记录介质发展的重要方向。制备连续薄膜型磁记录介质的方法有两种：湿法（或称化学法，如电镀及化学镀）和干法（或称物理法，如溅射法、真空蒸饺法及离子喷镀法等）。,三、磁光记录介质材料磁光记录介质是利用磁光效应原理来工作的。磁光效应是指光与磁场中的物质或光与具有自发磁化特性的物质之间相互作用所产生的各种现象。对磁光记录介质的要求是：有垂直磁各向异性。克尔效应（线偏振光入射到磁化介质表面时其发射光的偏振面发生偏转，这种由反射而引起的偏振面旋转的效应）尽量大。居里温度尽量低。高矫顽力。工艺简单，价格便宜。,四、磁带材料磁带是由一定强度的带基均匀地涂上磁性或磁光记录介质涂层（厚约312m）所构成。而涂层由磁性材料、粘结剂和添加剂组成。带基一般是（聚酯）高聚物，厚度约10-30m，要求软化点高，强度、耐磨、耐热和耐湿性好。添加剂主要有分散剂、润滑剂（石墨等）、耐磨剂（Al2O3）和抗静电剂等。,“磁泡”是指某些磁性材料薄膜(片)的性能和尺寸满足一定条件时，在适当的偏磁场作用下，其反磁化畴变为1100m的圆柱形磁畴，在偏振光显微镜下观察，这些圆柱畴在薄膜表面好像浮着一群圆泡，故称为磁泡。磁泡材料就是在垂直薄膜平面的外磁场作用下，能产生圆柱形磁畴的薄膜材料。外斯假说认为自发磁化是以小区域磁畴(磁化方向一致的区域)存在的。各个磁畴的磁化方向是不同的，所以大块磁铁对外不显示磁性，如图7-1所示。,5.6.2磁泡材料,图圆柱形磁泡示意图,图为圆柱形磁泡示意图，利用这种圆柱形磁泡可凭借外加一定的脉冲或旋转磁场和磁路使磁泡产生、传输和消失，这种在特定位置上产生和消失状态正好对应“0”和“1”，并能快速位移，其速度可达10m/s以上，因此可利用磁泡进行存储、记录和逻辑运算等。,图磁泡形成过程示意图,产生磁泡需要单轴各向异性材料并制成薄膜(片)，使易磁化轴垂直于表面。当各向异性场大于或等于饱和磁化强度Ms时，如未加偏场，薄膜中会有带状磁畴形成，正反磁畴面积相等(图a)；加偏磁场Hb后，磁化方向和磁场方向相同的磁畴变宽，磁化方向相反的磁畴变窄（图b）；磁场再加强，那些变窄的反磁化畴就局部地缩成分立的圆柱形畴，即磁泡(图c)。,一、磁晶各向异性的概念对铁磁和亚铁磁单晶体而言，不同晶向磁化时，磁性随晶向显示出各向异性，称为磁晶各向异性。将最容易磁化和最难磁化的晶向称为易磁化方向（易轴）和难磁化方向（难轴）。磁晶各向异性反映了磁畴沿不同晶向排列时自由能不同，常用磁晶各向异性能表示。磁化强度矢量（Ms）在不同方向取向时的能量不同。Ms沿易磁化轴时能量最低，沿难磁化轴时能量最高。磁晶各向异性能是磁化矢量的函数。对于立方晶体，单位体积内所具有的磁晶各向异性能F为为自以磁化矢量对三个主轴的方向余弦。,二、磁泡材料的特征值（6）1、（单晶）磁晶各向异性常数K1形成饱和磁化强度垂直于薄膜的稳定畴结构条件：K11/20M