课件13-材料磁性

1、1.交换能的计算参考曾谨言，量子力学，卷一李俊清，物质结构导论，其它“量子化学”书籍双原子分子部分2.存储能、损耗能的计算可参考电学、磁学方面的书籍和文献。3. 作业，第六章，2, 6磁性材料是古老而年轻的功能材料司南（战国时期）司南利用天然磁石琢磨而成,样子像一把勺，重心位于底部正中，底盘光滑，四周刻有二十四向，使用时把长勺放在底盘上，用手轻拨，停下后长柄就指向南方。磁性是物质的基本属性地球磁场地球就是一块巨大的磁铁，它的N极在地理的南极附近，而S极在地理的北极附近. 地球磁场正在出现裂缝或破洞地球磁场正在出现裂缝或破洞2003-01-15 14:09:042003-01-15 14:09:

2、04丹麦科学家发现，地球磁场正在出现裂缝或者说出现破洞，证明地球磁极将在近期内不可避免地发生位移。这些裂缝处在南北极上空。英国利兹大学专家声称，地球磁极每50万年发生一次位移变化，但最后一次位移发生在75万年前，因此地球磁极已经到了该发生变化的时候了，它们的变化将在近期发生。原因是地核周围巨大的液态铁流体(熔融体)，有时铁流体会形成巨大的旋涡，这样的旋涡迫使铁流体改变自己的流动方向，铁流体流动方向的改变致使地球磁力线状态发生变化，磁场出现裂缝。在地球南北极下面就有这样的旋涡形成。 引起巨大变化。首先，磁场强度将在一段时间内减弱，太阳辐射强度将会大大升高，人和动物都会出现不适感；其次，磁力线方向

3、发生变化，这可能使鸟类及其它动物的迁徙活动发生混乱；第三，地球磁场的变化将给科学研究带来很大问题，地球磁力线的变化将直接影响到科学仪器的工作状态，因为几乎所有的科学仪器都与磁场有密切的关系。磁性的来源磁性的来源1、早期观点早期观点1）安培分子电流）安培分子电流在磁介质中分子、原子存在着一种环形电在磁介质中分子、原子存在着一种环形电流流分子电流，分子电流使每个物质微粒分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体都成为微小的磁体在没有被磁化时，分子电流杂乱无章排列，在没有被磁化时，分子电流杂乱无章排列，不显磁性；加入磁场，分子电流沿磁场方向不显磁性；加入磁场，分子电流沿磁场方向规则排列，显磁性

4、规则排列，显磁性2）磁荷）磁荷磁介质的最小单元是磁偶极子磁介质的最小单元是磁偶极子介质没有被磁化，磁偶极子的取向无规，不介质没有被磁化，磁偶极子的取向无规，不显磁性；处于磁场中，显磁性；处于磁场中， 产生一个力矩，磁偶产生一个力矩，磁偶极矩转向磁场的方向，各磁偶极子在一定程极矩转向磁场的方向，各磁偶极子在一定程度上沿着磁场的方向排列，显示磁性度上沿着磁场的方向排列，显示磁性1.材料磁性的起源材料磁性的起源物质的磁性来源于原子的磁矩 原子磁矩原子核磁矩电子磁矩原子核磁矩 电子磁矩量子力学的分析： 在填满电子的壳层中，总轨道磁矩和总自旋磁矩均为零.物质磁矩一般不等同于孤立原子的磁矩和 （相互作用）

5、.原子磁矩实际上来源于未填满壳层中的电子 电子磁矩轨道磁矩自旋磁矩 矢量和2、现代观点：物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性、现代观点：物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性1) 带电的粒子漂移或运动产生磁场带电的粒子漂移或运动产生磁场2) 电子的自旋电子的自旋3) 电子的轨道运动：核外电子的运动相当于电子的轨道运动：核外电子的运动相当于一个闭合电流，具有一定的轨道磁矩一个闭合电流，具有一定的轨道磁矩4) 原子核的磁矩原子核的磁矩材料的磁性主要来源于电子的轨道磁矩和自旋磁矩电子的轨道磁矩和自旋磁矩。原子核的磁矩很小，只有电子的几千分之一，通常可以略去不计.第三章 材料的磁性能宏观：磁性微观：原子

6、结构和原子间的相互作用（键合情况、晶体结构）磁性的分类、表征参量、影响因素、用途6.1 磁性及其分类1磁学基本量（1）磁矩（磁偶极矩） 环形电流形成的磁矩 S- 环形电流所包围的面积； m的方向可以由右手定则来确定。mIS环形电流的强度IS磁场磁矩在外磁场中受到的力矩：BmT力矩力图使磁矩处于势能最低的方向，磁矩与外加磁场的作用能称为静磁能。B为磁感应强度 (Wb/m2)磁矩的静磁能：BmU静磁能是分析磁体相互作用、以及在磁场中所处状态是否稳定的依据。：材料的绝对磁导率，M:材料的磁化强度材料在外场中出现磁性的现象，叫磁化。一个物体在外场中被磁化的程度，用单位体积内磁矩的多少来衡量，称为磁化强

7、度。（2）磁化强度M00BH真空中磁感应强度为H磁场强度，0真空磁导率材料中的磁感应强度：0()BHHM均匀磁化，在体积V内含有磁矩m，则1MmV（3）磁化率r：相对磁导率。 三个磁性参量r、描写同一客观现象。宏观上MH：单位体积磁化率00/1rrB B 2. 磁性的来源和本质 材料磁性来源于原子磁矩，原子磁矩原子核磁矩电子轨道磁矩电子自旋磁矩(核磁矩只有电子磁矩的几千分之一，通常不考虑其贡献)本征磁矩(1)电子轨道磁矩电子绕原子核运动环形电流 磁矩e电子电量，r电子轨道半径，T电子运动周期，电子绕核运动的角速度，m电子质量，L电子轨道角动量。电子轨道磁矩22222eeemiSSerem rL

8、Tmm方向：垂直于电子运动轨迹平面，并符合右手螺旋定则。em在外磁场方向上的投影，满足量子化条件：em(0, 1,)ezlBlmmml ml电子的磁量子数，z外磁场方向，B玻尔磁子(电子磁矩的最小单位)(2) 自旋磁矩：同自旋角动量 成正比若原子中所有电子壳层都是填满的，由于形成一个球形对称的集体，则电子轨道磁矩和自旋磁矩各自抵消，此时本征磁矩为零。s2sseemgssmm旋磁比gs2自旋角动量ms在外磁场上的分量： msz=B3. 磁性的分类 根据物质磁化率，可以把物质的磁性分为5类。M= H宏观现象：有些物体放在磁场中磁化后，它的宏观磁矩的方向同外磁场相反，这类物体称为抗磁性的。M=H，磁

9、化率为数值很小的负数，在106量级，与温度关系很小。/JLBdp dt微观机理：原子的磁矩为J，磁场B对J的力矩为所以J绕磁场B做拉莫尔进动。原子(1)抗磁性: 由图可见，旋进角动量dp垂直于pJ，所以L使原子角动量pJ连续改变方向，而不改变数值。这就造成pJ在磁场方向旋进。无论 /2 还是/2，旋进角动量的方向总是在磁场方向。这就是说外磁场使电子轨道附加了一种运动，原子中所有电子构成一个整体绕着磁场旋进，形成一个电的环流，相当于一个相反方向的正电环流产生磁矩。无外B，则原子无此附加运动，原子运动仅产生J。这样一个由外磁场造成的正电环流产生的磁场与原来的外磁场B方向相反，抵消了B，使物体在磁场

10、中受到微弱的斥力作用，这就是抗磁性的来源。原子中-e绕B旋进+e绕B旋进BB、B反向外B作用l原子中电子绕外磁场旋进所产生的磁矩与外磁场方向相反抗磁 抗磁性来源于磁场对电子轨道运动作用的结果，所以任何物质在外磁场作用下均有抗磁性。但只有原子的电子壳层完全填满了电子的物质，J(角动量量子数)0，因而J0的情况下，抗磁性才表现出来，否则抗磁性被别的磁性掩盖。 如：惰性气体；离子型固体；共价键的碳、硅、锗、硫、磷等；大部分有机物质；部分金属：铋、铅、铜、银等。金属中电子的抗磁性（朗道抗磁性）：金属中自由电子在磁场方向的运动保持不变，而在垂直磁场的平面内电子作圆周运动。此圆周运动产生的磁矩与外磁场方向

11、相反，具有抗磁性。 金属中约有一半简单金属是抗磁体。根据磁化率与温度的关系，又分：经典抗磁体，磁化率不随温度变化，如：铜、银、金、汞、锌等。反常抗磁体，磁化率随温度变化,大小是经典抗磁体的10-100倍 。 铋、镓、锑、锡、铟、铜锆合金中的相等。微观机理： 材料的顺磁性来源于原子、分子的固有磁矩，是这些磁矩在磁场中各种取向的平均效果。当外磁场为零时，由于热运动作用，原子磁矩取向无规，宏观磁特性M=0。有外场时，原子磁矩有沿磁场方向取向的趋势，出现弱的磁性。 宏观现象： 一些物体在磁场中磁化后，它的宏观磁矩的方向同外磁场相同，在磁场中受微弱吸引力，这类物体称为顺磁性的。磁化率为正值，约103 至

12、106。(2) 顺磁性 根据磁化率与温度的关系，可分为：正常顺磁体： 居里定律，磁化率c/T， 铂、钯、奥氏体不锈钢、稀土金属、 EuSiO3磁化率与温度无关的顺磁体： 锂、钠、钾、铷等(2)-1: 具有固有磁矩的条件(a)原子、离子或分子的电子壳层中有奇数个电子，以致体系总自旋 不为零。(b)未满壳层：过渡族金属d壳层、稀土金属的f壳层未填满。( c) 金属中电子的顺磁性（泡利顺磁性）(2)-2: 简并情况 金属中的电子是高度简并的，服从F-D统计规律，自旋磁矩在磁场中的取向引起顺磁性。Hzzzz讨论温度T0的低温极限，只有费密面附近的很少电子参与上述转移，由反平行转为平行于磁场后的总电子数

13、1() ()21() ()2BfBfB z EB z E BfBE() ()BfB z E产生的总磁矩2() ()BBfMB z E 磁矩的方向与外加磁场是一致的，因此，是顺磁性，磁化率为200() ()BfMz EB T 0，通过费米分布函数的积分计算得2220() ()1() 12BffkTz EE kTEf时，金属电子的自旋顺磁性远小于非简并情况，基本上与温度无关。这是因为电子自旋取向变化只发生在费米面附近。(2)-3: 非简并情况 以半导体中的电子为例，半导体中导带电子数目很少，服从Boltzman统计。外磁场使原子磁矩与B的夹角减小，原子磁矩趋于规则取向。一般温度下，BB 0，满足自

14、发磁化条件。锰、铬，J3，便得到铁磁性合金。可见铁磁性与原子磁性和晶体结构有关。例：3d 过渡金属，轨道磁矩受晶体场作用而淬灭，未满壳层自旋磁矩起主要作用。Rab晶格常数，r电子轨道JJ2. 海森堡的量子力学理论交换能 1928 3d电子直接交换作用模型 多电子体系的能量有一项依赖于电子自旋取向交换能，相邻 电子磁矩相互作用，交换积分J越大，内场越强，居里点越高。 J大于零，铁磁； J小于零，反铁磁。 交换作用模型唯象地解释了自发磁化的成因。定量上不成功，定性上符合。 在交换模型看来，分子场不过是各原子中电子自旋相互作用的平均效果，因此分子场实质上是交换作用哈密顿只取了一级近似。由于分子场理论

15、忽略了交换作用的细节，因此在讨论低温和临界点附近的磁行为时便出现了较大的偏差。新的理论在补充。 在一个氢分子体系中，由a，b两个氢原子组成 a和b为两个氢原子的核，如果它们距离R很大，可以近似地认为是两个弧立的无相互作用的原子，体系的能量为2E0 。 如果两个氢原子距离有限，使原子间存在一定的相互作用，这时体系的能量就要发生变化。产生相互作用使体系能量降低，则体系稳定。氢分子体系的哈密顿量形式：说明：前四项是两个弧立氢原子的电子动能和势能，后四项是相互作用能。氢分子的电子位置,a, b原子核; 1，2电子12Ha(1)是a原子中的电子1的波函数b(2)是b原子中的电子2的波函数a(2)是b原子

16、中的电子2在a原子的波函数b(1)是a原子中的电子1在b原子的波函数单电子波函数的线性组合由这个线性组合，利用线性变分法求解H(1,2)=E(1,2)，得到对称( S )和反对称( A )的电子轨道波函数+-sA电子不可区分(1,2)=c1a(1)b(2)+c2a(2)b(1)EH是孤立氢原子的能量。两个电子轨道重叠的势能为由于1/ra1和1/rb2都是 a 和 b 弧立原子的，只考虑交换相V(1,2)。1222122)2 , 1 (barerereVU：库仑能J：交换能Sab：电子云重叠积分 U的物理意义：两团电子云相互排斥库仑势能(0)。 第三项：e2/rb1表示原子核b(电荷为e)对a原

17、子电子云的吸引作用的库仑势能，因为rb1是核b到a中电子云的距离。同样，U的第二项e2/ra2表示原子核a对b原子电子云的吸引作用的库仑势能。这些都在零级近似计算中略去，在一级近似中不为零。 J 的物理意义：J 没有经典概念对应，完全是量子力学效应，来源于量子力学全同粒子系的特性，即来源于电子1和2的交换。可以把-eab看做一种交换电子云密度ab。这种交换电子云只出现在电子云a和电子云b相重叠的地方，因为只有在相重叠的地方，a和b才都不为零。因此，积分J的第一项e2/r12是两团交换电子云的相互排斥作用势能。第二项e2/ra2中的e2此时用ab代之，表示核a对交换电子云的作用能乘上重叠积分S。

18、第三项e2/rb1与第二项一样，表示核b对交换电子云的作用能乘上重叠积分S。drSba)2()2(和 分别表示自旋在 z 方向的分量，Sz=1/2 和 Sz=-1/2，也就是向上和向下的自旋状态。电子是费密米粒子，含有轨道和自旋的整个体系的波函数是反对称的，因此这里, S1+S2=0 所以是单重项 , S1+S2=1 , ms=1, 0, -1 所以是三重项ssss自旋函数为(1)表示电子1自旋为+1/2(2)表示电子2自旋为+1/2(1)表示电子1自旋为-1/2(2)表示电子2自旋为-1/2 EA和ES两种状态的能量差ex仅与 J 有关。J 是电子之间、电子和原子核之间静电作用的一种形式,e

19、x通常称为交换能，称 J为交换积分，它是由于电子云交叠而引起的附加能量。 用 EA和ES的差，耒判断具有两个电子的分子是怎样组成的。 当两个原子的波函数相互正交的情况时，即Sab2=0时ex= EA-ES = -2J (判别式)ex= -2J0，即EA0，相互结合是铁磁性的。ES 0, 则J 0 反平行EAES , ex 0 平行讨论铁磁性形成的条件，即J 0 的条件 ( 1 )两个近邻原子的电子波函数在中间区域有较多的重叠；而且数值较大,e2/rij的贡献大，可得 J 为正值； ( 2 )只有近邻原子间距Rab大于轨道半径 r 的情况下才有利于滿足条件(1)，角量子数 l 比较大的轨道态(如

20、3d和4f )波函数满足这两个条件可能性较大。 奈耳根据上述两个条件，总结了不同3d和4f以及4f等元素及合金的交换积分J与(Rab-2r)的关系。从图中给出的J0和J0的情况相对应的元素和合金与实际情况是一致的。 斯图阿特和如弗里曼分别计算了铁的交换积分J值，发現J值比相对于保证3d金属出现铁磁性所要求的数值小得多。说明海森伯交换作用模型只能给出定性结果。(Rab-2r)Rab(Rab-2r)J4.巡游电子模型 巡游电子参与导电的电子。 问题：什么条件下导电电子有磁性考虑交换能； 为何原子磁矩不是玻尔磁子的整数倍(绝对零度)考虑能带 状态密度； 铁为什么有强铁磁性3d中有部分巡游电子5.自旋

21、波模型 自旋取向在铁磁体中以波的形式传播6. 其他理论3.s-d电子交换作用(1946年,50年代) 4s电子极化,间接交换作用模型。对H2分子，图中给出单重项和三重项的波函数S(1.2) ,A(1,2) 以及能量ES和EA作为Rab的函数。讨论计算的结果： 对于氢分子ESEA,自旋反平行的单重项是稳定态,并由极小值给出稳定的原子间距R0和解离能 -D(R0)。(氢分子情况)三三. 磁畴磁畴1.磁畴 在铁磁性材料中，原子磁矩平行排列，以使交换作用能最低。但大量原子磁矩的平行排列增大了体系的退磁能。所以为满足能量最低原理，铁磁体的自发磁化分为若干区域，各个区域的磁化方向不同，每个区域内部具有单一

22、的磁化方向，这样一个磁矩取向一致的自发磁化区域就叫做一个磁畴。立方结构单晶铁磁材料的磁畴结构示意图，大而长的为主畴，磁化方向沿晶体的易磁化方向；小而短的是副畴，磁化方向不一定是晶体的易磁化方向。铁磁体形成许多闭合的磁畴。 为满足能量最低要求，各个磁畴之间彼此取向不同，首尾相连，形成闭合的磁路，是磁体在空气中的自由静磁能下降为零，对外不显现磁性。磁畴大小约10-9cm3。磁性材料中常见的磁畴形状：条形畴，树枝状畴和迷宫畴Fe 3%Si 单晶（111）晶面的磁畴结构2.磁畴壁 相邻磁畴的边界称为磁畴壁。主要分为1800磁畴壁和900磁畴壁。磁畴磁畴磁畴磁畴磁畴磁畴畴壁畴壁畴壁 磁畴壁是相邻磁畴之间

23、的过渡区，有一定厚度。为了降低交换能，在过渡区中磁矩不是突然改变方向，而是逐步转过去的。畴壁厚度一般为10-5cm。布洛赫(Bloch)磁畴壁畴壁两侧的原子磁矩的旋转平面与畴壁平面平行，两个畴的磁化方向相差180 奈耳（Neel）磁畴壁畴壁内原子磁矩的旋转平面与两磁畴的磁矩在同一平面平行于界面3. 磁畴结构：形状、尺寸、畴壁的类型与厚度影响因素：交换能、各向异性能、磁弹性能、磁畴壁能、退磁能。交换能：同向排列交换能 逐渐转向 突然转向 壁厚大，交换能小.磁晶各向异性能：单晶体的不同晶向上，磁性能不同，沿各方面的 磁化功不同，存在易磁化方向。 壁厚大，各项异性能大。磁弹性能：原子磁矩的逐渐转向，

24、使各个方向上的伸缩难易不同， 产生磁弹性能。 交换能和磁晶异性能之和最低促使整个晶体自发极化至饱和， 但必然在其端面处形成磁极，增加退磁能。 降低退磁能导致磁畴的出现，同时增加了畴壁能。 当退磁能和畴壁能等之和最小时，分畴就停止，从而达到一种平衡状态的磁畴结构。 实际中：多晶体的晶界、第二相、晶体缺陷、夹杂、应力、成分不均匀等均对畴结构有显著影响。 在多晶体中，每个晶粒都包含许多磁畴。分畴磁畴起因不符合能量最低原理各种能之和最小四. 磁化曲线磁场强度H增加磁矩往磁场方向取向abca. H=0，铁磁体处于退磁状态，磁畴的磁矩相互抵消，对外无磁性。b.当H不太大，畴壁移动，使与外磁场方向一致的磁畴

25、范围扩大， 其它方向的相应缩小。c.H继续增加，磁畴的磁矩向H方向转向，都向H方向排列，处于饱 和状态。 饱 和 后 ， 磁化强度的微小提高主要是由于外磁场克服了部分热扰动能量，使磁畴内部分电子自旋方向逐渐都和外磁场方向一致。1.影响磁畴壁迁移因素： （1） 夹杂物、第二相、空隙的数量及分布 （2） 内应力起伏的大小和分布 （3） 磁晶各向异性能大小 （4） 磁致伸缩和磁弹性能 2. 磁导率：反映磁性材料传导和通过磁力线的能力 BH磁化曲线磁滞回线即磁化曲线上各点的斜率为；B-H为非线性，随外磁场变化。起始磁导率a最大磁导率m3. 磁滞损耗1 五. 影响材料铁磁性和亚铁磁性的因素 1.与自发磁

26、化相关的参量都是组织不敏感的：饱和磁化强度Ms、饱和磁致伸缩系数、磁各向异性常数等只与成分、原子结构、组成合金的各相的数量比有关，居里点Tc只与相的结构和成分有关； 2.与技术磁化有关的参量，如：矫顽力Hc、磁导率或磁化率、剩磁Br等都是组织敏感的。这些参量主要与晶粒的形状和弥散度以及它们的取向与相互的分布、点阵的畸变、内应力等有关。内禀磁参量: MS、Tc主要取决于材料的化学成分外禀磁参量: Hc、Mr或Br、磁导率、损耗、磁能级(BH)m等对材料结构（如晶粒尺寸、晶体缺陷、晶粒取向等）敏感，可以通过适当的工艺改变M/MSM/MS铁磁体高于某个温度，饱和磁化强度MS降低到零，表示铁磁性消失，

27、表现为顺磁性。转变温度为居里温度TC。亚铁磁性是由不同相、磁矩方向相反的磁结构构成。每个磁结构来源不同，对温度反应不同。M=0处的温度称为补偿温度Tcomp。这种效应在磁光记录中得到应用。3. 温度的影响M/MS亚铁磁性与温度的关系4. 加工硬化 加工硬化引起晶体点阵扭曲、晶粒破碎、内应力增加导致 与组织有关的磁性改变。 再结晶退火之后，晶体点阵扭曲恢复，晶粒长大，各种磁性恢复。 晶粒愈细，矫顽力和磁滞损耗愈大，磁导率愈小。5. 合金元素含量的影响 绝大多数合金元素都将降低饱和磁化强度。六. 强磁性和弱磁性 强磁性：铁磁和亚铁磁 弱磁性：反铁磁、抗磁性和顺磁性 6.3 磁性材料的动态特性 研究

28、交变磁场或脉冲磁场下材料的磁化特性，如工频变压器中的硅钢片和高频变压器中的磁芯。一.交流磁化过程 (1)交流回线形状除与磁场强度有关外，还与磁场变化的频 率和波形有关 (2)在一定频率下，交流幅值磁场强度不断减小时，交流回线 趋于椭圆形状 (3)频率升高时，呈现椭圆回线的磁场强度的范围会扩大，且 各磁场强度下，Bra/Bm会升高特点交流磁滞回线交流磁化曲线交流回线顶点BmHmBm-Hm曲线二复数磁导率 （既反映类似静态磁化的导磁能力，又反映B和H间存在的相位差）设样品在弱交变磁场磁化()1cossincossin/()i tmitmmmmmmmmmHH eBB eBBBiHHHBHBHtgQt

29、g 弹性磁导率(反映储能）损耗磁导率损耗角正切品质因数单位体积单位时间的平均能量损耗交变磁化介质中的磁能物理图像HB介质能量密度的损耗：002cos()cos()1sin21TlossTmmmmlosslossmwHdBHt dBtH BPwfHT磁损耗功率密度磁场能量密度：*2Re( )11Re()()()2441cos212activeiimmmmmwwH BHBHBH BeeH BH的实部代表铁磁体的储能，虚部代表损耗。注：简谐量的线性运算可以用复数代替，最后取模和辐角，得到振幅和位相。而涉及到两个简谐量的乘积，如平均功率的计算，不能简单地用两个复数的乘积来代替，要采用实数形式相乘，再对

30、时间求平均。 能量是存储还是损耗、功率是有用还是无用，取决于两个矢量是同相还是正交。复磁场能量密度：12wHB三.交变磁场作用下的能量损耗1. 趋肤效应和涡流损耗(1)稳定、交变电流产生磁场；只有交变磁场才产生电场。(2)导体回路中感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比法拉第电磁感应定律。(3)闭合回来中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。交变磁化 感生电动势 涡电流，与电阻率成反比金属的大涡电流产生与外磁场反向的磁通。趋肤效应电路I0增大，感应磁场B增大。增大的B感应电流I1，I1产生的磁场反抗B的增大，造成如图所示的电流分布。方向都符合右手定则

31、。I0I0I0I1I1I0-I1I0+I1I0+I1B2. 磁滞损耗、弛豫过程 等其它损耗。6.3 磁性材料 磁性材料的分类磁性材料的分类 几种新型的磁性材料几种新型的磁性材料 软磁材料软磁材料硬磁材料硬磁材料分子基磁性材料分子基磁性材料非晶态磁性材料非晶态磁性材料 纳米磁性材料纳米磁性材料磁性液体磁性液体磁磁性材料分类性材料分类按矫顽力分类软磁材料半硬磁材料硬（永）磁材料Hc1000A/m(12.5Oe)按用途分类铁芯材料磁记录材料磁头材料磁致伸缩材料磁屏蔽材料变压器、继电器录音机通讯仪器、电器磁带、磁盘传感器磁性材料的分类磁性材料的分类软磁材料软磁材料硬磁材料硬磁材料半硬磁材料半硬磁材料旋

32、磁材料旋磁材料矩磁材料矩磁材料压磁材料压磁材料按磁性种类按磁性种类按化学成份按化学成份金属磁性材料金属磁性材料非金属磁性材料非金属磁性材料按使用形态按使用形态块体磁性材料块体磁性材料粉末磁性材料粉末磁性材料薄膜磁性材料薄膜磁性材料 磁性材料磁性材料软磁材料软磁材料非晶态、微晶与纳米晶软磁合金非晶态、微晶与纳米晶软磁合金 应用居里温度应用居里温度 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，称为居里温度。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，物体变成磁性材料。 利用磁性

33、材料存在居里温度的特点，可以开发出很多控制元件。 日常使用的电饭锅就利用了磁性材料的居里点的特性。在电饭锅的底部中央装了一块磁铁和一块居里点为105的磁性材料。当锅里的水分干了以后，食品的温度将从100度上升。当温度到达大约105度时，由于被磁铁吸住的磁性材料的磁性消失，磁铁就对它失去了吸力，这时磁铁和磁性材料之间的弹簧就会把它们分开，同时带动电源开关被断开，停止加热。 电磁炉电磁炉 电磁炉的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场。这一随时间变化的磁场导致在金属煲内产生一感应电场。金属煲内的电子受电场影响进行运动。由于有电阻，电子运动时会放出大量热能，这些热能便可用作煮食。 金属煲的

34、电阻必须足够大，才能产生足够的热量，所以一般只能选用铁和不不锈钢煲，铜煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料等。 特点： 直接发热，热效率高达90% 炉面无明火，无烟无废气 电磁火力强劲，安全可靠 电磁炮电磁炮 舰载概念电磁炮及其原理图舰载概念电磁炮及其原理图 原理： 传统的火炮都是利用弹药爆炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加速，推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹放在螺线管中，给螺线管通电，那么螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力，将炮弹射出。 (500,50) 第一个提出电磁炮这一概念并进行实验的是挪威伯克兰伯克兰教授，1901年就获得了专利。 l978年，澳大利亚科学家在5米长的轨道炮轨道炮上(3, 5.95.9千米秒千米秒) )；现在弹丸初速1.51.51.71.7千米秒千米秒。 磁存储磁存