材料物理性能磁

1、 外磁场发生改变时，系统的能量也随之改变，这时就表现出系统的宏观磁性。 我们经常观察到磁铁吸引铁片，同极相斥、异极相吸，接触过磁铁的大头针用细线吊起会自动南北指向，磁铁上的铁屑会形成毛刺并构成连线等等。 磁性是物质的基本属性之一。 磁性不只是一个宏观的物理量，而且与物质的微观结构密切相关。它不仅取决于物质的原子结构，还取决于原子间的相互作用键合情况、晶体结构。因此，研究磁性是研究物质内部结构的重要方法之一。0/r0：真空磁导率1r磁场强度 B0（HM） 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。由于两种离子的磁矩不相等，反向平行

2、的磁矩就不能恰好抵消，二者之差表现为宏观磁矩，这就是亚铁磁性。如具有尖晶石、石榴石、钙钛矿结构的物质 亚铁磁性 如果相邻原子磁矩相等，由于原子磁矩反平行排列，原子磁矩相互抵消，自发磁化强度等于零。 反铁磁性纯金属Mn、Cr等属于反铁磁性物；还有许多金属氧化物如MnO、Cr2O3、CuO、NiO等也属于反铁磁性物质五类磁体的磁化曲线示意图a.原子的电子壳层完全填满了电子 如惰性气体；离子型固体，如氯化钠等；共价键的碳、硅、锗、硫、磷等通过共有电子而填满了电子层；大部分有机物质也属于抗磁性物质。金属的行为比较复杂，要具体分析，其中属于抗磁性物质的有铋、铅、铜、银等。q 抗磁性来源q 顺磁性来源材料

3、的顺磁性来源于原子的固有磁矩。产生顺磁性的条件就是原子的固有磁矩不为零：1) 具有奇数个电子的原子或点阵缺陷；2) 内壳层未被填满的原子或离子金属中主要有过渡族金属(d壳层没有填满电子)和稀土族金属(f壳层没有填满电子)。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，也称为本征磁矩 铁磁性材料铁、钴、镍及其合金，稀土族元素镝以及亚铁磁性材料铁氧体等都很容易磁化，在不很强的磁场作用下，就可得到很大的磁化强度。 磁学特性与顺磁性、抗磁性物质不同，主要特点表现在磁化曲线和磁滞回线上。铁磁性物质的磁化曲线(MH或BH)是非线性的。 随外磁场的增强，磁化强度M或磁感强度B开始时增加较缓慢，然后

4、迅速地增加，再转而缓慢地增加，最后磁化至饱和（曲线OB）。 磁化至饱和后，磁化强度不再随外磁场的增加而增加。 称为饱和磁化强度； 称为饱和磁感应强度。sMsB起始磁导率 ：i 它相当于磁化曲线起始部分的斜率。技术上规定在0.10.001Oe磁场的磁导率为起始磁导率，它是软磁材料的重要技术参量。00limiHHBH最大磁导率 ：m 它是磁化曲线拐点处的斜率，它也是软磁材料的重要技术参量。 当试样磁化至饱和，然后慢慢地减少H，则M也将减小，这个过程叫退磁。 M不按照磁化曲线反方向进行，而是按另一条曲线BD改变。rMM当H减小到零，rBB当H为一反向磁场Hc，DC段变化0M 0B 剩余磁化强度rM剩

5、余磁感应强度rB矫顽力cH试样的磁化曲线形成一个封闭曲线，称为滋滞回线。铁、镍、钴沿不同晶向的磁化曲线长片状试样沿不同方向测得的磁化曲线是不同的，其磁化长片状试样沿不同方向测得的磁化曲线是不同的，其磁化行为是不同的，这种现象称为形状各向异性。行为是不同的，这种现象称为形状各向异性。铁磁体的形状各向异性由退磁场引起，铁磁体出现磁极后，除在周围空间产生磁由退磁场引起，铁磁体出现磁极后，除在周围空间产生磁场外，在铁磁体内部也产生磁场，场外，在铁磁体内部也产生磁场，该磁场该磁场（ 称为称为退磁场退磁场）与铁磁体的磁化强度方向相反与铁磁体的磁化强度方向相反，起退磁的作用起退磁的作用。磁致伸缩 铁磁体在磁

6、场中磁化，其形状和尺寸都会发生变化。 设铁磁体原来的尺寸为 ，放在磁场中磁化时，其尺寸变为 ，长度的相对变化为，00lll0ll称为线磁致伸缩系数。计算多晶体与磁化方向成 角的磁致伸缩系数公式，观察磁畴的方法观察磁畴的方法对样品表面进行处理后，敷上对样品表面进行处理后，敷上一薄层含有铁磁粉末的悬胶，一薄层含有铁磁粉末的悬胶，放在反射显微镜下观察。露在放在反射显微镜下观察。露在样品表面上的磁畴分界线上有样品表面上的磁畴分界线上有磁极存在，因而有杂散磁场，磁极存在，因而有杂散磁场，悬胶中的铁磁粉末被吸聚在那悬胶中的铁磁粉末被吸聚在那里，显出磁畴界壁。里，显出磁畴界壁。 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 磁畴壁磁畴的形状、尺寸、畴壁的类型与厚度总称为磁畴结构。同一磁性材料，如果磁畴结构不同，则其磁化行为也不同在磁化过程中磁畴变化软磁材料：矫顽力很低的磁性材料，亦即当材料在磁场中易软磁材料：矫顽力很低的磁性材料，亦即当材料在磁场中易磁化，移出磁场后，获得的磁性便会全部或大部丧失磁化，移出磁场后，获得的磁性便会全部或大部丧失用于制造电感元件如变压器、电磁铁、磁头等以及电子开关用于制造电感元件如变压器、电磁铁、磁头等以及电子开关和存储元件和存储元件硬磁材料（永磁材料）：材料被外磁场磁化后，去掉外硬磁材料（永磁材料