南昌大学 材料性能学重点 第三章 材料磁学性能

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1、南昌大学材料性能学重点第三章材料磁学性能第三章材料磁学性能摘要：本章将论述材料磁性产生的机理；材料底顺磁性，抗磁性；材料磁学性能系数及其相互关系；铁磁性及物理本质；技术磁化。具体内容安排如下：第一节磁性及物理本质掌握电子自旋磁矩、电子轨道磁矩、原子磁矩、分子磁矩；磁化强度、磁感应强度、磁化率磁导率的基本概念及相互关系。理解物质磁性的分类方法及磁性类型。第二节顺磁性与抗磁性理解顺磁性和抗磁性的机理和影响因素。第三节铁磁性及物理本质理解磁化曲线的三个阶段特点；理解磁滞回线的特征；掌握自发磁化理论－外斯假说；理解温度对磁性的影响。第四节铁磁性内能磁性的三大特点：磁各向异性；磁滞伸缩；磁形状各向

2、异性。磁体具有磁各向异性能；磁弹性能；磁各向异性能。第五节磁畴及磁畴结构理解磁畴是如何形成的、磁畴的结构以及内部的本质问题。第六节技术磁化理解技术磁化三个阶段及其机理分析；理解杂质、气孔对磁化有何影响。第七节影响金属及合金因素介绍了影响金属磁性的因素，重点分析温度、应力、热处理对磁性的影响。第八节前沿课题和讨论让学生了解磁性在生活中的应用，提高学生兴趣。包括永磁材料、磁致冷材料、磁记录材料。（共12个学时）第一节磁性及其物理本质一、原子的本征磁矩在磁场中放入一种物质，会使物质所占有的空间磁场发上改变，有的使空间磁性增强，（例如Fe）：有的使空间磁性减弱（Cu）；根据物质磁化后对磁场的影响

3、，把物质分为三类：使磁场减弱的物质称为抗磁物质；使磁场增强的物质称为顺磁性物质；使磁场强烈增加的物质称为铁磁性物质。㈠原子的磁性任何物质都是有于原子构成的，原子又是带正电的原子核与带负电的电子构成。电子绕原子核作循轨运动产生磁矩。同时在自族运动时也会产生磁矩。①轨道磁矩?l?l.eh?l?B4?mcL为轨道角动量，e为单位电荷，h为普郎克常数，m为电子质量，c为光速。②电子的自旋磁矩由于电子的自旋运动而产生的磁矩称为自旋磁矩。?s?s.eh?2s?B2?mcs为自旋角动量，?B为波尔磁子。*原子核也是有磁矩的，不过它的磁矩很小，仅为电子磁矩的，可忽略不计。③物质的磁性，L原子磁矩。电子磁

4、矩是电子的轨道磁矩和自旋磁矩之和。原子磁矩是所有的电子磁矩之和。当原子中的一个电子层已经排满时，这个层电子的磁矩的总和就等于0，若一个原子的电子层未被排满，这时电子磁矩的总和就不为零，原子就有了磁矩了。分子磁矩是各原子磁矩之和。二、磁性的基本参数及其性质。物质没有外加磁场，各磁矩取向为无序状态，自旋磁矩和轨道磁矩之和为零，物质不表现出磁性。当物体加上外磁场后，物质磁矩受磁场作用而转向外场方向，就表现出磁性了。磁性的强弱用磁矩表述。⑴磁矩物体内所有自旋磁矩，轨道磁矩和附加磁矩之和。⑵磁化强度（I），或M单位体积德磁矩称为磁化强度I?⑶磁化率(X)I?XHX?P（单位安·米-1）VIX的大小

5、反映了物质磁化的难易程度.HXA每摩尔的磁化率；XV单位体积的磁化率；Xg,每克物质的磁化率；XA?XVV?XgA,v为摩尔体积,A为原子量.}X可正可负,X为正是顺磁性物质,X为负为抗磁性物质.⑷磁感应强度(B)变化后的总磁场为B,B为磁感应强度,物质磁化后引起的磁场变化为H?BO为变化前的磁场.B??oH??OH?H?为附加磁场强度.H??IB??oH??oI??o(1?X)H?o为真空磁导率.令?r为相对磁导率，?r?1?X⑸相对磁导率?r，?r?1?X三、磁化率与物质磁性分类.磁矩（I，M）M=有三种表达形式为摩尔磁化率，为单位体积的磁化率问每克物质的磁化率。根据磁化率符号与大小

6、，可以把物质的词性氛围五类1、抗磁体为很小，且，根据抗磁体与温度关系，把抗磁体分为“经典”抗磁体，不随T变化，如铜、银、汞。反常抗磁体，随T变化，如等。2、顺磁体X>0，约为，很小，根据X与T的关系，顺磁体可分为：正常顺磁体：X与T成反比关系。X与T无关系的顺磁体，如锂、钾、铷等。3、反铁磁体X为很小的正数。4、铁磁体X很大，在数量级，X随外磁场大小而变化，在H不大时，X很大，能产生很大的M，故铁磁体在磁场中强烈被磁化。5、亚铁磁体X小，例如磁铁矿等。第二节顺磁性与抗磁性一、抗磁性.原子的磁矩取决与未填满的电子的自旋磁矩和轨道磁矩。对于电子壳层填满的原子，虽然其轨道磁矩和自旋磁矩的

7、总和为0，但在外磁场条件下，也会显示出磁矩来，这是由于电子的循轨运道在外磁场的作用下产生了抗磁磁矩（△P）的缘故。两个电子，其循轨运动方向相反，且与H垂直。e?r2在无外加磁场时，电子的循轨运动相当于一个不形电流，产生的磁矩???为角速度，2r为轨道半径。电子在做循轨运动时，受到一个向心力F，加上一个磁场之和。电子在磁场作用下，产生一个附加力?F，?F=qV?B?F该称为落磁力，总的向心力为F+?FF+?F=mr(????)2即?增