《材料物理F》PPT课件

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1、Rev.forDec.30class磁性体中的自由能退磁场、磁致伸缩与磁弹性能自发磁化理论与交换作用能温度对磁性的影响自发磁化理论原子之间相互接近形成分子时，电子云相互重叠，产生相互作用。对于过渡族元素，原子的3d状态与s态能量相差不大。它们的电子云相互重叠，使s、d态电子再分配，这种作用便产生一种交换能Eex。由量子力学得到A：交换积分常数θ：相邻原子磁矩夹角交换积分常数A>0：相邻原子磁矩排列相同，从而实现自发磁化；A＝0：相邻原子磁矩排列紊乱，为顺磁；A<0：相邻原子磁矩反向排列。反铁磁性与亚铁磁性交换积分常数A＜0时，原子磁矩取

2、反向平行排列能量最低。相邻原子磁矩相等时，原子磁矩相互抵消，自发磁化强度为零，称为反铁磁性。物质由磁矩大小不同的两种离子(或原子)组成，二者之差表现为宏观磁矩，称为亚铁磁性。反铁磁性磁化率与温度的关系曲线上存在最大值，称为奈耳温度；当温度趋于0K时，χ趋于定值。亚铁磁性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。由于两种离子的磁矩不相等，反向平行的磁矩就不能恰好抵消，二者之差表现为宏观磁矩。具有亚铁磁性的物质绝大部分是金属的氧化物。6.3磁性材料的自发磁化和技术

3、磁化铁磁性与顺磁性为什么不一样？外斯假说：铁磁体内部存在很强的“分子场”在“分子场”的作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和称为自发磁化。为什么许多铁磁体对外不显示磁性？铁磁体自发磁化分成若干个小区域，这种自发磁化至饱和的小区域称为磁畴，由于各个磁畴的磁化方向各不相同。磁性彼此相互抵消，导致铁磁体对外不显示磁性。磁畴铁磁体与亚铁磁体均有自发磁化，为什么大块磁铁对外不显示磁性？自发磁化是以小区域磁畴存在的，各磁畴的磁化方向不同。外斯假说-----磁畴的形成磁性体中自由能的影响交换能倾向于产生单畴结构，产生单畴之后，其端面处产生

4、磁极，从而增加退磁场能。交换能与退磁场能两个不同的竞争机制，使单畴分割成小磁畴。磁畴的形成(续)组织不均匀性的影响一般不均匀性不仅导致进一步分畴，且畴壁切割不均匀区域，这是因为夹杂物、应力、空洞夹杂处磁通的连续性遭到破坏，出现磁极和退磁场能。为减少退磁场能，往往在夹杂物附近出现附加畴，即分畴现象。新的畴壁切割不均匀区域，可以降低畴壁的有效面积。磁畴壁的特征磁畴壁是一个磁矩方向转换过渡区，有一定厚度。换句话说，磁畴的磁化方向在畴壁处不能突然转一个很大角度，而是经过畴壁的一定厚度逐步转过来的，即在过渡区中原子磁矩是逐步改变方向的。布洛赫(B

5、loch)畴壁：在整个磁畴壁中，原子磁矩均平行于畴壁平面，这种畴壁叫布洛赫壁。磁畴壁中的能量畴壁是原子磁矩方向由一个磁畴的方向转到相邻磁畴的方向的逐渐转向的一个过渡层。交换能磁晶各向异性能磁弹性能壁内由于原子磁矩的逐渐转向，各方向上的伸缩难易不同，因此产生磁弹性能。交换能与磁晶各向异性能原子磁矩之间有一定相互取向，即交换能相对于磁畴内部升高。可以证明，逐渐转向比突然转向的交换能小。所以，畴壁的厚度越大，可降低壁的交换能。原子磁矩的逐渐转向，使原子磁矩偏离易磁化方向，使磁晶各向异性能增加。所以，磁晶各向异性能倾向于使畴壁变薄。磁畴壁的厚度

6、畴壁能最小值时对应的壁厚No，就是平衡状态下壁的厚度。畴壁的厚度越大，可降低壁的交换能。磁晶各向异性能倾向于使畴壁变薄。180°与90°磁畴壁相邻磁畴的界限称为磁畴壁。磁畴数目细分磁畴后，畴壁增多，导致畴壁能增加。退磁场能与畴壁能两个不同的竞争机制，决定了磁畴数目。极端情况下出现单畴。不分畴若分畴磁畴结构的影响因素磁畴的形状、尺寸、畴壁的类型与厚度总称为磁畴结构。单晶体磁畴结构受到交换能，各向异性能，磁弹性能，磁畴壁能、退磁能的影响。多晶体的磁畴结构不仅受到上述磁性体中各项自由能的影响，还与组织有关，如晶界、第二相、晶体缺陷、夹杂、应力

7、、成份不均匀有关。6.3.2技术磁化过程技术磁化过程：外加磁场对磁畴的作用过程，即外加磁场把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场方向的过程。可通过两种形式进行：磁畴壁的迁移；磁畴的旋转。磁化过程有时存在一种形式，有时存在两种形式。磁化曲线和磁滞回线是技术磁化的结果。技术磁化本质技术磁化过程包括：磁畴壁可逆迁移区；磁畴壁不可逆迁移区，即巴克豪森跳跃区；磁畴旋转区。对应磁导率的变化是由小→大→最大值→减小。影响磁畴壁迁移的因素不均匀相、磁晶各向异性能、磁弹性能磁导率增大矫顽力减小磁畴壁易迁移均匀组织磁晶各向异性能低磁弹性能小影响合金铁磁性和亚铁磁性

8、的因素与自发磁化有关的参量为组织不敏感，而与成份，原子结构组成合金各相的数量比有关。Ms、λs、K、Tc组织：晶粒大小、形貌、弥散度、缺陷与技术磁化有关的参量为组织敏感。Hc、µ或χ、Br温度的影响在低于居