资源描述：
《《磁致伸缩原理》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、铁磁性物质的形状在磁化过程中发生形变的現象，叫磁致伸缩。由磁致伸缩导致的形变l/l一般比较小，其范围在10-510-6之间。虽然磁致伸缩引起的形变比较小，但它在控制磁畴结构和技术磁化过程中，仍是一个很重要的因素。应变l/l随外磁场增加而变化，最终达到饱和。产生这种行为的原因是材料中磁畴在外场作用下的变化过程。每个磁畴内的晶格沿磁畴的磁化强度方向自发的形变e。且应变轴随着磁畴磁化强度的转动而转动，从而导致样品整体上的形变。式中：e为磁化饱和时的形变，覌察方向(测试方向)与磁化强度方向之间的夹角。H14、磁致伸缩在退磁状态，磁畴磁化强
2、度的方向是随机分布，其平均形变为饱和状态时则饱和磁致伸缩为这样在磁畴中的自发应变可以用表示：因子3/2经常出现在公式中，是因为定义为相对于退磁状态的形变。以上的讨论是假设自发形变3/2是一个常数，与自发磁化强度的晶体学方向无关。这种性质的磁致伸缩被称为各向同性磁致伸缩(Isotropicmagnetostriction)。各向同性的磁致伸缩的伸长量是随磁化强度的大小而改变。以Co为例，钴是六角晶系，C-轴为易磁化轴。磁化是通过1800畴壁位移来完成的。假设磁场方向与C-轴的夹角为，位移完成的磁化强度I=Iscos。,在磁场比较小时
3、，畴壁位移完成，但是磁化强度方向仍然在易轴C方向，因而没有磁致伸长。在高磁场下，磁化强度向外场方向转动，此时伸长量变化显然，当=0时，∆(l/l)=0;也就是说，在易轴方向加磁场，从退磁状态到饱和状态样品的长度没有变化。如果磁场H与易轴垂直=/2,则∆(l/l)=3/2。从0到/2时，见右图，不同角度,l/l–I/Is的变化曲线都不一样。对于K1>0的立方晶体，在退磁状态下，每个磁畴的磁化强度方向平行于‹100›方向中的一个方向，因此平均伸长为(l/l)dem=/2,而与观察方向无关。如果沿[100]方向磁化到饱和，
4、则(l/l)sat=3/2.因此cHl(1800畴)c第二种情况，900和1800壁移同时进行，则当晶体沿着[111]方向磁化时，首先发生1800壁移，与<100>，<010>，<001>相反的磁畴全部消失，此时磁化强度I=Is/√3=0.557Is。然后磁化强度向H方向转动。在该过程中，I=Iscos,为Is与H之间夹角，时时因此有:整个磁化过程中完全通过畴壁位移进行。磁畴壁有900和1800两种畴壁。在低场下，与单轴Co的情况一样1800畴壁位移对伸长没有贡献。900畴壁位移对伸长起作用。第一种情况，在磁化过程中，首先是180
5、0壁位移，当I增加到Is/3时,对伸长没有影响。900畴壁位移开始，样品长度才会改变。因此就有：对于对于,,当晶体沿[100]方向磁化实验结果：<111>方向磁化，磁致伸缩为负值，因此符号和大小均依赖于磁化强度的晶体学方向，称为各向异性磁致伸缩(anisotropicmagnetostriction)。沿<110>方向磁化实验结果，在磁化过程初期，由900壁移导致一个轻微的正的伸长，而在随后的转动磁化过程中，观察到相当大的一个收缩。沿着[100]方向磁化时，覌察不到各向异性磁致伸缩效应，因为Is在整个磁化过程中，总是平行于<100>方向中的
6、一个。用100和111给出磁致伸缩公式对于各向同性的磁致伸缩，100=111=。对于多晶材料的磁致伸缩是各向同性的，因为总的磁致伸缩是每个晶粒形变的平均值，即使100111。假定i=i(i=1,2,3),对不同晶粒取向求平均，得平均纵向磁致伸缩为对于立方晶体磁化强度方向(1,2,3),观测方向(1,2,3)若使z-轴平行六角晶体的C-轴，则沿C-轴的形变量为对于钴晶体测得：A=-45x10-6B=-95x10-6c=+110x10-6D=-100x10-6对于六角晶系其中r是原子间距。如果相互作用能
7、为r的函数，则当自发磁化强度产生时，晶格会发生形变，因为该相互作用将根据原子间结合键(二原子间的连线)方向的不同，不同程度的改变键长。第一项，g(r)为交换作用项，对线性磁致伸缩没有贡献。但是此项在体积磁致伸缩中，起着重要的作用。(键长r以及平行自旋与键的夹角均可变的自旋对。)第二项代表偶极-偶极相互作用，它依赖于磁化强度的方向，是通常线性磁致伸缩的主要耒源，与自旋-轨道以及轨道间的作用有关的能量。第三项及以后项虽然对磁致伸缩有贡献，但是高阶项，比第二项小得多。因此仅考虑第二项，原子对的能量可写为rSS磁致伸缩的机理与磁各向异性一样，磁
8、致伸缩起源于原子磁矩间的相互作用。当磁矩间的距离可变时，相互作用能可写为令(1,2,3)为磁畴磁化强度的方向余弦，(1,2,3)为结合键的方向余弦,考虑一个形变的简单
