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第二章磁性功效材料

磁性功能材料

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本章主要内容

磁学理论介绍——物质磁性、磁性基本物理量

磁性材料——软磁材料、永磁材料

磁性材料基本性能与应用

著名大学,研究所,企业

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磁性材料——含有较强磁性材料。

工业上最早应用磁性材料:软铁、硅钢片、铁氧体等。二十世纪六十年代:非晶态、纳米晶软磁材料、稀土永磁材材料

计算机及声像统计用大容量存放装置如磁盘、磁带；

电工产品:变压器、电机，以及通讯、无线电、电器、

各种电子装置

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第一节铁磁学基础

1.1物质磁性

（一）磁矩磁性起源

（二）基本磁参量

（三）物质磁性分类

（四）磁化曲线磁滞回线

（五）磁晶各向异性

（六）磁致伸缩

1.2磁化过程与技术磁参量

1.3磁性材料分类

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(一)磁矩

一个圆电流磁矩定义为:

i:电流强度

S:圆电流回线包围面积。

其方向能够用右手定则来确定

1.1物质磁性

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物质

分子

原子

原子核

核外电子

原子磁矩主要起源于电子磁矩

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物质磁性含有普遍性

电子轨道磁矩

电子自旋磁矩

原子磁矩

物质磁性

原子磁矩

＝Σ

物质表现何种磁性

原子磁矩间相互作用

外加磁场作用

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第一节铁磁学基础

1.1物质磁性

（一）磁矩磁性起源

（二）基本磁参量

（三）物质磁性分类

（四）磁化曲线磁滞回线

（五）磁晶各向异性

（六）磁致伸缩

1.2磁化过程与技术磁参量

1.3磁性材料分类

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（二）基本磁性参量

磁场强度(H):

磁化强度(M,σ):

磁感应强度(B):

电流强度为i电流在一个每米有N匝线圈无限长螺旋管轴线中央产生磁场强度H为:

距离永磁体r处磁场强度H为:

m1为磁极磁极强度,；r0是r矢量单位；

单位体积磁性材料内原子磁矩矢量和

物质在外磁场H作用下,其内部原子磁矩有序排列还将产生一个附加磁场。在磁性材料内部外磁场与附加磁场和。

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在真空中:

在磁性材料中:

磁化强度与外磁场关系:

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第一节铁磁学基础

1.1物质磁性

（一）磁矩磁性起源

（二）基本磁参量

（三）物质磁性分类

（四）磁化曲线磁滞回线

（五）磁晶各向异性

（六）磁致伸缩

1.2磁化过程与技术磁参量

1.3磁性材料分类

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(三）物质磁性分类

物质磁性分类

顺磁性

铁磁性

抗磁性

与外加磁场关系

反铁磁性

亚铁磁性

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⑴抗磁性

χ:－（10-5–10-6）

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抗磁性:

磁化率小于零，在外磁场作用下产生一个与外磁场方向相反且很小附加磁场，其值和温度无关。

抗磁性物质:He，Ne，Ar，H2，N2，C，Si，Ge等

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（2）顺磁性

χ:10-4-10-5

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原子磁矩方向是紊乱；在外加磁场作用下趋于沿外场方向排列,使磁质沿外场方向产生一定强度附加磁场。

磁化率虽小,但大于零。磁化强度随温度升高而下降。

顺磁金属主要有Mo,Al,Pt,Sn等。

顺磁性:

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（3）反铁磁性

χ:10-2-10-4

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Cr、Mn以及含有Cr、Mn一些合金是反铁磁性。

磁化率和温度关系在涅耳点(TN)有一转折。在TN点以下为反铁磁性,χ随温度升高而升高。在TN以上，χ随温度升高而下降，表现如顺磁性行为。

反铁磁性物质中有A.B两个次晶格，其原子磁矩反平行排列，且大小相等，自发磁化强度相互抵消，总磁矩为零。

反铁磁性:

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铁磁性物质磁结构及磁化率随温度改变

(4)铁磁性

χ:102-106

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在不大磁化场下,该物质有较高磁化强度,并到达饱和状态；

磁化率随磁场非线性改变；

饱和磁化强度随温度升高而下降,并在一定温度Tc（居里温度）下,铁磁性消失,变成顺磁性。

铁磁性:

铁磁性物质:

①Fe、Co、Ni等纯金属。一些稀土元素如Gd（钆gá）等

②含Fe、Co、Ni合金及化合物；

③一些过渡元素组成合金。

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亚铁磁性物质磁结构及磁化率随温度改变

（5）亚铁磁性

χ:102–106

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也有两个次晶格,其自发磁化磁