《材料的磁性》PPT课件

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1、材料的磁性掌握磁的基本概念及基本量，材料的磁化现象，材料顺磁性与抗磁性及其微观解释，材料的铁磁性及其特征和强磁性材料应用类型等磁性材料——磁性材料指那些有实际工程意义具有较强磁性的材料。是最古老的功能材料。公元前几世纪人类就发现自然界中存在天然磁体，磁性(Magnetism)一词就因盛产天然磁石的Magnesia地区而得名。早期的磁性材料主要是软铁、硅钢片、铁氧体等。二十世纪六十年代起，非晶态软磁材料、纳米晶软磁材料、稀土永磁材料等一系列的高性能磁性材料相继出现。磁性材料广泛应用于计算机及声像记录用大容量存储装

2、置如磁盘、磁带，电工产品如变压器、电机，以及通讯、无线电、电器和各种电子装置中，是电子和电工工业、机械行业和日常生活中不可缺少的材料之一，磁化现象任何物质都有磁性，任何空间都存在磁场磁化——物质在磁场中受到磁场的作用而表现出一定的磁性，材料在磁场强度H的外加磁场下会在材料内部产生一定的磁通量密度，称为磁感应强度B，有：B=µH,其中µ为磁导率，材料磁性来源：安培的分子环流说原子内的电子做循轨运动和自旋运动，所以必然产生磁矩。前者称为轨道磁矩，后者称为自旋磁矩。电子的循轨磁矩Pl=电子的自旋磁矩Ps=e：单位电荷

3、；h:普朗克常数；m:电子质量；l:轨道量子数；s:自旋量子数。原子核的磁矩比电子磁矩小三个数量级，一般情况下可忽略不计。原子的磁性不是二者简单的叠加，而是二者耦合。磁学基础－物质的磁性物质磁性具有普遍性磁学基础－物质的磁性电子的循轨磁矩电子的循轨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的作用磁学基础－物质的磁性细菌细胞中的磁力线200nm的Co粒子中的磁力线磁学基础－物质的磁性磁导率和磁化率在真空中磁感应强度B与磁场强度H间的关系为：B=μ0H在磁性材料中：B=μ0（H+M）

4、在均匀的磁性材料中，上式的矢量和可改成代数和：B=μ0（H+M）磁性材料的磁导率定义为磁感应强度与磁场强度之比：μ=B/Hμ0:真空磁导率;μ:绝对磁导率，单位为H/m，μr:相对磁导率μr=μ/μ0磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比：χ=M/H（一）基本磁性参量磁学基础－物质的磁性磁化强度(M):单位体积磁性材料内各磁畴磁矩的矢量和，单位为A/m。磁感应强度(B):物质在外磁场作用下，其内部原子磁矩的有序排列还将产生一个附加磁场。在磁性材料内部的磁场为外加磁场与附加磁场的和,单位为T（特斯拉）。B与H关系比较

5、复杂。（二）基本磁性参量B=µ0（H+M）物质在外磁场作用下，产生磁性，由于表面出现磁极，导致在磁体内部产生一个与磁化强度相反的磁场，称为退磁场，以Hd表示。退磁场起到消弱磁化的作用。Hd=-NMN为形状因子(三）物质磁性的分类物质磁性分类顺磁性被磁化后，磁化场方向与外场方向相同，χ：1–104铁磁性被磁化后，磁化场方向与外场方向相同，χ：10-3-10-6被磁化后，磁化场方向与外场方向相反，χ：－（10-5–10-6）抗磁性与外加磁场的关系反铁磁体磁性体当温度高于临界温度TN(Néel温度)，当T

6、T增加，降低并趋于定值，在T=TN时有极大值。亚铁磁体宏观磁性与铁磁体相似，>0，10~10３。原子固有磁矩不等量的反向平行排列。不同磁性体的磁化曲线T1/抗磁体顺磁体T1/1/TTN反铁磁体铁磁体1/TTC亚铁磁体1/TTCTP磁性材料按磁性质分类顺磁体：磁性体在外磁场作用下，感生出与外磁场方向相同的磁化强度，显示微弱磁性，原子有固有磁矩。>0，10-3~10-6，与温度有极强的依赖关系常见的顺磁体有：稀土金属和铁族元素的盐类。磁性材料按磁性质分类磁性材料按磁性质分类抗磁性二、特征：所感应

7、的磁矩很小，方向与外磁场相反，即磁化强度M为很小的负值。相对磁导率μr＜1，磁化率χ＜0（为负值）。在抗磁体内部的磁感应强度B比真空中的小。抗磁体的磁化率χ约为-10-5数量级。所有材料都有抗磁性。因为它很弱，只有当其它类型的磁性完全消失时才能被观察。如Bi,Cu,Ag,Au反铁磁体：磁性体当温度高于临界温度TN(Néel温度)，~T关系服从Curielaw，TP<0；当T

8、rO，以及CoO等。铁磁体：磁性体在微弱外磁场的作用下能被磁化饱和，>0，10~106，M~H关系复杂，磁滞现象。原子固有磁矩畴区内定向平行排列。当温度高于临界温度Tc时，铁磁体转为顺磁体。=(T)服从Curie-Weisslaw磁性材料按磁性质分类常见的铁磁体有Fe，Co，Ni。常见的亚铁磁性体的代表是铁氧体，FeO·Fe2O3。磁性材料按磁性质分类亚铁磁体：宏观磁性与铁磁体相