金属功能材料-5-磁性材料

《金属功能材料-5-磁性材料》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、第五节磁性材料电子绕原子核运动示意图H一、简介磁性是物质的基本属性之一。磁性现象是与各种形式的电荷运动相关联的，由于物质内部的电子运动和自旋会产生一定大小的磁场，因而产生磁性。即：磁性本质是带电粒子具有各向异性的运动的过程中造成的周围物质场和力场产生不均匀性，从而对其它物质产生作用的结果。磁性的本源是材料内部电子的循轨和自旋运动，物质的磁性就是由电子的这些运动产生的。一切物质都具有磁性。但磁性材料通常是指那些在实际工程意义上具有较强磁性的材料。磁性材料具有能量转换、存储、改变能量状态的功能，电子工业的重要基础功能材料，广泛应用于计算机、电子器件、通讯、汽车

2、和航空航天等工业领域，随着世界经济和科学技术的迅猛发展，磁性材料的需求将空前广阔。当前我国磁性材料的发展居世界之首，已经成为世界上永磁材料生产量最大的国家。物质的磁性：按磁化率大小分类:1、抗磁性→抗磁性材料2、顺磁性→顺磁性材料3、铁磁性→铁磁性材料4、反铁磁性→反铁磁性材料5、亚铁磁性→亚铁磁性材料五种磁化曲线①铁磁性物质具有极高的磁化率，磁化易达到饱和的物质。如Fe，Co，Ni，Gd等金属及其合金称为铁磁性物质。磁矩的排列与磁性的关系铁磁性m=10-2~106磁场磁性的起源②亚铁磁性物质磁矩的排列与磁性的关系亚铁磁性m=10-2~106磁场如铁氧

3、体(M2+Fe23+O4)等，是一些复杂的金属化合物，比铁磁体更常见。它们相邻原子的磁矩反向平行，但彼此的强度不相等，具有高磁化率和居里温度。③顺磁性物质存在未成对电子→永久磁矩。La，Pr，MnAl，FeSO4·7H2O，Gd2O3…；在居里温度以上的铁磁性金属Fe，Co，Ni等。居里温度由铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度(Tc)。顺磁性m=10-6~10-5磁场磁矩的排列与磁性的关系④反磁性物质不存在未成对电子→没有永久磁矩。惰性气体，不含过渡元素的离子晶体，共价化合物和所有的有机化合物，某些金属和非金属。磁矩的排列与磁性的关系反磁性m=-1

4、0-5~-10-6磁场⑤反铁磁性物质FeO，FeF3，NiF3，NiO，MnO，各种锰盐以及部分铁氧体ZnFe2O4等，它们相邻原子的磁矩反向平行，而且彼此的强度相等，没有磁性。反铁磁性m=10-2~10-5磁场磁矩的排列与磁性的关系1.基本概念“磁”来源于电。一个环形电流在其运动中心产生的磁矩P，见（1）式（1）式（1）中I为电流强度，s为环形回路所包围的面积。原子内的电子做循轨运动和自旋运动，这必然产生磁矩，产生的磁矩分别称为轨道磁矩P1和自旋磁矩Ps。原子核虽然也产生磁矩，但它的值比电子磁矩小三个数量级，一般情况下可忽略不计。因此，原子磁矩的产生是

5、电子的循轨运动、电子自旋这二者组合的结果。（1）磁场强度（H）：空间某处磁场的大小，单位：安/米；（2）磁化强度（M）：宏观磁体单位体积在某一方向的磁矩，单位：安/米。物质的磁性来源于内部的磁矩，只有当内部磁矩同向有序排列时才对外显示强磁性。M=∑原子/V（3）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。在磁性材料内部外加磁场与附加磁场的总和，称为磁感应强度，又称为磁通密度，单位：特斯拉（T）。（2）式（2）中μ0是一个系数，叫做真空磁导率。（4）磁导率（μ）：是磁化曲线上任意一点上B和H的比值。代表了磁性材料被磁

6、化的容易程度，或者说是材料对外部磁场的灵敏程度；（3）任何物质在外磁场作用下，除了外磁场H外，由于物质内部原子磁矩的有序排列，还要产生一个附加的磁场M。（5）磁化率（χ）：磁化强度与磁场强度的比值。（4）（6）磁滞回线在外加磁场的作用下磁体会被磁化，磁体内部的磁感应强度B随外磁场H的变化是非线性的，当H减少为零时，B并未回到零值，出现剩磁Br。磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁滞性。要使剩磁消失，通常需进行反向磁化。将B=0时的H值称为矫顽磁力Hc；Br称为剩余磁感应强度，Bs称为最大磁感应强度（饱和磁感应强度）。BsBrHcBHO磁性物质的磁滞曲线

7、图2.磁性材料的分类根据滞回曲线和磁化曲线的不同，分成三类：(1)软磁材料矫顽磁力较小，磁滞回线较窄。(铁心)(2)硬磁材料矫顽磁力较大，磁滞回线较宽。(磁铁)(3)矩磁材料剩磁大而矫顽磁力小，磁滞回线为矩形。(记忆元件)HBHBHB按材料的化学组成：金属磁性材料，非金属(陶瓷铁氧体)磁性材料。按使用形态分：块体磁性材料，粉末磁性材料，薄膜型磁性材料。按功能分：软磁性材料，硬磁性材料，半硬磁性材料；矩磁材料，旋磁材料，压磁材料，磁记录材料；泡磁材料，磁光材料…磁性合金磁性材料是指利用其较强的磁性在一定空间中建立磁场或改变磁场分布状态的一类功能材料。磁性材料

8、有金属磁性材料和铁氧体陶瓷材料两类，金属磁性材料以合金为主，一般称