铁磁性(ferromagnetism)

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1、§10-7铁磁性(ferromagnetism)一、自发磁化强度(spontaneousmagnetization)铁磁晶体相邻两个原子之间存在着交换作用，致使它们的磁矩平行排列，在一定温度以下，热运动不足以破坏这种有序性。物质铁磁性不仅是原子或离子磁性反映，更是晶体中相邻原子或离子之间相互作用的反映。交换作用使铁磁质内部一定范围的原子或离子磁矩平行排列，无外磁场作用时，宏观体积内已具有一定的磁化强度，为铁磁质的自发磁化强度。不同的铁磁质具有不同的自发磁化强度。1二、居里温度(Curietemperature)温

2、度超过某一临界温度时，交换作用不足以克服热运动作用，铁磁质自发磁化强度将消失。这个临界温度称为铁磁质的居里温度或居里点。铁的居里温度是770℃,铁硅合金的690℃等。铁磁质处于居里温度以上铁磁性转变为顺磁性。三、铁磁体内的磁畴(magneticdomain)结构在无外磁场作用时自发分裂为很多小区域称为磁畴。每个小区域内原子或离子磁矩平行排列，而各磁畴取向平均抵消，能量最低，因而整个铁磁体对外不显示磁性。2铁磁体将通过两种途径实现磁化。磁场较低时，与外磁场方向相同或相近的磁畴体积将增大，与外磁场方向相反或夹角接近1

3、80的磁畴体积将缩小；磁场较高时，每个磁畴将作为一个整体转到外磁场方向。如果磁化达到饱和后再撤除外磁场，铁磁体将重新分裂为很多磁畴，但每个磁畴状况和磁化强度取向，并不恢复到原先没加外磁场的情形。这就使铁磁质的磁化过程表现出不可逆性。磁畴的变化可用金相显微镜观测。3四、磁滞现象(magnetichysteresis)无外磁场作用时，如果铁磁体对外不显示磁性，即M=0，这时铁磁体所处的状态称为退磁状态。M纵坐标H横坐标坐标系中原点O表示退磁状态。用Mr表示剩余磁化强度；使铁磁体剩余磁化强度全部消失时所必须施加的反向

4、磁场称为矫顽力，常用Hc表示。MHMsMrO饱和磁化强度用Ms表示。基本磁化曲线，通常不是直线，铁磁体的磁化率m不是常量，是磁场强度H的函数。4随着磁场强度的变化，铁磁体的磁状态沿着一闭合曲线变化，此闭合曲线就称为磁滞回线。参量B与H间的关系也表现为类似的闭合曲线。铁磁体磁化过程的这种不可逆性，称为磁滞现象。铁磁材料具有不同形状的磁滞回线，具有不同的应用。1.软磁材料：如硅钢、坡莫合金(一种铁镍合金)、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体等。BHHc-Hc5特点：r大，易磁化、易退磁(起始磁化率大)，饱和磁感应强度大，矫顽

5、力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小(HdB面积小)。作变压器，还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。2.作永久磁铁的硬磁材料：碳钢、铝镍钴、稀土钴、钕铁硼和钡铁氧体等。矫顽力大(>102Am-1)剩磁大，磁滞回线的面积大，损耗大BHHc-Hc63.作存储记忆元件的矩磁材料:三氧化二铁或二氧化铬粉层、坡莫合金薄膜和锂锰铁氧体等。Br=Bs，Hc不大，磁滞回线是矩形。当正脉冲产生，H>Hc使磁芯呈+B态，负脉冲产生，H<–Hc使磁芯呈–B态，可作为二进制的两个态。还用于磁电式电表中的永

6、磁铁，耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。计算机硬盘和软盘，录音、录像磁带等。BHHc-Hc75.磁屏蔽用软磁材料（如坡莫合金）做成的闭合空腔，由于空腔的磁导率比外界大得多，绝大部分磁感线从空腔壁内通过，而不会有外磁场进入腔内，达到磁屏蔽的目的。把磁导率不同的磁介质放在磁场中，在介质交界面上磁场会发生突变，磁感应强度大小和方向都要发生变化而引起磁感线折射。这时磁感线对界面法线的偏离很大，产生强烈的收缩。4.微波磁材料：在微波波段使用的铁磁材料，不仅磁滞回线狭小，而且还必须具有很高的电阻率，镍锌铁氧体和钇铁氧体属于此类。

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