磁志伸缩材料

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1、磁致伸缩材料是在磁场的作用下可以发生较大变形的新型磁功能材料。一、磁致伸缩原理1＞磁致伸缩效应线磁致伸缩体磁致伸缩体磁致伸缩的量很小，G可由应变张量S的分量表示:69=S]]+522+S332、磁致伸缩的唯象理论根据自由能极小原理和晶体的对称性,立方晶系单晶体的磁致伸缩的表达式为⑶入="

2、■人】oo（+处/j(1)++a9atp9pt+式中a八a.、磁磁化强度的方向余弦$0八以、仗——测量方向的方向余弦；亦。、尙1——〈100〉、〈111〉方向的磁致伸缩系数・对于磁致伸缩各向同性的材料•如多晶体或非晶材料，（1）式可表示为3「I-人=~2^（6几+竹几+4几）2了(2)=制3

3、_+）式中A,——多晶材料的饱和磁致伸缩系数；0—磁化强度方向与测址方向之间的夹角.3、自发磁致伸缩的计算铁磁体在局里温度以下，要发生自发磁化，使晶体发生结构变化。在居里温度以上是立方晶系的铁磁体材料，自发磁化后，由于磁化方向不同，分别畸变为不同的晶格。二、磁致伸缩的微观理论1＞从自由能极小的观点来看，磁性材料的磁化状态发生变化时，其自身的形状和体积都要发生变化，因为这样才能使系统的总能量最小。原因：1）自发磁致伸缩交换积分J与d/乙的关系是一曲线（SIater-Bethe曲线）2）磁场诱发的磁致伸缩当磁场比饱和磁化场比小时，样品的形变主要是长度的改变（线磁致伸缩），而体积几

4、乎不变；当磁化场大于饱和磁场比时，样品的形变主要是体积的改变，即体积磁致伸缩。说明：1.目前，认为引起线性磁致伸缩的原因是轨道耦合和自旋轨道耦合相叠加的结果2、在外磁场作用下多畴磁体的磁畴要发生畴壁移动和磁畴转动3）形状效应退磁能（1/2）NM評4）稀土离子超磁致伸缩的起源超磁致伸缩主要起源于稀土离子中局域的4f电子。说明:1、由于4f电子受外界电子的屏蔽作用，所以轨道与自旋耦合作用比稀土离子和晶格场的作用要大1-2个数量级。与3d过渡族金属不同，稀土离子的轨道角动量并不冻结。2、稀土离子的4f电子轨道是强烈的各向异性，在空间某些方向伸展的很远，在另外一些方向又收缩的很近。2

5、、磁致伸缩的原子模型3、磁致伸缩的单离子模型说明：磁致伸缩的唯象理论可以从宏观形变的角度解释铁磁体的变化，但无法解释产生磁致伸缩的微观机制。这需要从晶体结构、磁性离子的占位和电子结构参数出发，来计算磁致伸缩的大小。目前，对过渡金属、铁氧体和稀土类材料的磁致伸缩，已有一些理论解释，其中较为成功的为单离子模型。磁致伸缩与温度及磁场的关系为：久(T,H)/a(O,H)=S(x)三、磁致伸缩的影响因素微观角度：材料的磁致伸缩主要来源于交换作用、晶场和自旋、轨道耦合作用、磁偶极相互作用等。宏观角度：磁致伸缩是材料内部的磁畴在外磁场作用下发生转动的结果。1)磁弹性能铁磁体受到应力作用可归

6、结为在自发形变的磁晶各向异性能上再叠加一项与应力作用有关的磁弹性能你