《磁各向异性》PPT课件.ppt

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1、磁晶各向异性与磁致伸缩一、磁晶各向异性三、磁晶各向异性的机理二、磁晶各向异性常数的测量方法四、磁致伸缩五、磁致伸缩的机理六、磁致伸缩的测量方法七、感生磁各向异性八、非晶态序言：在磁性物质中，自发磁化主要来源于自旋间的交换作用，这种交换作用本质上是各向同性的，如果没有附加的相互作用存在，在晶体中，自发磁化强度可以指向任意方向而不改变体系的内能。实际上在磁性材料中:自发磁化强度总是处于一个或几个特定方向，该方向称为易轴。当施加外场时，磁化强度才能从易轴方向转出，此现象称为磁晶各向异性。一、磁晶各向异性[100][110][111]易磁化方向与难磁化方向:易磁化方向在较弱

2、的H下，磁化就很强甚至饱和。易磁化轴与难磁化轴：Fe：易轴[100]，难轴[111]Ni：易轴[111]，难轴[100]Co：易轴[0001]，难轴[1010]12.1立方晶体的磁晶各向异性能的唯象理论2、磁化功——铁磁体磁化时所需要的磁化能沿铁磁晶体不同的晶轴方向上，磁化到饱和时所需要的磁化能不同.沿易磁化轴所需的能量最小3、磁晶各向异性能定义：在铁磁体中沿不同方向使磁化强度达到饱和所需的能量。特点：在易磁化轴上，磁晶各向异性能最小；Is与磁畴取向一致时最稳定.定义：对于立方晶体：单位体积的铁磁体沿[111]轴与沿[100]轴饱和磁化所耗费的能量差。∴Fe：K>0

3、，Ni：K<0对于六角晶系：∴Co：K>04、磁晶各向异性常数（用以表示单晶体磁各向异性的强弱）立方晶系各向异性能可用磁化强度矢量相对于三个立方边的方向余弦(1,2,3)耒表示。在该类晶体中，由于高对称性存在很多等效方向，沿着这些方向磁化时，磁晶各向异性能的数值相等。从图中看到，在位于八分之一单位球上的点A1、A2、B1、B2、C1、C2所表示的方向上，各向异性能数值均相等。由于立方晶体的高对称性，各向异性能可用一个简单的方法耒表示：将各向异性能用含1,2,3(方向余弦)的多项式展开。因为磁化强度矢量对任何一个i改变符号后均与原来的等效,表达式中含i

4、的奇数次幂的项必然为0。又由于任意两个i互相交换，表达式也必须不变，所以对任何l、m、n的组合及任何i、j、k的交换，i2lj2mk2n形式的项的系数必须相等。因此，第一项12+22+32=1。因此EA可表示为1、立方晶系的磁晶各向异性A.磁晶各向异性能：立方晶体的磁晶各向异性能（Fe、Ni、尖晶石）∴可将Ea展开成的幂级数形式。磁晶各向异性能用磁化矢量的方向余弦表示。由图可见：x、y、z三个坐标轴互换总是保持不变（不论是正反两个方面或者是其中任意两个坐标）∴Ea只能出现的偶次函数关系。并且为轮换对称。[100]：1=1,2=0,3=0EA=0

5、[110]：EA=K1/4[111]：EA=K1/3+K2/27K1,K2分别为磁晶各向异性常数.xyzIs(123)[001][110][111]几个特征方向的各向异性能:Fe:K1=4.72x104Jm-3K2=-0.075x104Jm-3Ni:K1=-5.7x103Jm-3K2=-2.3x103Jm-3立方晶系各向异性K1,K2(110):易磁化方向<100><110><111>各向异性能0各向异性场HA(100):-2K1/Is图中看到当[100]方向为易磁化轴和[111]方向为易磁化轴的各向异性能的空间分布状况。K1>0;K2=0K10;K

6、2=0[100]易轴[111]易轴2、六角晶系的磁晶各向异性xyywC面°°°°°°°°°°°°+2/6六角晶系的特点是在c面有六次对称轴，与+2n/6,(n=0、1、2…..)的方向体系的能量是相同的。用,替代1,2,3,计算磁晶各向异性能A、磁晶各向异性能zxywC轴C面IsCo:Ku1=4.53x105Jm-3Ku2=1.44x105Jm-3通常四次方项作为近似就足够了，因此Ku1,Ku2易磁化方向0：与C轴夹角0=00=/2C轴,C面,⊥园锥面，sin0=(-Ku1/2Ku2)1/2EA0Ku1+Ku2-Ku12/4Ku

7、2Ku1>0Ku2<0Ku1+Ku2>0Ku1+Ku2<0Ku1+2Ku2<0Ku1+2Ku2>0各向异性磁场HA2Ku1/Is-2(Ku1+2Ku2)/ISHA0(C轴)36│K3│/IS(C面)2(Ku1/Ku2)x(Ku1+2Ku2)/IS36│K3│sin40/IS单轴各向异性EA=(的0次项)+(的一次项)+(的二次项)+……….a)的0次项0=1,对应于K0。b)的一次项是奇数项不考虑，为0(对应于K0)。c)的二次项：a112+a222+a332=a(12+22+32)d)的四次项为：e)的六次项为：附录：，，，