磁性材料上课讲义(0001).ppt

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1、磁性材料《材料概论》于刚2012.12.11Outline1.磁性材料的发展简史2.对磁性材料的基本认识磁力线与磁极磁存储技术物质磁性的本质3.磁学基本概念磁场强度、磁化强度、磁化率、磁感应强度、磁导率4.材料磁性的分类及应用抗磁性、顺磁性、铁磁性…强磁材料的性质及应用指南针的鼻祖——司南地磁场是指南的前提战国末年（先秦）《韩非子》：“先王立司南以端朝夕。”东汉时的王充在他的著作《论衡》中对司南的形状和用法做了明确的记录。指南针——磁性材料的最早应用指南针——中国古代四大发明之一指南针——磁性材料的最早应用北宋，曾公亮《武经总要》：“用薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼型，置

2、炭火中烧之，侯通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时，置水碗于无风处平放，鱼在水面，令浮，其首常向午也。”（利用地磁场人工磁化）指南鱼指南龟北宋，沈括《梦溪笔谈》：“方家以磁石摩针锋，则能指南。”人工磁化方法的发明，对指南针的应用和发展起了巨大的作用。1.磁性材料发展简史——古老而年轻的功能材料指南针司马迁《史记》描述黄帝作战用1086年宋朝沈括《梦溪笔谈》指南针的制造方法等1119年宋朝朱或《萍洲可谈》罗盘，用于航海的记载W.Gilbert《DeMagnete》磁石，最早的著作18世纪奥斯特电流产生磁场法拉弟效应在磁场中运动导体产生电流安

3、培定律构成电磁学的基础,开创现代电气工业1907年P.Weiss的磁畴和分子场假说1928年海森堡模型，用量子力学解释分子场起源1931年Bitter在显微镜下直接观察到磁畴1933年加藤与武井发现含Co的永磁铁氧体1935年荷兰Snoek发明软磁铁氧体1935年Landau和Lifshitz考虑退磁场,理论上预言了磁畴结构1.磁性材料发展简史（续）1946年Bioembergen发现NMR效应1948年Neel建立亜铁磁理论1954-1957年RKKY相互作用的建立1958年Mössbauer效应的发现1960年非晶态物质的理论预言1965年Mader和Nowick制备了CoP

4、铁磁非晶态合金1970年SmCo5稀土永磁材料的发现1982年扫描隧道显微镜,Brining和Rohrer,(1986年,AFM)1984年NdFeB稀土永磁材料的发现Sagawa(佐川)1986年高温超导体，Bednortz-muller1988年巨磁电阻GMR的发现(M.N.Baibich)，法国Paris-Sud大学的AlbertFert以及德国尤里希研究中心的PeterGrünberg获2007年诺贝尔物理学奖1994年CMR庞磁电阻的发现，Jin等LaCaMnO31995年隧道磁电阻TMR的发现,T.Miyazaki2.关于磁性材料的认识之一——磁力线与磁极粉纹法演示磁

5、力线分布磁极之间同性相斥、异性相吸磁铁不论大小，都有唯一的N极和S极。磁学初步认识：奥斯特实验：电流与磁场的相互作用；螺线管与磁体的等效安培分子电流学说：组成磁铁的每个分子都具有一个小的分子电流，经过磁化的磁铁其小分子电流都定向规则排列。IBM硬盘的发展2.关于磁性材料的认识之一——磁存储技术现代科学认为物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性：原子中外层电子的轨道磁矩电子的自旋磁矩原子核的核磁矩（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。）原子的总磁矩应是按照原子结构和量子力学规律将原子中各个电子的轨道磁矩和自旋磁矩相加起来的合磁矩。（洪德法则）磁性是物质的基本属性

6、！3.磁学基本概念磁场强度：指空间某处磁场的大小，用H表示，它的单位是安/米（A/m）。磁化强度：指材料内部单位体积的磁矩矢量和，用M表示，单位是安/米（A/m）。磁化率：物体在磁场中被磁化的程度与磁化场的强度有关，其关系为M=χH，χ即为磁化率。磁感应强度：磁感应强度B的定义是：B=μ0(H+M)，其中H和M分别是磁化强度和磁场强度，μ0是一个系数，叫做真空导磁率。磁感应强度又称为磁通密度，单位是特（T）。磁导率：磁导率的定义是μ=B/H，是磁化曲线上任意一点上B和H的比值。磁导率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度，或者说是材料对外部磁场的灵敏程度。物质磁性:物质放入磁场中会

7、表现出不同的磁学特性，称为物质的磁性。按物质在磁场中的表现：磁化率的正负、大小及其与温度的关系来进行分类，在晶状固体里，共发现了五种主要类型的磁结构物质，它们的形成机理和宏观特征各不相同，对它们的成功解释形成了今天的磁性物理学核心内容。70年代以后——非晶材料和纳米材料——新的磁性类型，（1）物质磁性的分类4.材料磁性的分类及应用根据物质的磁化率，可以把物质的磁性分为五类：1、抗磁性，χ为甚小的负数（大约在-10-6量级），在磁场中受微弱的斥力，如金、银。2、顺磁性，χ为正数（大