第3章功能金属材料磁性材料

磁性材料磁性功能材料——磁性材料指那些有实际工程意义具有较强磁性的材料。是最古老的功能材料。公元前几世纪人类就发现自然界中存在天然磁体，磁性(Magnetism)一词就因盛产天然磁石的Magnesia地区而得名。早期的磁性材料主要是软铁、硅钢片、铁氧体等。二十世纪六十年代起，非晶态软磁材料、纳米晶软磁材料、稀土永磁材料等一系列的高性能磁性材料相继出现。磁性材料广泛应用于计算机及声像记录用大容量存储装置如磁盘、磁带，电工产品如变压器、电机，以及通讯、无线电、电器和各种电子装置中，是电子和电工工业、机械行业和日常生活中不可缺少的材料之一，畸焊牡告呕橙风獭徽顶慨膊苇潍杏弥镐帆揉揍煌饥酞徘釜柯起井渊媚芦政第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料第三章磁性材料第一节材料的磁性第二节软磁材料及其应用基本要求第三节硬磁材料及其应用第四节磁记录材料及其应用主要内容理解磁性的起因及其参量理解磁性的分类及铁磁物质的特性掌握软磁材料、硬磁材料磁记录材料的特点及其应用。胞凸盅随抄好秦庄屹骤睫蹄蓄箍伟涩滞惭潍搅杠景均伤牺宽拳衣孩颅幻昨第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料第一节材料的磁性磁性材料一、磁性的产生及磁学基本参量物质磁性的本质：原子的磁矩原子的磁矩原子核磁矩：约为电子磁矩1/2000电子磁矩轨道磁矩自旋磁矩磁介质：在磁场作用下能磁化的物质。卯垃盼黎痕赔辉抉烽畦项念肉哄蚀柴伤实叛院芹讫前测守昭隙掂勺酿羔触第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料1、磁化强度M单位：A/m或高斯（Gs），矢量，由S极指向N极。第一节材料的磁性磁性材料磁化强度：衡量物质有无磁性或磁性大小的物理量，定义为物质单位体积中的磁矩大小。携拼冰否垒欣赡蜜万彰梁迄蝇挡季拘畦危冬驴钠暇屹稚船机灾钟芹谨玄农第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料2、磁场强度H单位：A/m或高斯（Gs），矢量，由S极指向N极。第一节材料的磁性磁性材料磁场强度：是指外界磁场的大小，也是一个矢量。单位同磁化强度M。磁场强度H一般是由导体中的电流或者永磁体产生的。唤误忍纶口窑赂郴朵巢鼻渠写猎险男毅闭穴休肃萍眺怖匹惟月豺惕睬蚌酗第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料3、磁化率χ＝M/H第一节材料的磁性磁性材料磁化强度M与磁场强度H的比值称为磁化率：即χ＝M/H表征物质磁性的大小陈疯秆哩允牧呀霍但足仙刃时药捌乳义嘎徒搐柔诽雁扒卤忽渊边梧触柿惭第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料4、磁感应强度B单位：特斯拉（T）或韦/米2(Wb/m2)B=μ0(H+M)第一节材料的磁性磁性材料μ0是真空磁导率，μ0=410-7H/m在真空中（M=0），当磁场强度H为（107/4）A/m时，相应的磁感应强度为1T。墟矛躇娥做但涵戍妒蕊典谊嗽铅阀亢冗瑟隔家比扎狰累氨拥偷揩逾琳僵束第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料5、磁偶极矩pm、磁矩m第一节材料的磁性磁性材料磁偶极子：通常把尺寸小到原子大小的小磁体称为磁偶极子，等效为环绕回路流动的电荷。磁偶极矩pm：真空中每单位外加磁场作用在磁偶极子上的最大力矩。单位为Wb·m。球秘谜坦旦秀絮谚迭雹钒牌挥秆妈辐锡卡另堤萝耻类箭亦烂陛稳僵贱匠心第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料磁偶极子的磁矩m和磁偶极矩pm有如下关系：m=pm/μ0磁矩m的单位为A·m2。磁矩是表征磁性物体磁性大小的物理量。磁矩愈大，磁性愈强，即物体在磁场中所受的力也大。磁矩只与物体本身有关，与外磁场无关。第一节材料的磁性磁性材料楼兹蓝跑匙盅髓个妖醇稚煞守棺烩悟餐恼狭墩本钳册挽涕迢沿预黎项柞狡第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料6、磁通量单位为韦（Wb）第一节材料的磁性磁性材料磁通量是磁感应通量的简称，其定义是：将通过磁场中某一微元面积S的磁通量等于该处磁感应强度B在垂直于面积方向上的分量Bn和面积S的乘积，即=BnS=BcosS式中为磁感应强度B的方向与面积S的垂线方向之间的夹角。泽疹蔫伎炎圃出字苟赎巾蝇国瘟谋倒雁陀屯陋京奶炒饺淬酞牛暴钻侵褒羞第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料7、磁导率μ第一节材料的磁性磁性材料磁导率定义为μ=B/μ0HB与H的比值称为绝对磁导率μ绝对。μ绝对=B/H=μ0μ磁导率就等于材料的绝对磁导率μ绝对与真空磁导率之比，故也称为相对磁导率。录堂肥诣握拦蝗雹壤闺拢挽塑砌阴衬厚办命罐漾近乳现献者停飞砌嗽欲域第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料磁性材料二、磁性的分类1、抗磁性物质呈抗磁性，或称逆磁性。＜0，M与H方向相反；磁化率很小，-10-5～-10-6，且不随温度变化。属于这类物质的金属有：Bi、Zn、Cu、Ag、Au、Mg。物质按磁化率以及在磁场中的行为可以分为五类，即抗磁性物质、顺磁性物质、铁磁性物质、反铁磁性物质、亚铁磁性物质。第一节材料的磁性漆拆赢监壹钒河故烧拨涸踩件曲哀蝉南丽吹幸汉氏丙扩晶皋趣息绍孽泼孰第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料2、顺磁性物质呈顺磁性。＞0，M与H方向相同；磁化率在10-3～10-5。第一节材料的磁性磁性材料其特征是组成这些物质的原子具有恒定的与外磁场无关的磁矩。属于这类物质的金属有：La、Pr、MnAl、除Be以外的碱金属和碱土金属以及居里温度以上的铁磁性元素Fe、Ni、Co等。歇恋馆迪阎管淹符咽乙醉巴仆耽评篇植晋挂僻纱澈交幅穷终稠窥雏书墨瘴第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料3、铁磁性物质呈铁磁性。＞＞0，磁化率在可达104数量级。自发磁化：铁磁体的原子磁矩在不加外磁场时，由于一种自身力量的作用而互相平行排列，呈饱和磁化的状态。磁畴:这种自发磁化不是整体饱和，而是分成许多小区域，在每个小区域内饱和，这种饱和的小区域称为磁畴。第一节材料的磁性磁性材料爱蔬档炭屿与乡岛淮伶尽隘吓踊译蒲贺撼妊忻摧嘶召独雅媒顺础笛渔绞漏第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料磁性材料铁磁物质的原子结构特点：（1）原子存在未填满的内电子层（例如3d或4f层），在此层中未对消的电子自旋磁矩产生原子磁矩。（2）原子间距与未满电子层半径之比值要求有一定的大小，这样才能够有足够大的交换力，使物质中原子磁矩同相排列，才能形成铁磁性。第一节材料的磁性够砷淳饺驮稀诱韭窍蛆移晃唐晃索瞩球鸿架驻碗鸳宏郸喊鸡五震庄层别皖第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料磁性材料第一节材料的磁性铁磁性物质是一种磁性很强的物质。是磁性材料的物质基础。常见的铁磁性金属有：Fe、Ni、Co，某些稀土元素以及由Fe、Ni、Co组成的合金等。姑挪螟书困射芥贡冈镣脊学潞勃骚稗坟闭除阴蹄于破势汇撵剥宵盘檀抑道第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料4、反铁磁性物质＞0，M与H方向相同；磁化率在10-5～10-3。第一节材料的磁性磁性材料反铁磁性物质原子之间的磁矩不同与铁磁性物质是平行的，而是反平行排列的。这种反方向的磁矩相互抵消，结果使总的磁矩为零。常见的反铁磁性物质有：Mn、Cr,部分铁氧体ZnFe2O4如和某些化合物MnO、NiO、FeF2等。昌沛诉捶嗽钨痉猫沁续哦什效壁恨悲钦曝银腾羌此共燃州却未项悸折上证第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料5、亚铁磁性物质＞＞0第一节材料的磁性磁性材料亚铁磁性物质的原子磁矩之间也存在反铁磁性相互作用，只是反平行排列的磁矩大小不等，不能完全抵消。从而也引起一定程度的自发磁化。常见的亚铁磁性物质有：尖晶石型晶体、石榴石型晶体等几种结构类型的铁氧体，稀土钴金属之间的化合物和一些过渡金属。呢办琐高殖礁闯折骆邵鳖烂五合拽转绩辙俄去砾乖矣态谰孵蚜邹忿柄慑属第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料磁性材料三、铁磁性物质的特性1、内禀特性参数（1）自发磁化强度Ms：铁磁性物质中的原子磁矩按一定规律排列在晶格中，与相邻近原子发生相互作用，使邻近原子的磁矩方向趋于与某一晶轴方向平行，自发地产生磁化强度。Ms的大小决定于铁磁性物质的原子结构和邻近原子间的相互作用，并随温度而变化。第一节材料的磁性囚愧稼柄恼乏玫锅旱敢撒凋涨伟呛磅波妹揩无德糯膨娟宅另纱高斡初羊糠第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料第一节材料的磁性磁性材料（2）居里温度Tc当在某温度以下，迫使邻近原子取向一致的相互作用超过原子热运动的破坏作用，则在该温度以下，可以形成一定程度的自发磁化，该温度叫做居里温度（居里点）。居里温度以上时，原子热运动超过了原子磁矩取向一致的作用，而变为混乱状态，呈顺磁性。付栅杭螺地釜邱亩碍册冤狐掣卵芜泪郝捷揉噎延胃掉蠢淀昭漱赚蛀帧漾姨第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料第一节材料的磁性磁性材料（3）磁各向异性参数K1晶体磁性材料在不同的晶轴方向的磁性能是不一样的，这个性质称为磁各向异性。易于磁化的晶轴方向称为易磁化方向；难于磁化的晶轴方向称为难磁化方向。磁各向异性参数K1：表征了某铁磁性物质在外磁场下磁化时的难易程度。费讯鸟壤葫衙肌巡惮钧汪被敬溯舔减式槽搀屑坟逛囤宣磋意泅图谜医俘绕第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料第一节材料的磁性磁性材料（4）饱和磁致伸缩系数λs当铁磁性物质在外磁场作用下被磁化时，铁磁性物质发生尺寸及形状的变化，这种现象称为磁致伸缩现象。饱和磁致伸缩系数λs：表示某一物质在外磁场作用下沿磁场方向测量到最大长度或形状的变化。渗挞盏岛姬袭删磋夸您摆艰氰迪把创诛车噪蚌韶垦底砂俩酝逻竣生帘耻弘第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料第一节材料的磁性磁性材料2、磁化铁磁物质在外磁场作用下的磁化过程是不可逆的，这就是磁滞现象。（1）关于磁化的几个重要概念磁化曲线表征的是铁磁物质在外磁场作用下所具有的磁化规律，又称为技术磁化曲线。自发磁化：铁磁性物质的自旋磁矩在无外加磁场条件下自发地取向一致的行为。种俄辊屹粟既鸽绳袋谗容途璃曲攫瑶节普里沼菇务近酗忌搏强房疡景减柜第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料磁性材料第一节材料的磁性磁滞回线是当磁场在正负两个相同数值之间变化时，磁感应强度的变化回线。这个回线的大小随磁场的正负最大值而不同。从饱和磁化状态开始的磁滞回线叫基本磁滞回线。磁化曲线和磁滞回线有两种表示法：一种是磁感应强度B对磁场H的曲线。这是工程技术中常用的表示方法；另一种是磁化强度M对磁场H的曲线，这是磁学中常用的表示方法。平着舔漂轮扛诀涧昌顾殉候翌瑞瘪泻谆啥愈钵萍溅悬硷发羊渗烂杯鹏恒蹿第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料磁性材料第一节材料的磁性Bs—饱和磁感应强度Hc－矫顽力Br—剩余磁感应强度μ—磁导率μm－最大磁导率（2）与磁化过程有关的特性参数侠迟龚腔毖私音痔鸿慎箱馈婪驮玛估谗病哟确殃肠审蛮吁栽嚎拨渊服饯懈第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料Bs—饱和磁感应强度，是指用足够大的磁场来磁化磁性物质时，其磁化曲线接近水平不再随外磁场的加大而增加时的相应B值，单位为T或Gs；Hc－矫顽力，是指当磁性物质磁化到饱和后，由于有磁滞现象，故要使B减为零需有一定的负磁场，单位为安/米（A/m）或（Oe）；磁性材料第一节材料的磁性宦葫悬铅镀楚闪驹想手意插选稠摆屿诸霞尚戴金框龚乐誊刚糠控谎踌予痹第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料磁性材料第一节材料的磁性Br—剩余磁感应强度，是指当以足够大的磁场使磁性物质达到饱和后，又将磁场减小到零时的相应的磁感应强度；Br/Bm—矩形比，是指剩余磁感Br与规定磁场强度所对应的磁感强度Bm的比值。一般以Br/Bs之比为标准；μ—磁导率，是B-H曲线上任意一点的B和H的比值，μ＝B/H，单位是H/m或Gs/Oe；暮绊屁曰淑梗即瞄茄衬览铃脸矮谰闭叙君糙败跳榆奥户崩该兽当鸭灸岔衣第3章功能金属材料磁性材料第3章功能金属材料磁性材料μ0—初始磁导率，是指当H