材料科学与工程基础 教学课件 作者 顾宜 主编 第四章 第六讲.pptVIP

尚辅网 尚辅网  4-4 材料的磁学性能 (magnetic properties) 4-4-1 物质的磁性 1、磁学基本量 （1）磁矩——表征磁性物体磁性大小的物理量。m 电子轨道磁矩 电子自旋磁矩 物体本身特性 方向：右手法则 大小：I△S 单位: A.m2 （2）磁化强度(Magnetization) A、磁化: 外磁场,各磁矩规则取向，宏观呈磁性 B、磁化强度:外磁场，物质被磁化的程度 M＝Σm／ΔV, 物理意义 单位：A·m-1 方向：矢量和 C、磁感应强度 真空 B。＝?。H 。 B 磁感强度（Wb·m-2） (magnetic flux density) H 磁场强度（A·m-1）(magnetic field strength) ? 磁导率，4?×l0-7（H／m） (亨/米）(permeability) μB 波尔磁子， 9.27 × 1024 A·m2. Bohr magneton, D、磁化率 χ(magnetic susceptibility) M=（μr -1）H ＝χH 2、磁性的本质 （1）电子的磁矩 (Magnetic moments) 电子的自旋磁矩（spin)＞＞轨道磁矩(orbital) 孤立原子 具有“永久磁矩” 有未被填满的电子壳层 不具磁性 原子各层都充满电子 （2）“交换”作用 4-4-2 磁畴与磁滞回线(Domain and Hysteresis loop) 1．磁畴——物质内部存在的自发磁化的小区域。 磁畴结构形成的原因——为保持自发磁化的稳定性，必须使强磁体的能量达最低值，因而分裂成无数微小的磁畴；10-9cm3。 各磁畴之间彼此取向不同，首尾相接，形成闭合磁路，对外不显磁性。 磁畴壁)；相邻磁畴间的过度层。 厚度，一般10-5cm (domain wall) 2．磁滞回线——铁磁材料的一个基本特征 4-4-3 金属材料的磁学性能 1．金属的抗磁性和顺磁性 来源于原子磁性 电子轨道磁矩 Pl＝（e／2m）L 自旋磁矩 Psz＝±μB （1）正离子的抗磁性和顺磁性 去除自由电子后，剩余电子绕核运动 抗磁性：外磁场作用下，电子在轨道回路产生一个附加的感应电流，从而产生和外磁场方向相反的轨道磁矩 次电子层填满了电子的物质，才能表现出抗磁性效应 2、金属材料的铁磁性 在不很强的磁场作用下，就可得到很大的磁化强度 铁、钴、镍及其合金，以及稀土族元素钆 纯铁B0=10-6T（0.01 Oe）时， 其磁化强度M=104A/m（10Gs） 4-4-4 无机非金属材料的磁学性能 1、尖晶石型铁氧体 正尖晶石 如Zn2+（Fe3+）204 反尖晶石 如Fe3+（Fe3+M2+）04 4-4-5 高分子材料的磁学性能 1、大多数体系为抗磁性材料 2、顺磁性仅存在于两类有机物 含有过渡金属 含有属于定域态或较少离域的未成对电子 （不饱和键、自由基等） * 尚辅网 4-4 材料的磁学性能 magnetic properties of materials What are magnetic field strength. magnetization, flux density, permeability and magnetic susceptibility? Two sources of magnetic moments in materials. The nature and source of diamagnetism,paramagnetism and ferromagnetism Domain and magnetic hysteresis; why ferromagnetic and ferrim