材料的磁性能2.ppt

第三章 材料的磁性能 本章主要内容 材料的磁性起源 磁矩 自旋磁矩－电子自旋时产生顺磁矩。 轨道磁矩－轨道电子循轨运动时产生的抗磁矩。 电子磁矩－轨道磁矩和自旋磁矩之和。 固有磁矩－只有原子中存在未被排满的电子层时，电子磁矩之和不为零，原子才具有磁矩，为原子的固有磁矩） 材料的磁化 通常，在无外加磁场时，材料中固有磁矩的矢 量和为零，宏观上材料无磁性。 材料在外加磁场H中时，使它所在的空间的磁场发生 变化（H↑或、H↓），产生一个附加磁场H’，材料本 身呈现出磁性，这种现象叫磁化 这时其所处的总磁场强度为两部分的矢量和。 单位A/m。 χ=μr -1 χ—磁化率（单位体积），可正可负，表征物质本身的磁化特性。 磁性材料分类 按材料磁化情况，将材料分为: 抗磁性材料-----使磁场减弱 顺磁性材料-----使磁场略有增强 铁磁性材料------使磁场强烈增强 —铁磁性材料 —亚铁磁性材料 —反铁磁性材料 抗磁性 材料的抗磁性来源于 电子循轨运动时受外 加磁场作用所产生的 抗磁矩。 顺磁性 影响材料抗磁性与顺磁性的因素 (1)惰性气体，固有磁矩为0，在外磁场中只能产生抗磁矩，是典型的抗磁性材料。 (2)绝大多数非金属元素。由于共价键作用，使外层电子被填满，大多数是抗磁性材料，只有氧和石墨是顺磁性材料。 (3)金属元素。 离子+自由电子。 只有轨道未被填满，自旋磁矩未被抵消时，才可能产生较强的顺磁性。 金属元素 例如： Cu，Ag，Au，Cd，Hg等，抗磁性顺磁性，抗磁性材料。 碱金属、 碱土金属(除Be外)顺磁性－自旋电子（＋自由电子）顺磁性的贡献。 稀土金属顺磁性较强，磁化率较大－贡献来源于自旋磁矩。 Ti，V，Cr，Mn等过渡元素，强烈顺磁性，有些合金成为铁磁性。 影响材料抗磁性与顺磁性的因素 影响材料抗磁性与顺磁性的因素 影响材料抗磁性与顺磁性的因素 3.相变及组织转变的影响 相变改变了物质的结构所以改变了磁 性，例如： Fe铁磁→顺磁→抗磁 　　居里温度　（奥氏体） 加工硬化使原子间距↑，密度↓， 磁化阻力减小，使抗磁性减小。 例如 ：Cu 抗磁→(高度加工硬化)顺磁 顺磁→(退火)抗磁。 影响材料抗磁性与顺磁性的因素 4.合金成分与组织的影响(待补充) 当今高磁性材料发展中最突出的钕—铁—硼磁性合， 固溶体----顺---顺，顺—抗，铁—顺，抗—抗，铁----抗，铁---铁等，磁化率较溶质和溶剂有明显的变化。 化合物-----决定于结构、轨道电子和自由电子数的变化。 磁性材料器件及应用 汽车领域? 永磁起动电机?传感器?无刷直流电机 计算机领域? 光驱 存储器 打印机 消费类电子产品领域? 微型马达 扬声器 耳机 麦克风 电器领域? 便携式电动工具电机?家用电器电机 工业自动化领域? 磁耦合器? 伺服电机 工业产品领域? 磁分离器? 磁起重设备 铁磁性材料的磁化曲线 特点: 复杂 1）可逆 磁化阶段 B、M→随H缓慢线性上升,　磁化可逆； 2）不可逆 磁化阶段 B、M→随H快速增大,　μ出现极大值μm，磁化不可逆，非线性 3）饱和磁化阶段 B、 H→Hs μ→μ0，M→Ms. B→Bs. 4）顺磁磁化阶段 磁化曲线比较 抗磁性 ? 0 , ??-10-6 ?=-1，TTc超导体 顺磁性： ? 0，??10-6-10-3 铁磁性： ? 0 ，??103-106 铁磁性 B随H变化规律　 ①oab同磁化曲线； ②减小H,B 沿bc减小,当H=0时,B=Br(剩余磁 感应强度) 这就是铁磁材料的剩磁现象； ③cd想去掉剩磁需加反向磁场.H=-Hc,B=0.Hc 为去掉 剩磁的临界外磁场,称为矫顽力.cd 曲线也称为退磁曲线，从此曲线可得出