第五章材料的磁学性能--100908.ppt

目 录 5.1 基本磁学性能 教学目标及基本要求 掌握磁性基本表征参数，各类磁性物质的内部相互作用，磁性材料在交变磁场中的磁化过程及宏观磁性。 熟悉磁性材料的动态特性，磁性材料的种类及软磁材料、硬磁材料、磁信息材料的特征。 了解软磁材料、硬磁材料及磁信息材料的应用及发展。 教学重点和难点 （1）磁学基本物理量 （2）磁性材料的种类 （3）磁化曲线和磁滞回线 （4）软磁、硬磁、磁信息材料的特征 思考题 1、名词解释： 磁化强度、磁导率、矫顽力、剩余磁感应强度、饱和磁化强度、磁化率、磁滞损耗、磁畴、趋肤效应。 2、软磁材料、硬磁材料及磁信息材料各有何特性？ 设为气体介质，在标准状况下（0℃，1atm） 据克拉伯龙方程： 由以上两点估计，即可确定 与 的关系： M——H图像 (1) M——H图像 (2) M——H图像 (5) M不随H变化, 饱和 （1）电子轨道磁矩 （2）自旋磁矩 抗磁体: 物质的原子、离子或分子中没有自旋未成对的电子，即它的分子磁矩μm=0。它受到外磁场作用时，内部会产生感应的“分子电流”，相应产生一种与外磁场方向相反的感应磁矩。这种物质称为反磁性物质。 物质的原子、离子或分子中存在自旋未成对的电子，它的电子角动量总和不等于零，分子磁矩μm≠0。这些杂乱取向的分子磁矩在受到外磁场作用时，其方向总是趋向于与外磁场同方向，这种物质称为顺磁性物质。 5.2.5 影响金属抗、顺磁性的因素 反铁磁体内由于原子之间的相互作用使之与铁磁体一样具有磁有序结构，相邻自旋磁矩作反平行排列，大小恰好相抵消，因而不具有固有的自发磁化磁矩，此种性质称为反铁磁性。反铁磁体具有较大的顺磁磁化率，在一定温度TN处存在磁化率的峰值，温度大于TN时反铁磁性消失而成为顺磁体，临界温度TN称为奈耳温度。在奈耳温度TN处，反铁磁体的热胀系数和比热容等均发生突变。许多金属如铁、钴、镍、锰等的氧化物是反铁磁体。 亚铁磁性与反铁磁性具有相同的物理本质，只是亚铁磁体中反平行的自旋磁矩大小不等，因而存在部分抵消不尽的自发磁矩，类似于铁磁体。温度高于某一数值Tc时，亚铁磁体变为顺磁体，Tc称居里温度。铁氧体大都是亚铁磁体。 磁畴壁的种类 相邻磁畴的界限称为磁畴壁，可分为两种，一种为180°磁畴壁，另一种称为90°磁畴。 技术磁化过程，就是外加磁场对磁畴的作用过程，也就是外加磁场把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场方向的过程。它与自发磁化有本质的不同。 一、软磁材料特征值 1、磁导率μ 一般希望μ值越高越好。但μ值高的磁性材料在很低频率时出现自然共振、畴壁共振现象，在高频使用时，将有很大的铁磁共振损耗。要根据磁性材料的应用目的选用材料起始磁导率μi和最大磁导率μm。μi值高的材料μm亦较高，μi值是软磁材料的主要参数之一。 2、品质因数Q值 Q值是损耗角正切的倒数，即 Q=1/tanδ=μ’/μ” 一般用μQ或tanδ/μi来表示材料的质量指标或损耗指标。 3、μ值的温度系数αμ μ值的温度（T2T1）系数αμ可用下式表示： 每磁化一周所消耗的能量正比于磁滞回线的面积，这种能量损失称为磁滞损耗。 按照电磁感应定律，铁磁材料在交变磁场中磁化，材料内磁通量发生变化时，在磁通的周围会产生感应电动势，因铁磁材料是导电物质，感应电动势将在垂直于磁通方向的截面上感应出闭合的涡流电流。由它所引起的焦耳损失称为涡流损耗。提高电阻率可降低涡流损耗。 剩余损耗是指磁滞损耗和涡流损耗外的其他损耗，包括驰豫损耗、畴壁共振损耗和自然共振损耗。 6、矫顽力Hc 软磁材料在对称周期磁化条件下，磁感应强度B=0时所相应的磁化场强度称为矫顽力Hc。 7、饱和磁感应强度Bs 在磁化场足够强的情况下，软磁材料可能达到的最大磁感应强度称为饱和磁感应强度。 8、剩余磁感应强度Br 软磁材料经一定强度的磁场磁化后，再将磁场强度减至零，此时材料内所剩的磁感应强度，称为剩余磁感应强度，通常简称为剩磁Br。Br不仅与材料本身有关，而且与材料的磁