磁性材料 第1章 物质磁性概述.pptVIP

一. 物质磁性的分类 1. 抗磁性（Diamagnetism) 2. 顺磁性（Paramagnetism） 3. 铁磁性（Ferromagnetism) 4. 反铁磁性（Antiferromagnetism) 5. 亚铁磁性（Ferrimagnetism) 铁磁性和亚铁磁性的宏观区别 五种主要磁性的原子磁距分布特点 小结 6. 螺旋型磁结构(Helimagnetism) 7. 超顺磁性（Superparamagnetism） 8. 散磁性 9. 其它 各种磁性的磁化曲线特征 1. 退磁状态和退磁方法 2.磁化曲线 铁磁体的磁化过程 3. 磁滞回线 4. 饱和磁化强度-温度关系，居里温度 5. 磁能积 6. 静磁能 7. 强磁材料按组成与结构的分类 8. 强磁材料的应用 （BH）max 硬磁的重要参量 反铁磁性是1936年首先由法国科学家Neel从理论上预言、1938年发现，1949年被中子实验证实的，它的基本特征是存在一个磁性转变温度，在此点磁化率温度关系出现峰值。 弱磁！ （见应用磁学P9） 文献中也常绘成磁化率倒数和温度关系： 铁磁性 低温下表现为反铁磁性的物质，超过磁性转变温度（一般称作Neel温度）后变为顺磁性的，其磁化率温度关系服从居里-外斯定律： 注意与铁磁性的区别！ 磁化率表现复杂 Tp Tp?TC 反铁磁物质主要是一些过渡族元素的氧化物、卤化物、硫化物， 如： FeO, MnO, NiO, CoO, Cr2O3, FeCl2, FeF2, MnF2, FeS, MnS 右图是1938 年测到的MnO磁化率温度曲线，它是被发现的第一个反铁磁物质，转变温度 122K。 该表取自Kittel 书2005中文版p236，从中看出反铁磁物质的转变温度一般较低，只能在低温下才观察到反铁磁性。 Tp 人类最早发现和利用的强磁性物质天然磁石Fe3O4就是亚铁磁性物质，上世纪30～40年代开始在此基础上人工合成了一些具有亚铁磁性的氧化物，但其宏观磁性质和铁磁物质相似，很长时间以来，人们并未意识到它的特殊性，1948 年 Neel在反铁磁理论的基础上创建了亚铁磁性理论后，人们才认识到这类物质的特殊性，在磁结构的本质上它和反铁磁物质相似，但宏观表现上却更接近于铁磁物质。对这类材料的研究和利用克服了金属铁磁材料电阻率低的缺点，极大地推动了磁性材料在高频和微波领域中的应用，成为今日磁性材料用于信息技术的主体。 强磁！ 磁化率倒数和温度关系 饱和磁化强度温度关系 亚铁磁物质的磁化率和磁化强度一般比铁磁物质低，但其电阻率一般要高的多。 亚铁磁物质主要是一些人工合成的含过渡族元素和稀土元素的某些特定结构的氧化物，例如： 尖晶石结构：Fe3O4, MnFe2O4, CoFe2O4 石榴石结构：A3Fe5O12, (A=Y,Sm,Gd,Dy,Ho,Er,Yb ) 磁铅石结构：BaFe12O19, PbFe12O19, SrFe12O19, 钙钛矿结构：LaFeO3, 1. 把晶体中的磁性归为五类并分析出它们的起因是人类对物质磁性认识的一次飞跃，1950年前后出版了第一批以解释五种磁性起因为主的现代磁学理论专著，标志着磁学成为一个独立完整的学科。它极大地推动了20世纪后半叶磁性材料的基础研究和开发利用。50年后的今天，我们不但对上述五种磁性有了更深入的认识，而且发现了一些新的磁结构。 2. 严格说来上面的分类是针对物质磁性质进行的，同一物质在不同的温度区域可以呈现出不同的磁类型，而且与其晶体结构有密切关系：例如室温附近的金属铁为铁磁性，超过居里温度（1040 K）后变为顺磁性，它受到高于1.5×1010 Pa的高压时，其结构从bcc变为hcp,磁性变为非铁磁性。我们只可以说常温常压下铁是铁磁性物质。 上面几种磁有序结构，都是共线的，或平行，或反平行。20世纪70年代后，主要在稀土金属和合金里发现了一些非共线结构，在微粉和纳米磁性材料里，在非晶材料里，也都发现了一些新的结构类型，它们极大地丰富了我们对物质磁性的认识。 20世纪70年代后，随着稀土元素的研究和观测技术的提高，人们又在晶状材料中发现了很多非共线的磁结构，即在这些材料的不同原子层中的原子磁矩或在原子层平面内、或在与原子平面成一定角度的锥面内，以一定的旋转角度做螺旋式排列（见下页图）产生平面螺旋磁性或锥面螺旋磁性，通称螺旋型磁结构。虽然在磁性结构上，它和铁磁性、反铁磁性有所不同，但其宏观表现上是相似的。 例如：Gd：T 221K, 是平面型简单铁磁性。