《南昌大学材料性能学重点第三章材料磁学性能.docVIP

第三章 材料磁学性能 摘要：本章将论述材料磁性产生的机理；材料底顺磁性，抗磁性；材料磁学性能系数及其相互关系；铁磁性及物理本质；技术磁化。 具体内容安排如下： 第一节 磁性及物理本质 掌握电子自旋磁矩、电子轨道磁矩、原子磁矩、分子磁矩；磁化强度、磁感应强度、磁化率磁导率的基本概念及相互关系。理解物质磁性的分类方法及磁性类型。 第二节 顺磁性与抗磁性 理解顺磁性和抗磁性的机理和影响因素。 第三节 铁磁性及物理本质 理解磁化曲线的三个阶段特点；理解磁滞回线的特征；掌握自发磁化理论－外斯假说；理解温度对磁性的影响。 第四节 铁磁性内能 磁性的三大特点：磁各向异性；磁滞伸缩；磁形状各向异性。磁体具有磁各向异性能；磁弹性能；磁各向异性能。 第五节 磁畴及磁畴结构 理解磁畴是如何形成的、磁畴的结构以及内部的本质问题。 第六节 技术磁化 理解技术磁化三个阶段及其机理分析；理解杂质、气孔对磁化有何影响。 第七节 影响金属及合金因素 介绍了影响金属磁性的因素，重点分析温度、应力、热处理对磁性的影响。 前沿课题和讨论 让学生了解磁性在生活中的应用，提高学生兴趣。包括永磁材料、磁致冷材料、磁记录材料。 （共12个学时） 第一节 磁性及其物理本质 一、原子的本征磁矩 在磁场中放入一种物质，会使物质所占有的空间磁场发上改变，有的使空间磁性增强，（例如Fe）：有的使空间磁性减弱（Cu）；根据物质磁化后对磁场的影响，把物质分为三类：使磁场减弱的物质称为抗磁物质；使磁场增强的物质称为顺磁性物质；使磁场强烈增加的物质称为铁磁性物质。㈠原子的磁性 任何物质都是有于原子构成的，原子又是带正电的原子核与带负电的电子构成。电子绕原子核作循轨运动产生磁矩。同时在自族运动时也会产生磁矩。 轨道磁矩 L为轨道角动量，e为单位电荷，h为普郎克常数，m为电子质量，c为光速。 电子的自旋磁矩 由于电子的自旋运动而产生的磁矩称为自旋磁矩。 为自旋角动量，为波尔磁子。 *原子核也是有磁矩的，不过它的磁矩很小，仅为电子磁矩的，可忽略不计。 ③物质的磁性，L原子磁矩。 电子磁矩是电子的轨道磁矩和自旋磁矩之和。原子磁矩是所有的电子磁矩之和。 当原子中的一 个电子层已经排满时，这个层电子的磁矩的总和就等于0，若一 个原子的电子层未被排满，这时电子磁矩的总和就不为零，原子就有了磁矩了。 分子磁矩是各原子磁矩之和。 二、 磁性的基本参数及其性质。 物质没有外加磁场，各磁矩取向为无序状态，自旋磁矩和轨道磁矩之和为零，物质不表现出磁性。当物体加上外磁场后，物质磁矩受磁场作用而转向外场方向，就表现出磁性了。磁性的强弱用磁矩表述。 ⑴ 磁矩 物体内所有自旋磁矩，轨道磁矩和附加磁矩之和。 ⑵ 磁化强度（I），或M 单位体积德磁矩称为磁化强度（单位安·米-1） ⑶ 磁化率(X) X的大小反映了物质磁化的难易程度. X A每摩尔的磁化率；XV单位体积的磁化率；Xg,每克物质的磁化率； v为摩尔体积, A为原子量.} X可正可负, X为正是顺磁性物质, X为负为抗磁性物质. ⑷ 磁感应强度(B) 变化后的总磁场为B, B为磁感应强度,物质磁化后引起的磁场变化为 为变化前的磁场. 为附加磁场强度. 为真空磁导率. 令为相对磁导率， ⑸ 相对磁导率 ， 三、磁化率与物质磁性分类. 磁矩（I，M）M=有三种表达形式 为摩尔磁化率，为单位体积的磁化率问每克物质的磁化率。根据磁化率符号与大小，可以把物质的词性氛围五类 1、抗磁体 为很小，且，根据抗磁体与温度关系，把抗磁体分为 “经典”抗磁体，不随T变化，如铜、银、汞。 反常抗磁体，随T变化，如等。 2、顺磁体 X0，约为，很小，根据X与T的关系，顺磁体可分为： 正常顺磁体：X与T成反比关系。 X与T无关系的顺磁体，如锂、钾、铷等。 3、反铁磁体 X为很小的正数。 4、铁磁体 X很大，在数量级，X随外磁场大小而变化，在H不大时，X很大，能产生很大的M，故铁磁体在磁场中强烈被磁化。 5、亚铁磁体 X小，例如磁铁矿等。 第二节 顺磁性与抗磁性 抗磁性. 原子的磁矩取决与未填满的电子的自旋磁矩和轨道磁矩。对于电子壳层填满的原子，虽然其轨道磁矩和自旋磁矩的总和为0，但在外磁场条件下，也会显示出磁矩来，这是由于电子的循轨运道在外磁场的作用下产生了抗磁磁矩（△P）的缘故。 两个电子，其循轨运动方向相反，且与H垂直。 在无外加磁场时，电子的循轨运动相当于一个不形