材料性能----磁学性能.ppt

第九章 材料的磁学性能 概述 第一节 磁性基本概念 第二节 铁磁性的宏观表征 第三节 铁磁性的微观理论 第四节 影响铁磁性的因素 第五节 磁性材料及其应用 第六节 磁化曲线和磁滞回线的测量 第一节 磁性基本概念 一 基本磁学量 1、磁场强度、磁感应强度和磁导率 一根通有I（A）直流电的无限长导线，在距导线中心r（m）处产生的磁场强度（H）为 材料在磁场强度为H的外加磁场作用下，会在其内部产生一定的磁通量密度，称为磁感应强度B μ为磁导率 第一节 磁性基本概念 第一节 磁性基本概念 第一节 基本磁学性能 第一节 基本磁学性能 第一节 基本磁学性能 三 抗磁性与顺磁性 材料被磁化后，磁化矢量与外加磁场方向相反的称为抗磁性 材料被磁化后，磁化矢量与外加磁场方向相同的称为顺磁性 磁化曲线 磁化强度与磁场强度之间均呈直线关系 存在磁化可逆性 第一节 基本磁学性能 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 (1) 电子作轨道运动 第一节 基本磁学性能 第一节 基本磁学性能 第二节 铁磁性的宏观表征 第二节 铁磁性的宏观表征 磁滞回线 磁化到饱和磁化状态后．当H＝0时，磁感应强度B并不等于零，而是保留一定大小的数值Br(剩余磁感应强度）， 铁磁金属的剩磁现象。要使B值继续减小，必须加一个反向磁场-H，当H等于一定值Hc时，B=0。Hc为去掉剩磁的临界外磁场，称为矫顽力． 反向磁场继续增大，B将沿着de曲线变化为-Bs． 从-Bs改为正向磁场，随着磁场强度的增大，B沿efgb曲线变化为+Bs 第二节 铁磁性的宏观表征 磁滞效应 磁感应强度的变化总是落后于磁场强度的变化 是铁磁材料的重要特性之一 磁滞效应的存在，磁化一周得到一个闭合回线，称为磁滞回线 磁滞损耗 磁滞回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗 退磁曲线 磁滞回线中，第二象限部分也称为退磁曲线。最大磁能积、隆起度(凸出系数)、回复系数 第二节 铁磁性的宏观表征 动态磁化（交变磁场） 第二节 铁磁性的宏观表征 第二节 铁磁性的宏观表征 形状各向异性与退磁能 自发磁化的概念： 无外磁场的情况下,材料所发生的磁化 金属内部的自发磁化是由于电子间的相互作用产生的 当两个原子相接近时，迫使相邻原子自旋磁矩产生有序排列 第三节 铁磁性的微观理论 自发磁化条件 （1）在A＞0，自旋磁矩同向排列时能量最低（铁磁性） （2）在A＜0，自旋磁矩反向排列时能量最低（反铁磁性） 原子内层电子交互作用其积分常数A＞0，使彼此的自旋磁矩同向排列形成自发磁化 铁、钴、镍因其交换积分常数A具有较大的正值，有较强的自发磁化倾向 稀土元素常温下为顺磁性 磁畴形成过程 磁畴结构受到交换能、各向异性能、磁弹性能、畴壁能和退磁能的影响，平衡状态时结构，其能量总和最小。 铁磁物质中的磁矩同向排列结果形成了一个磁畴，造成很大的退磁能 （a：交换能和各向异性能最小） 退磁能增加，必然要限制自旋磁矩的同向排列，若晶体分为两个反向磁化区(磁畴)，可使退磁能大大降低（b） 封闭磁畴时，可使退磁能降为零 （c） 闭合磁畴的出现，一方面使退磁能下降为零，另一方面由于闭合磁畴和基本磁畴的磁化方向不同，产生一定的磁致伸缩能（磁畴越大，伸缩能越大）封闭式磁畴结构需要由较小的磁畴构成，弹性能才可能更低（d） 技术磁化的微观机制 畴壁迁移+磁畴旋转 第四节 铁磁性的影响因素 第四节 铁磁性的影响因素 第四节 铁磁性的影响因素 第四节 铁磁性的影响因素 第四节 铁磁性的影响因素 第四节 铁磁性的影响因素 第四节 铁磁性的影响因素 用途：发电机、电动机、变压器、电磁铁、各类继电器与电感、电抗器的铁心；磁头与磁记录介质；计算机磁心等。 要求：高的饱和磁感应强度、高的最大磁导率、高的居里温度和低的损耗。 第二节 铁磁性的宏观表征 磁化曲线随几何尺寸的不同而不同的现象称为铁磁体的形状各向异性，是由退磁场引起的。 试样在内部和外部存在外加磁场的同时，还存在由于物体表面上的表面磁荷所形成的附加磁场，此附加磁场与磁化方向相反，称为退磁场。 退磁场作用在铁磁体上的单位体积的能量称为退磁能，可表示为： 第三节 铁磁性的微观理论 铁磁材料的磁化特性： 1、磁化曲线非线性 2、存在