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磁性物理 感生磁各向异性
* 1、磁退火效应: Fe-Ni合金在外磁场下退火(缓慢冷却) 在Fe-Ni合金系中,富镍相(21.5wt%Fe)有高导磁率,称坡莫合金。 只有高温下淬火,才能得到高磁导率。 中等温度缓慢退火,大大降低磁导率(大多数磁性合金退火提高磁导率) 第二节、感生磁各向异性 平行于磁场方向 垂直磁场方向 无磁场 Ni3Fe合金不同退火速度,K1的变化 2、机理: ( 1 )超晶格的形成:有序相的产生导致各向异性的消失, 有序-无序转变温度大约4900C。 ( 2 )方向有序-原子对模型: 近角观察到完全有序态时,感生各向异性反而趋于消失。因此试图用方向有序来解释。假定铁镍合金中有各向异性分布的Ni-Ni ,Fe-Fe 和Ni-Fe原子对,而且Ni-Fe原子对的键长短。这样方向有序引起晶格畸变,通过磁弹性能产生感生各向异性。 无序 完全有序 方向有序 ( 3 )Kaya 假设,有序化是通过不同体积的有序相的长大来进行 并且用笫二相的形状各向异性解释了这种感生各向异性。 设第二相磁化强度为Is’ ,不同于基体Is 。退磁因子Nz( Nz1/3 ), 不管Is’相对于Is有多大,这种感生各向异性的易轴总是在磁场退火的磁场方向。?为第二相的体积分数。( AlNiCo5 ) 静磁能表示为 以上几种模型可以帮助了解磁场退火效应。 (4) 单原子模型 例如最常见的在铁中加入微量的碳原子,碳原子不是替代铁原子晶格位置,而是在间隙位置。在磁场作用下,由于磁致伸缩碳原子将处在能量最低的位置,而感生出各向异性。 ? ? ? Fe C x y z z C y + + + + - - - - I Hd 1、退磁场与磁化强度成正比 N为退磁因子,决定于样品的形状。 长而细的棒N=0, 粗而短的棒N很大。 第三节 形状各向异性 退磁能为 例如,对x方向的细长针形:Nx=0,Ny=Nz=1/2 x y z z y x 对非球形样品,各个方向的退磁场不一样,导致各方向磁性能量不一样。设样品在x,y,z方向的退磁场系数为Nx , Ny , Nz ,退磁场为 单轴各向异性的表达式:EA=Kusin2? ,与Ed比较得: 对于薄板(xy面),退磁场系数:Nz=1 ,Nx=Ny=0 ?=0 ,垂直x-y面,能量最高;? =?/2 ,平行x-y面时能量最低。因而面内磁化是最容易的方向。如果Is比较小时,垂直和面内退磁能的差也比较小。 利用形状各向异性的一个典型例子就是AlNiCo5永磁合金。该合金除了Fe以外,含有Al,Ni和Co 。在13000C以上是体心立方结构的均匀固溶体,但在9000C以下,脱溶成两相。通过磁场冷却,感生出一种易轴平行于冷却时所加磁场方向的各向异性。由电镜照片看到针状脱溶物,针状相是含较多Fe和Co的强铁磁相,基体是含较多Al和Ni的弱磁相。 其中Is与I’s分别为基体和析出相的饱和磁化强度,?为析出颗粒的体积分数,Nz是单个弧立析出粒子沿长轴方向的退磁因子。这种脱溶称为斯皮诺答尔( spinodal )分解。
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