第3章技术磁化1

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1、第3章 技术磁化磁性材料中的基本现象；磁畴结构；技术磁化；动态磁化 磁各向异性 磁致伸缩本节将要讲述的主要内容：磁体在不同方向上具有不同的磁特性，这种现象称为磁各向异性材料磁化时尺寸形状发生变化的现象，称为磁致伸缩3.1 磁性材料中的基本磁现象材料沿不同方向磁化的难易程度不同材料沿不同方向磁化的难易程度不同易磁化轴100难磁化轴111铁单晶磁化曲线3.1.1磁各向异性镍单晶磁化曲线易磁化轴111难磁化轴100钴单晶磁化曲线易磁化轴0001难磁化轴1010铁磁体由磁中性磁化到饱和需要作一定的功：00MWHdM沿不同方向磁化所作的功不同，所需的磁化能也不同，这种与磁化方向有关的能量称为磁各向异性能

2、磁各向异性能磁各向异性可分为五类：磁各向异性可分为五类：磁晶各向异性磁形状各向异性磁应力各向异性感生磁各向异性交换磁各向异性结晶磁体的磁化与晶轴有关的特性沿不同方向的磁化与磁体积和形状有关的特性磁化方向与应力方向有关的特性在材料制备或处理过程中形成的一种磁各向异性与磁矩的交换作用有关的磁各向异性磁晶各向异性能磁晶各向异性能22222222211223312123()KEKK 2412sinsinKUUEKK立方晶系六角晶系立方晶系的磁晶各向异性数，是材料的磁特性的重要参数之一磁晶各向异性常数晶体的易磁化轴或难磁化轴是随着各向异性常数K1和K2的相对大小及其符号的变化而变化的。111100100

3、110110111最难100111110100111110较难110110111111100100易 至+ 至-至9K1至- K1至-9K1+至- K1K2+K19494194K194K19 K19 K表表 立方晶体的各向异性与立方晶体的各向异性与K1和和K2的关系的关系磁晶各向异性等效场磁晶各向异性等效场对主轴型六角晶体，其磁晶各向异性场对立方晶体，易磁化方向不同，其磁晶各向异性等效场也不同。易磁轴为100方向，易磁轴为111方向，SUKMKH012SKMKH012SKMKH0134磁晶各向异性随温度的变化关系Fe的磁晶各向异性常数随温度变化Ni的磁晶各向异性常数随温度变化磁晶各向异性随温度

4、的变化关系Co的晶体各向异性常数随温度的变化磁晶各向异性机制磁各向异性的微观机构是与电子自旋和轨道的相互耦合作用以及晶体电场效应有关的分布在晶格上的原子或离子，由于受到近邻原子的静电性质的晶体电场作用，导致了电子轨道的“冻结”，使其电子轨道失去了自由状态时的在空间的各向同性，特别是当电子云的分布变为各向异性的形状时，再通过电子自旋和轨道之间的磁相互耦合作用，就导致了电子自旋取向的各向异性磁晶各向异性机制如图示：由于S-L相互耦合作用使非球形对称的电子云分布随自旋取向而变化，因而导致了波函数交叠程度及交换作用依赖于自旋取向，因此产生了各向异性的交换作用。退火产生的感生磁各向异性退火产生的感生磁各

5、向异性21.5%Fe-Ni合金磁化曲线：A：纵向磁场冷却B：冷却时无磁场C：在垂直或圆磁场中冷却该片材具有大的单轴磁各向异性，其易磁化轴位于片材面内，垂直于冷轧方向轧制产生的感生磁各向异性轧制产生的感生磁各向异性图为恒磁导率铁镍钴合金的磁化曲线和磁畴结构平行于轧制方向的磁化完全通过磁畴转动来实现，为线性磁化曲线磁性材料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微小的变化，这种现象称为磁致伸缩磁致伸缩有三种表现：沿着外磁场方向尺寸的相对变化称为纵向磁致伸缩；垂直于外磁场方向尺寸的相对变化称为横向磁致伸缩；磁体体积的相对变化称为体积磁致伸缩。线性磁致伸缩，重点重点体积磁致伸缩量很小，通常被忽略3.1

6、.2 磁致伸缩S/ l l 磁致伸缩系数：磁致伸缩系数：磁致伸缩的大小与外磁场强度有关 饱和磁致伸缩系数0 ：正磁致伸缩，如铁0 ：负磁致伸缩，如镍SSS立方晶系或六方晶系单晶在任意磁化方向的立方晶系或六方晶系单晶在任意磁化方向的 （见书见书P66 P67）S实例：磁致伸缩产生的机制磁致伸缩产生的机制原子或离子的自旋与轨道的耦合作用而产生。 磁畴成因 畴壁结构 畴壁类型 磁畴结构本节将要讲述的主要内容：本节将要讲述的主要内容：3.2 磁畴结构 磁畴磁畴 铁铁磁体能量磁体能量 =退磁场能 +交换能 +磁各向异性能+磁场能存在外磁场时+磁弹性能存在外应力时磁畴成因磁畴成因稳定的磁结构要求：总能量最