無機材料物理性能第5講課件

無機材料的磁學性能無機材料的磁學性能物質(zhì)的磁性磁疇與磁滯回線鐵氧體的磁性與結(jié)構(gòu)磁性材料物質(zhì)的磁性物質(zhì)的磁性磁矩在磁場中所受到的作用力在均勻磁場中，磁矩受到磁場作用的力矩為了求得磁矩在磁場中所受的力，對一維情況可以寫出:磁矩是表征磁性體磁性大小的物理量。磁感應強度B：外磁場作用下，材料內(nèi)部的磁通量密度T或Wb/m2

物質(zhì)的磁性磁化強度M:外磁場H作用下，材料內(nèi)部磁矩延外磁場方向排列而使磁場強化的量（A/m）。其數(shù)值為：“單位體積內(nèi)感生磁矩的大小”稱為磁化率或磁化系數(shù)

磁導率

材料特性常數(shù)，單位外磁場強度下，材料內(nèi)部的磁通量密度（H/m）。相對磁導率μx：μx=μ/μo電子的磁矩電子磁矩由電子的軌道磁矩和自旋磁矩組成物質(zhì)的磁性不是由電子的軌道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起孤立原子的磁矩決定于原子的結(jié)構(gòu)某些元素具有各層都充滿電子的原子結(jié)構(gòu)，其電子磁矩相互抵消，因而不顯磁性物質(zhì)磁性的本質(zhì)磁介質(zhì)的磁導率順磁性抗磁性物質(zhì)（μx－1）/10－6物質(zhì)（1-μx）/10－6氧（1大氣壓）1.9氫0.063鋁23銅8.8鉑360巖鹽12.6

鉍176

常用鐵磁性物質(zhì)、鐵氧體的磁性能物質(zhì)μ0（起始）居里溫度Fe1501043Ni110627Fe3O470858NiFe2O410858Mn0.65Zn0.35Fe2O41500400磁性的分類順磁性無外加磁場時，原子無規(guī)則熱振動，無宏觀磁性；有外加磁場時，原子磁矩旋轉(zhuǎn)，延外磁場擇優(yōu)取向，顯示出極弱的磁性。順磁性物質(zhì)的磁性除了與H有關外，還依賴于溫度，其磁化率與絕對溫度成反比順磁性物質(zhì)的磁化率一般也很小，室溫下約為10-5過渡元素、稀土元素、鋼系元素，還有鋁鉑等金屬，都屬于順磁物質(zhì)一般：抗磁性與順磁性被認為沒有磁性，原因：依賴外磁場且磁化率極小磁性的分類鐵磁性有一類物質(zhì)如Fe,Co,Ni，室溫下磁化率可達10-3數(shù)量級，這類物質(zhì)的磁性稱為鐵磁性鐵磁性物質(zhì)即使在較弱的磁場內(nèi)，也可得到極高的磁化強度，而且當外磁場移去后，仍可保留極強的磁性。無外磁場時，磁疇無序取向，M總=0外磁場作用下，磁疇沿外磁場取向，M總很大與順磁性的最大區(qū)別：后者不會自發(fā)磁化形成磁疇飽和磁化強度：鐵磁材料能達到的最大磁化強度Ms磁性的分類鐵磁性鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現(xiàn)出來，超過這一溫度，鐵磁性消失。這一溫度稱為居里點其磁化率與溫度的關系服從居里——外斯定律

HMFe,Co,Ni,Gd,Tb,Dy,等元素及其合金、金屬間化合物。FeSi,NiFe,CoFe,SmCo,NdFeB,CoCr等各種鐵氧體系材料（Te,Go,Ni氧化物）Fe,Co等與重稀土類金屬形成金屬間化合物（TbFe等)O2,Pt,Rh,Pd等，第一主族（Li,Na,K等），第二主族(Be,Mg,Ca),NaCl,KCl的F中心Cr,Mn,Nd,Sm,Eu等3d過渡元素或稀土元素，還有MnO、MnF2等合金、化合物等。MMMHHH鐵氧體的磁性與結(jié)構(gòu)鐵氧體是含鐵酸鹽的陶瓷磁性材料鐵氧體與鐵磁性物質(zhì)的異同鐵氧體的分類，有尖晶石型、石榴石型、磁鉛石型、鈣鈦礦型、鈦鐵礦型和鎢青銅型等6種鐵氧體的磁性與結(jié)構(gòu)尖晶石型鐵氧體所有的亞鐵磁性尖晶石幾乎都是反型的陽離子出現(xiàn)于反型的程度，取決于熱處理條件錳鐵氧體約為80％正型尖晶石，這種離子分布隨熱處理變化不大鐵氧體磁性材料：反尖晶石結(jié)構(gòu)M2+---Ni2+、Co2+、Cu2+,亦可是Mn、Mg混合亞鐵磁性由于鐵氧體內(nèi)總是含有兩種或兩種以上的陽離子，這些離子各具有大小不等的磁矩，反向占位的離子數(shù)目也不相同，因此晶體內(nèi)由于磁矩的反平行取向而導致的抵消作用通常并不一定會使磁性完全消失而變成反鐵磁體，往往保留了剩余磁矩，表現(xiàn)出一定的鐵磁性，這稱為亞鐵磁性或鐵氧體磁性。石榴石型鐵氧體稀土石榴石也具有重要的磁性能，其通式為：式中M為稀土離子或釔離子，都是三價。

磁鉛石型鐵氧體磁鉛石型鐵氧體的結(jié)構(gòu)與天然的磁鉛石相同，屬六方晶系，結(jié)構(gòu)比較復雜。磁疇右圖表示磁疇壁的移動和磁疇的磁化矢量的轉(zhuǎn)向及其在磁化曲線上起作用的范圍磁疇磁滯回線圖中Br稱為剩余磁感應強度（剩磁）。為了消除剩磁，需加反向磁場Hc。Hc稱為矯頑磁場強度，亦稱“矯頑力”。加Hc后，磁體內(nèi)B=0。鐵氧體磁性材料軟磁材料(SoftMagneticMaterials)

磁材料適合于交變磁場的器件，如變壓器的鐵芯，這時，鐵芯的發(fā)熱量少。此外，還可用于電機和開關器件（磁導體）鐵氧體磁性材料硬磁材料的磁滯回線寬肥，它具有高的剩磁，高矯