無機(jī)材料物理性能第5講課件

無機(jī)材料的磁學(xué)性能無機(jī)材料的磁學(xué)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(chǎng)中所受到的作用力在均勻磁場(chǎng)中，磁矩受到磁場(chǎng)作用的力矩為了求得磁矩在磁場(chǎng)中所受的力，對(duì)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(yīng)強(qiáng)度B：外磁場(chǎng)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(qiáng)度M:外磁場(chǎng)H作用下，材料內(nèi)部磁矩延外磁場(chǎng)方向排列而使磁場(chǎng)強(qiáng)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(dǎo)率

材料特性常數(shù)，單位外磁場(chǎng)強(qiáng)度下，材料內(nèi)部的磁通量密度（H/m）。相對(duì)磁導(dǎo)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(dǎo)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(chǎng)時(shí)，原子無規(guī)則熱振動(dòng)，無宏觀磁性；有外加磁場(chǎng)時(shí)，原子磁矩旋轉(zhuǎn)，延外磁場(chǎng)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(guān)外，還依賴于溫度，其磁化率與絕對(duì)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(rèn)為沒有磁性，原因：依賴外磁場(chǎng)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(dá)10-3數(shù)量級(jí)，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(chǎng)內(nèi)，也可得到極高的磁化強(qiáng)度，而且當(dāng)外磁場(chǎng)移去后，仍可保留極強(qiáng)的磁性。無外磁場(chǎng)時(shí)，磁疇無序取向，M總=0外磁場(chǎng)作用下，磁疇沿外磁場(chǎng)取向，M總很大與順磁性的最大區(qū)別：后者不會(huì)自發(fā)磁化形成磁疇飽和磁化強(qiáng)度：鐵磁材料能達(dá)到的最大磁化強(qiáng)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(diǎn)其磁化率與溫度的關(guān)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?xiàng)l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(dǎo)致的抵消作用通常并不一定會(huì)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(jià)。

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(fù)雜。磁疇右圖表示磁疇壁的移動(dòng)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(yīng)強(qiáng)度（剩磁）。為了消除剩磁，需加反向磁場(chǎng)Hc。Hc稱為矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)的器件，如變壓器的鐵芯，這時(shí)，鐵芯的發(fā)熱量少。此外，還可用于電機(jī)和開關(guān)器件（磁導(dǎo)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