课件13第六章：技术磁化理论1

第六章：技术磁化理论磁性物理学本章学习要点：1、理解畴壁位移、畴壁转动磁化机制以及各种磁化过程中受到的主力作用。2、了解描述各种磁化过程理论。3、能计算静态磁性参数，掌握改善这些参数应遵循的规律、途径。4、理解计算磁化曲线的基本原理，能计算简单的磁化曲线。磁化过程：磁体在外场作用下，从磁中性状态到饱和状态的过程。

技术磁化：在缓慢变化或低频交变磁场中进行磁化。（所考虑的是磁化已经达到稳定状态的问题）获得磁中性状态的方法：交流退磁：无直流磁场，对磁体施加一定强度的交变磁场，并将其振幅逐渐减小到零。热致退磁：将磁体加热到Tc

以上，然后在无H时冷却下来。第一节磁化过程概述一、磁化曲线的基本特征抗磁性、顺次性、反铁磁性的磁化曲线均为一直线。铁磁性、亚铁磁性磁化曲线为复杂函数关系。磁化曲线可分为五个特征区域：1、起始磁化区H很小，可逆磁化过程

M＝χiH

B＝μ0μiH（μi＝1+

χi）2、Rayleigh区仍属弱场范围，其磁化曲线规律经验公式：H起始磁化区陡峭区趋近饱和区Rayleigh区M3、陡峭区中场H范围。M变化很快。是不可逆磁化过程，发生巴克豪森跳跃的急剧变化，其χ

与μ

均很大且达到最大值——又称最大磁导率区。4、趋近饱和磁化区强H，M变化缓慢，逐渐趋于技术磁化饱和。符合趋于饱和定律：5、顺磁磁化区需极高的H，难以达到。在技术磁化中不予考虑。二、磁化过程的磁化机制1、磁化过程大致可以分为四个阶段：(1)、可逆磁化阶段：若H退回到零，其M也趋于零。同时存在：a、畴壁位移（金属软磁材料和μ

较高的铁氧体中以此为主）。b、磁畴磁矩转动（在μ

不高的铁氧体中以此为主）。(2)、不可逆磁化阶段主要指不可逆壁移(3)、磁畴磁矩的转动此时样品内壁移已基本完毕，要使M增加，只有靠磁畴磁矩的转动来实现。一般情况下，可逆与不可逆畴转同时发生与这个阶段。(4)、趋近饱和阶段ΔM很小，M的增加都是由于磁畴磁矩的可逆转动造成的H起始磁化阶段磁畴磁矩转动阶段趋近饱和阶段不可逆磁化阶段M2、反磁化过程磁滞回线铁磁体的不可逆磁化磁滞磁滞回线HMOMr-HC+HCMm6-2可逆壁移磁化过程一、壁移磁化机制在有效场作用下，自发磁化方向接近于H方向的磁畴长大，而与H方向偏离较大的近邻磁畴相应缩小，从而使畴壁发生位置变化。其实质是：在H作用下，磁畴体积发生变化，相当于畴壁位置发生了位移。1800壁位移磁化过程如图：说明H作用下，壁移磁化的物理本质是畴壁内每个磁矩向着H方向逐步地转动1、壁移磁化的动力设单位面积的1800壁，在位移作用下位移Δx。2、壁移的阻力壁移过程中，由铁磁体的内部能量发生变化，将对壁移产生阻力。阻力来源于铁磁体内的不均匀性。①内应力起伏的分布：②成分的起伏分布（如杂质、气孔、非磁性相）壁移时，这些不均匀性引起铁磁体内部能量大小的起伏变化，从而产生阻力。二、应力阻碍畴壁运动的壁移磁化（应力理论）当铁磁体内存在不均匀性的内应力时，壁移时将会在磁体内引起磁弹性能与畴壁能变化。即：壁移磁化处于稳定状态时，动力＝阻力。1、1800壁移磁化方程

Fσ对1800壁移不构成阻力，阻力主要来自于应力起伏引起的畴壁能密度改变。2、900壁移磁化方程设内应力起伏引起的Fσ影响大于Eω，阻力主要来自于磁弹性能的增加。三、含杂理论杂质的作用：杂质的穿孔作用：畴壁位移经过杂质处时，畴壁面积变化引起畴壁能的变化，从而对壁移形成阻力。退磁场作用：壁移时，杂质周围退磁场能发生变化，会形成对壁移的阻力。实际材料中，若杂质尺寸很小且Ms低，则杂质对壁移形成的阻力作用主要为穿孔作用引起的畴壁能变化，故可略去退磁场作用。即：壁移磁化过程中磁位能的降低等于杂质穿孔导致的畴壁能的增加。第三节可逆畴壁位移的起始磁化率精确计算χi

非常复杂，只能在某种程度上作出假定的模型下计算的。但计算结果能反映磁化过程中的物理本质，且与实验现象相符，并能为改善磁材性能指出明确方向。

计算方法是：先从畴壁位移平衡条件δF=0建立磁化方程，再分别得到∂H/∂x与∂MH/∂x，最后由：来计算χi。而单位面积畴壁移动x时，H方向磁化强度增加为：一、应力模型决定的χi

1、180o畴壁位移∴磁化过程中产生的磁化强度为：∴由H→0和ΔH→0相当于磁中性状态γω=极小值。⑵、求S//设畴宽D=l，单位体积内有1/l个畴与畴壁，S//=(1×1)×1/l=1/l∵σ(x)的每个极小值处并不都有180o壁2、90o壁移（采用相同处理）二、含杂理论决定的χi计算过程：先写出含杂理论的χi表达式，再假设一个具体的杂质分布模型来计算。现在考虑求畴壁面积S//：设杂质分布为简单立方点阵，点阵常数为a，杂质为直径为d的球粒。则H=0时，畴壁总面积最小，在杂质中心处Ew最小。H≠0时，畴壁离开中心处，总面积增加，Ew增加。若杂质点阵中一个单胞内壁移x，被杂质穿孔后的畴壁面积为：对于180o壁，由于并非所有杂质处都有畴壁。可见：材料内部存在杂质、气泡或内应力，均会影响到畴壁能的大小变化，导致对壁移产生阻力。由于铁氧体中的不均匀变化比金属磁性材料严重，故铁氧体的μi

一般较金属材料