材料的磁性-分析课件

第二章磁性分析

第一节磁性基本参数及磁性分类一、磁化现象和磁性的基本量1.磁介质与磁矩磁化.磁介质.外磁场强度H0磁介质在H0中引起的附加磁场强度Hˊ磁化强度MM=2.磁感应强度磁导率

M→Hˊ

M=χH

χ-单位体积磁化率

B0=μ0H

μ0称为真空磁导率

B0是磁场在真空中的磁感应强度

B=μ0(H+M)=μ0(1+χ)H=μ0μr=μH

μr为相对磁导率,μ为磁导率二、物质磁性的分类1.抗磁性χ＜0如：Cu，Ag，Au，Hg，ZnBi，Ga，Sb，Sn，In2.顺磁体χ＞0（10-3～10-6）如：所有的碱金属和除Be以外的碱土金属以及奥氏体不锈钢、Pt，Pd和稀土金属4.亚铁磁体5.反铁磁体三、磁化曲线和磁滞回线〈一〉磁化曲线铁磁性材料放入磁场后被磁化的磁化强度及磁场强度和外加磁场强度的关系曲线磁滞回线：铁磁体在交变磁场作用下，磁场交变一周，B-H曲线构成的闭合回线。磁滞效应：磁感应强度的变化落后于磁场强度（H）的变化，这种现象称为磁滞效应。(080519第一节结束)` H→Hs，M→Ms，B→Bs

μa=lim（ΔB/ΔH）称为起始磁导率

H→0时，B→Br；B→0则要求H→-Hc3.磁滞损耗：磁滞回线所包围的面积表示磁化一周时所消耗的功，称为磁滞损耗用Q表示。第二节抗磁性和顺磁性

一、原子本征磁矩原子中电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩构成了原子的固有磁矩，即原子的本征磁矩。电子的循轨运动→电子的轨道磁矩μ电子的自旋磁矩μs=2sμB三、顺磁性四、金属的抗磁性和顺磁性五、影响金属抗磁性和顺磁性的因素〈1〉同素异构2.温度χ顺=C=3.塑性变形、细化晶粒4.合金化（一）、外斯（Weiss）理论“分子场”假说→自发磁化理论“磁畴”假说→技术磁化理论Wess理论包括两个方面畴、场（二）、海森堡（Heisenberg）理论电子交换能Eex=-Acosφ

A-交换积分（三）铁磁性产生的条件二、反铁磁性和亚铁磁性﹡反铁磁性的χ＞0但很小

χ亚铁＜χ铁三、铁磁性物质中各种相互作用能（一）、电子交换能Eex（A）（二）、静磁能Em（二）、静磁能Em

（铁磁体在磁场中的能量）（三）、磁各向异性能EKbcc结构的Fe易磁化方向是[100]难磁化方向是[111]fcc结构的Ni易磁化方向是[111]难磁化方向是[100]hcp结构的Co易磁化方向是[0001]难磁化方向是[1010]（四）、磁致伸缩能Eλ（磁弹性能）概念:铁磁体在磁场中被磁化时，其形状和尺寸都会发生变化，这种现象称为磁致伸缩。λ为磁致伸缩系数λ=ΔL/L，λS为饱和磁致伸缩系数铁磁体在磁化时，若发生磁致伸缩时变形受到限制，则物体内部产生应力，从而使物体内部产生弹性能，称之为磁弹性能。（五）、畴壁能ES畴壁-是原子磁矩方向由一个磁畴方向转到相邻磁畴方向的逐渐转向的一个过渡层，有一定厚度。畴壁具有交换能、磁各向异性能、磁弹性能

(080522第一节结束)`

四、磁畴的形成

E=Eex+Em+Ek+Eλ+Es五、铁磁性的技术磁化（一）定义（二）磁化过程1.在弱磁场作用下2.在强磁场作用下3.在更强磁场作用下(三)、磁滞现象的解释﹡1.应力理论2.杂质理论(080522第二节结束)`第四节影响铁磁性的因素一、温度Tc-居里温度点二、应力的影响应力方向与磁致伸缩系数为正的金属的伸缩同方向时，则促进磁化三、加工硬化和细化晶粒的影响四、磁场退火（热处理）五、合金成分和组织的影响1.固溶体2.形成化合物3.形成多相合金4.钢的组织F，P，S，T，B，Mθ渗碳体TC=210℃χ渗碳体TC=265℃ε渗碳体TC=380℃(080526第一节结束)`第五节铁磁性的测量一、静态磁特性的测量

（材料的直流磁性测量）（一）冲击法1.闭路试样的冲击法测量

(闭路试样的冲击法测量仅适用于软磁材料)Q=W2BS/RQ=Cbα2.开路试样的冲击法测量

(针对硬磁材料)ΔΦ=Φ2-Φ1=μ0(HS1-MSS2)-Μ0HS1

=μ0MSS2MS=ΔΦ/

μ0S2Q=WΔΦ/R

(Q=Cbα)ΔΦ=QR/W=RCbα/WMS=RCbα/μ0WS2(MS=Cμα/WS2)说明:试样长度必须大于50mm,则检流计光点偏移量不受试样长度的影响.优点:1.精度高.2.结构简单,测量方便缺点:不能进行变温转变测量(二)热磁仪测量法

L1=μVHsinφ1（三）磁秤法(测磁化率χ)磁秤的用途:测量顺磁体和抗磁体的磁化率也可测量铁磁性，并且可以连续测量，另外，可对组织变化及相变进行分析研究。第六节