材料的磁性-分析

材料的磁性-分析第一页，共八十一页，编辑于2023年，星期一2.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为磁导率第二页，共八十一页，编辑于2023年，星期一二、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和稀土金属第三页，共八十一页，编辑于2023年，星期一3.铁磁体χ»1

铁磁性材料仅四种：

Fe=770℃Co=1115℃Ni=354℃Gd=19℃

χ很大，易退磁的材料是软磁材料

χ很小而难退磁的材料是永磁材料第四页，共八十一页，编辑于2023年，星期一4.亚铁磁体5.反铁磁体第五页，共八十一页，编辑于2023年，星期一三、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)` 第六页，共八十一页，编辑于2023年，星期一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→-Hc第七页，共八十一页，编辑于2023年，星期一<二>、磁滞回线1.Br、Hc

退磁：试样磁化至饱和后，再设法使磁化强度M减小为零，此过程称为退磁。2.Bs

铁磁质在磁化过程中获得的最大磁化强度称为饱和磁化强度（Ms），此时对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度，用Bs表示。第八页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第九页，共八十一页，编辑于2023年，星期一3.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。第十页，共八十一页，编辑于2023年，星期一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第十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期一二、抗磁性（电子的轨道运动）Cu、Ag、Zn、Cd、Hg第十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期一三、顺磁性第十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期一四、金属的抗磁性和顺磁性第十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期一五、影响金属抗磁性和顺磁性的因素〈1〉同素异构第十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期一

χ

A3

α-Fe

γ-FeA4

δ-Fe

t（℃）第十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期一2.温度χ顺=C=第十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期一3.塑性变形、细化晶粒4.合金化第十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第三节铁磁性的物理本质一、铁磁性产生的原因

—（自发磁化理论）自发磁化：是指铁磁性物质的自旋磁矩在无加外磁场条件下自发地取向一致的行为。自发磁化是铁磁性产生的原因（充分条件）自发磁化（小区域）→（各小区域）磁饱和

这些自发磁化的小区域称为磁畴

(080519第二节结束)`第二十页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（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、场第二十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（二）、海森堡（Heisenberg）理论电子交换能Eex=-Acosφ

A-交换积分第二十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（三）铁磁性产生的条件第二十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（三）铁磁性产生的条件1.原子内部要有未填满的电子壳层2.a/r＞3，使A＞0r—未填满的内层电子半径a—原子半径第二十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第二十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期一二、反铁磁性和亚铁磁性﹡反铁磁性的χ＞0但很小

χ亚铁＜χ铁第二十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期一三、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第二十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（一）、电子交换能

Eex（A）第二十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（二）、静磁能Em

（铁磁体在磁场中的能量）第二十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（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]第三十页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第三十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第三十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第三十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（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。第三十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第三十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（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)`

第三十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第三十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第三十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第三十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期一四、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.在弱磁场作用下第四十页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第四十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第四十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期一2.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.应力理论第四十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第四十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期一2.杂质理论

(080522第二节结束)`第四十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第四节影响铁磁性的因素一、温度Tc-居里温度点第四十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第四十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第四十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第四十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第五十页，共八十一页，编辑于2023年，星期一二、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，则促进磁化第五十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第五十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期一三、加工硬化和细化晶粒的影响第五十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期一四、磁场退火（热处理）五、合金成分和组织的影响1.固溶体第五十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第五十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第五十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第五十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期一2.形成化合物3.形成多相合金第五十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第五十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第六十页，共八十一页，编辑于2023年，星期一4.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)`第六十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第六十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第六十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期一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)第六十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第六十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第六十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期一Q=W2BS/RQ=Cbα第六十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第六十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期一2.开路试样的冲击法测量

(针对硬磁材料)第六十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期一ΔΦ=Φ2-Φ1=μ0(HS1-MSS2)-Μ0HS1

=μ0MSS2MS=ΔΦ/

μ0S2Q=WΔΦ/R

(Q=Cbα)ΔΦ=QR/W=RCbα/WMS=RCbα/μ0WS2(MS=Cμα/WS2)第七十页，共八十一页，编辑于2023年，星期一说明: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第七十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期一(二)热磁仪测量法

L1=μVHsinφ1第七十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期一（三）磁秤法(测磁化率χ)第七十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第七十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期一磁秤的用途: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。第七十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期一第六节磁性分析的应用一、铁磁性分