磁性材料第6章技術(shù)磁化理論-磁性材料.ppt

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1、第二章技術(shù)磁化理論第1節(jié)技術(shù)磁化過程2節(jié)反磁化過程第2節(jié)靜態(tài)磁參數(shù)分析Weiss分子場假說——自旋交換作用導致磁性體內(nèi)部存在分子場，從而產(chǎn)生自發(fā)磁化（MS~T關(guān)系，以及居里點的存在）在未受外磁場作用時為什么絕大多數(shù)鐵磁體不顯示宏觀磁性呢？——磁疇假說磁疇的概述：寬度約為10-3cm，包含1014個磁性原子（從微觀和宏觀兩種角度認識磁疇）Introduce磁疇結(jié)構(gòu)：磁疇的大小、形狀以及它們在鐵磁體內(nèi)的排布方式。研究磁疇結(jié)構(gòu)的形式及其在外磁場中的變化是磁學的重要內(nèi)容之一（1）了解鐵磁體內(nèi)部自發(fā)磁化的分布；（2）為研究磁化過程提供理論依據(jù)鐵磁體為什么形成磁疇？磁疇的尺寸和

2、結(jié)構(gòu)與哪些因素有關(guān)？所有這一切都是由鐵磁體系統(tǒng)內(nèi)的總自由能等于極小值所決定的。具體而言，鐵磁體磁疇結(jié)構(gòu)的形成以及磁化過程中磁化曲線、磁滯回線上的每一點都代表鐵磁體的平衡狀態(tài)，而從熱力學的觀點來看，在平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)的總自由能等于極小值第1節(jié)技術(shù)磁化TechnicalMagnetization鐵磁性物質(zhì)的基本特征：（1）、鐵磁性物質(zhì)內(nèi)存在按磁疇分布的自發(fā)磁化（2）、鐵磁性物質(zhì)的磁化率?很大（3）、鐵磁性物質(zhì)的磁化強度與磁化磁場強度之間不是單值函數(shù)關(guān)系，顯示磁滯現(xiàn)象，具有剩余磁化強度，其磁化率都是磁場強度的函數(shù)（4）、鐵磁性物質(zhì)有一個磁性轉(zhuǎn)變溫度-居里溫度TC（5）、鐵

3、磁性物質(zhì)在磁化過程中，表現(xiàn)為磁晶各向異性和磁致伸縮現(xiàn)象一、磁化過程概述(Generalofmagnetizingprocess)1、一些基本概念：磁化過程：指處于磁中性狀態(tài)的強磁性體在外磁場的作用下，其磁化狀態(tài)隨外磁場發(fā)生變化的過程，分為靜態(tài)磁化過程和動態(tài)磁化過程當磁場作準靜態(tài)變化時，稱為靜態(tài)磁化過程（又分為技術(shù)磁化和內(nèi)稟磁化）；當磁場作動態(tài)變化時，稱為動態(tài)磁化過程技術(shù)磁化：指施加準靜態(tài)變化磁場于強磁體，使其自發(fā)磁化的方向通過磁化矢量M的轉(zhuǎn)動或磁疇移動而指向磁場方向的過程2、磁化曲線的基本特征：鐵磁性、亞鐵磁性磁化曲線為復雜函數(shù)關(guān)系H起始磁化區(qū)陡峭區(qū)趨近飽和區(qū)Ray

4、leigh區(qū)M順磁磁化區(qū)強磁體的磁化曲線可分為五個特征區(qū)域：（1）、起始磁化區(qū)（可逆磁化區(qū)域）M＝?iHB＝?0?iH（?i＝1+?i）（2）、Rayleigh區(qū)：仍屬弱場范圍，其磁化曲線規(guī)律經(jīng)驗公式：（3）、陡峭區(qū)中等場H范圍，M變化很快。特點是不可逆磁化過程，發(fā)生巴克豪森跳躍的急劇變化，其?與?均很大且達到最大值——又稱最大磁導率區(qū)（4）、趨近飽和磁化區(qū)較強H，M變化緩慢，逐漸趨于技術(shù)磁化飽和。符合趨于飽和定律：其中a、b與材料形狀有關(guān)（5）、順磁磁化區(qū)需極高的H，難以達到。在技術(shù)磁化中不予考慮3、磁化過程的磁化機制：若磁體被磁化，則沿外磁場強度H上的磁化強度M

5、H可以表示為：當外磁場強度H發(fā)生微小的變化ΔH，則相應的磁化強度的改變ΔMH可表示為：疇壁位移磁化過程磁疇轉(zhuǎn)動磁化過程順磁磁化過程即技術(shù)磁化過程為疇壁位移和磁疇轉(zhuǎn)動兩種基本磁化機制強磁性材料被磁化，實質(zhì)上是材料受外磁場H的作用，其內(nèi)部的磁疇結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，也即是磁體內(nèi)部總能量的平衡分布重新調(diào)整過程技術(shù)磁化過程大致可以分為三個階段：（i）、可逆疇壁位移磁化階段（弱場范圍內(nèi)）：若H退回到零，其M也趨于零。（多見于金屬軟磁材料和磁導率?較高的鐵氧體中）（ii）、不可逆疇壁位移磁化階段（中等磁場范圍內(nèi)）即有Barkhausenjumps發(fā)生（iii）、磁疇磁矩的轉(zhuǎn)動磁化階段（

6、較強磁場范圍內(nèi)）此時樣品內(nèi)疇壁位移已基本完畢，要使M增加，只有靠磁疇磁矩的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。一般情況下，可逆與不可逆磁疇轉(zhuǎn)動同時發(fā)生于這個階段第2節(jié)反磁化過程ReversalofMagnetizingProcess一、概述反磁化過程：鐵磁體從一個方向飽和磁化狀態(tài)變?yōu)橄喾捶较虻募夹g(shù)飽和磁化狀態(tài)的過程；主要特征——磁滯現(xiàn)象（磁化強度M隨H變化中出現(xiàn)滯后的現(xiàn)象）——來自于不可逆磁化過程實驗證明，一般的磁性材料除在極低的磁場或極高磁場以外，在不同大小的磁場作用下反復磁化均可得到相應的磁致回線，而其中最大的回線就是飽和磁滯回線（Hc、Mr）與磁化過程一樣，反磁化中也存在可逆與不可逆

7、磁化過程反磁化過程中，磁滯形成的根本原因主要由于鐵磁體內(nèi)存在應力起伏、雜質(zhì)以及廣義磁各向異性引起不可逆磁化過程；所以磁滯與反磁化過程中的阻力分布有密切的關(guān)系；磁滯的機制肯定包括下面兩種：（1）在疇壁不可逆位移過程中，由應力和雜質(zhì)所引起的磁滯；（2）在磁疇不可逆轉(zhuǎn)動過程中，由磁各向異性能所引起的磁滯。與技術(shù)磁化過程不同，反磁化過程是從技術(shù)飽和磁化狀態(tài)開始的（似乎不存在磁疇結(jié)構(gòu)）；反磁化過程產(chǎn)生磁滯的第三種機理：反磁化核的成長過程（晶格的點缺陷、面缺陷對疇壁的釘扎也是引起磁滯的另一種重要機制）一般來說，軟磁材料中主要是由不可逆疇壁位移導致磁滯，而某些單疇顆粒材料中，