磁晶各向異性.ppt

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1、一、磁晶各向異性：易軸,難軸；磁晶各向異性能二、磁感生各向異性：磁場退火、磁場成型、定向澆注三、磁形狀各向異性：退磁場、退磁場能四、磁致伸縮效應(yīng)：鐵磁性與其基本特性E、磁性物理的基礎(chǔ)自發(fā)磁化磁疇:在未加外磁場時,鐵磁金屬內(nèi)部已經(jīng)磁化到飽和狀態(tài)的小區(qū)域.自發(fā)磁化:在未加外磁場時,鐵磁金屬內(nèi)部的自旋磁矩已經(jīng)自發(fā)地排向了同一方向的現(xiàn)象.磁疇磁疇鐵磁性材料所以能使磁化強(qiáng)度顯著增大，在于其中存在著磁疇（Domain）結(jié)構(gòu)在未受到磁場作用時，磁疇方向是無規(guī)的，因而在整體上凈磁化強(qiáng)度為零每個磁矩方向一致的區(qū)域就稱為

2、一個磁疇。不同的磁疇方向不同，兩磁疇間的區(qū)域就稱為磁疇壁。MFM:NG-HDTopographyMFMPhaseBitsize:150×30nm表面形貌圖表面磁力圖為什么會產(chǎn)生自發(fā)磁化?自發(fā)磁化:在未加外磁場時,鐵磁金屬內(nèi)部的自旋磁矩已經(jīng)自發(fā)地排向了同一方向的現(xiàn)象.“交換”作用:直接交換作用：金屬磁性材料超交換作用：氧化物在某些材料中過渡金屬離子不是直接接觸，直接接觸交換作用很小，只有通過中間負(fù)離子氧起作用。在尖晶石結(jié)構(gòu)中實(shí)際上存在A-A，B-B，A-B三種可能位置.因而存在三種交換作用。由于各種原因

3、，這些化合物中只有其中的一種超交換作用占優(yōu)勢。產(chǎn)生鐵磁性條件鐵磁性除與電子結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還決定于晶體結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生鐵磁性條件：(1).有固有磁矩(未滿電子殼層);(2).原子磁矩之間有相互作用,且Rab/r>3，即一定的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。Rab:原子間距;r:未滿電子殼層半徑.交換作用能:Eex=-AS1·S2=-Acosφ;A>0時，自發(fā)平行排列；A<0時，反平行排列。原子間距離太遠(yuǎn)，表現(xiàn)孤立原子特性原子間距離適當(dāng)時，a原子核將吸引b原子的外囲電子，同樣b原子核將吸引b原子的外囲電子。原子間電子密度增加。電子間產(chǎn)

4、生交換作用，或者說a、b原子的電子進(jìn)行交換是等同的，自旋平行時能量最小。鐵磁耦合a.b原子核外電子因庫侖相互作用相互排斥，在原子中間電子密度減少。原子間距離再近，這種交換作用使自旋反平行，a、b原子的電子共用一個電子軌道，抅成反鐵磁耦合鐵磁性的起源----直接交換相互作用ab(1)(2)rab?b(2)?a(1)ababab(分子場)鐵磁相互作用實(shí)驗(yàn)事實(shí)：鐵磁性物質(zhì)在居里溫度以上是順磁性；居里溫度以下原子磁矩間的相互作用能大于熱振動能，顯現(xiàn)鐵磁性。這個相互作用是什么？首先要估計(jì)這個相互作用有多強(qiáng)。鐵的

5、原子磁矩為2.2MB=2.2x1.17x10-29，居里溫度為103度，而熱運(yùn)動能kT=1.38x10-23x103。假定這個作用等同一個磁場的作用，設(shè)為Hm，那么2.2MBxHm?kTHm?109Am-1(?107Oe)序言：在磁性物質(zhì)中，自發(fā)磁化主要來源于自旋間的交換作用，這種交換作用本質(zhì)上是各向同性的，如果沒有附加的相互作用存在，在晶體中，自發(fā)磁化強(qiáng)度可以指向任意方向而不改變體系的內(nèi)能。實(shí)際上在磁性材料中，自發(fā)磁化強(qiáng)度總是處于一個或幾個特定方向，該方向稱為易軸。當(dāng)施加外場時，磁化強(qiáng)度才能從易軸方

6、向轉(zhuǎn)出，此現(xiàn)象稱為磁晶各向異性。一、磁晶各向異性[100][110][111]由磁化曲線和M坐標(biāo)軸之間所包圍的面積確定。我們稱這部分與磁化方向有關(guān)的自由能為磁晶各向異性能。顯然易磁化方向磁晶各向異性能最小，難磁化方向最大。而沿不同晶軸方向的磁化功之差就是代表不要方向的磁晶各向異性能之差。磁化過程中的磁化功。由于磁晶各向異性的存在，如果沒有其它因素的影響，顯然自發(fā)磁化在磁疇中的取向不是任意的，而是在磁晶各向異性能最小的各個易磁化方向上。2.磁晶各向異性能的表示磁晶各向異性能磁晶各向異性大的適于作永磁材料

7、，小的適于軟磁材料。材料制備中人工地使晶粒的易磁化方向排在一特定方向以提高該方向磁性能。(如硅鋼片生產(chǎn)工藝上的冷扎退化，鋁鎳鈷生產(chǎn)中的定向澆鑄(柱晶取向)和磁場中熱處理，磁場成型等都是利用磁晶各向異性。立方晶系晶體磁晶各向異性能：室溫下：鐵K1=4.2×104J/m3;CoK1=41×104J/m3;NiK1=-0.34×104J/m3;圖中看到當(dāng)[100]方向?yàn)橐状呕S和[111]方向?yàn)橐状呕S的各向異性能的空間分布狀況。磁晶各向異性能磁晶各向異性大的適于作永磁材料，小的適于軟磁材料。材料制備中人工

8、地使晶粒的易磁化方向排在一特定方向以提高該方向磁性能。(如硅鋼片生產(chǎn)工藝上的冷扎退化，鋁鎳鈷生產(chǎn)中的定向澆鑄(柱晶取向)和磁場中熱處理，磁場成型等都是利用磁晶各向異性。立方晶系晶體磁晶各向異性能：室溫下：Fe:K1=4.2×104J/m3;Ni:K1=-0.34×104J/m3;六角晶系晶體磁晶各向異性能：EK=Ku1sin2θ+KU2sin2θ+…CoKU1=41×104J/m3;產(chǎn)生磁晶各向異性的來源比較復(fù)雜，一直在研究之中。目前普遍認(rèn)為和自旋-軌道