《磁性材料》基本要求.doc

《磁性材料》基本要求一、熟练掌握基本概念:磁矩:磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积,μm=iS,方向由右手定则确定,单位Am2。磁化强度(M):定义单位体积磁性材料内磁矩的矢量和称为磁化强度,用M表示,SI单位为A/m。CGS单位:emu/cm3。换算关系:1×103A/m=emu/cm3。磁场强度(H):单位强度的磁场对应于1Wb强度的磁极受到1牛顿的力。SI单位是A·m-1。CGS单位是奥斯特(Oe)。换算关系:1A/m=4π/103Oe。磁化曲线:磁体从退磁状态开始到磁化饱和的过程中,磁感应强度B、磁化强度M与磁场强度H之间的非线性关系曲线。退磁曲线:磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线。退磁场:当一个有限大小的样品被外磁场磁化时,在它两端出现的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相反的磁场。该磁场被称为退磁场。退磁场的强度与磁体的形状及磁极的强度有关存在:Hd=-NM。饱和磁感应强度Bs(饱和磁通密度):磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。SI单位是特斯拉[T]或[Wb·m-2];CGS单位是高斯(Gauss)。换算关系:1T=104G。磁导率:定义为磁感应强度与磁场强度之比μ=B/H,(H·m-1).起始磁导率:磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比:χ=M/H居里温度:即铁磁性材料(或亚磁性材料)由铁磁状态(或亚铁磁状态)转变为顺磁状态的临界温度,在此温度上,自发磁化强度为零。磁各向异性:磁性材料在不同方向上具有不同磁性能的特性。包括:磁晶各向异性,形状各向异性,感生各向异性和应力各向异性等。磁致伸缩效应:磁性材料由于磁化状态的改变,其长度和体积都要发生微小的变化,这种现象称为磁致伸缩或磁致伸缩效应。磁畴:在未加外磁场时铁磁体内部已经自发磁化到饱和状态(每一个磁矩取向一致)的小区域。磁畴壁:相邻两磁畴之间磁矩按一定规律逐步改变方向的过渡层。技术磁化:在外磁场作用下,铁磁体从完全退磁状态磁化至饱和的内部变化过程。内禀矫顽力(MHc):从磁性体的饱和磁化状态,沿饱和磁滞回线单调改变磁场强度H,使磁化强度M减小到0的磁场强度。通常有:|MHc|>|BHc|。最大磁能积(BH)max:退磁曲线上磁能积最大的一点,工程应用中通常将(BH)max称为磁能积。磁能积是表征永磁材料中能量大小的物理量。SI单位:kJ/m3,CGS单位:MGOe。换算关系:1MGOe=(102/4p)kJ/,Ms,Tc,λs,K等内禀磁参量对组织结构不敏感,它们主要取决于材料的化学成分。外禀磁参量:Hc、Mr或Br、磁导率、损耗、磁能积等对材料结构(如晶粒尺寸、晶体缺陷、晶粒取向等)敏感,可以通过适当的工艺改变。磁滞损耗:磁滞回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗。动态磁滞回线:铁磁体在周期性变化的交变磁场中时,其磁化强度也周期性地反复变化,构成动态磁滞回线。它与静态磁滞回线有相似之处,也有差别:在相同的磁场强度范围内,动态磁滞回线比静态磁滞回线的面积大一些。因在静态磁场下,只有磁滞损耗;而在交变磁场下,除了磁滞损耗外还有涡流损耗和剩余损耗。磁谱:磁谱是指铁磁体在交变磁场中的复数磁导率的实部μ′和虚部μ″随频率变化的关系曲线。截止频率fr:在材料的磁谱曲线上,复数磁导率的实部μ′下降到初始值的一半或虚部μ″达到极大值时所对应的频率称为该材料的截止频率。材料的截止频率fr与起始磁导率μi有密切的关系。——般而言,材料的起始磁导率μi越低,其截止频率fr越高。品质因数Q:Q表示软磁材料在交变磁化时,能量的贮存和能量的损耗之比。Q值是复数磁导率的实部和虚部之比。因此有:Q=μ′/μ″.损耗因子tanδ:损耗角的正切tanδ称为材料的损耗因子。损耗因子可以定义为复数磁导率的虚部与实部购比值,其物理意义为铁磁材料在交变磁化过程中能量的损耗与贮存之比。tanδ=1/Q低自旋态:在强晶场下,当电子轨道分裂能隙大于电子成对能(Δ>Ep)时,洪德法则不再成立。电子由最低能级开始填充,如果电子填充到与上一个能级之间的能隙大于电子成对能时,电子将以相反的自旋填充到最低能级轨道并成对,因而最低能级的电子轨道同时有两个自旋相反的电子占据,而能量高的电子轨道没有电子占据。这种电子组态称为低自旋态。高自旋态:在弱晶场下,当电子轨道分裂能小于电子成对能(Δ<Ep)时,洪德法则成立。电子由最低能级开始填充,一直到最高能级,过半满后,电子以相反的自旋填充到最低能级。这种电子组态称为高自旋态。轨道角动量冻结:在晶场的作用下3d过渡金属的磁性离子的原子磁矩仅等于电子的自旋磁矩,而电子的轨道磁矩没有贡献。此现象称为轨道角动量冻结。常见的铁氧体,按晶格类型分为三种:(