材料的磁性-分析課件

第二章磁性分析

第一節(jié)磁性基本參數(shù)及磁性分類一、磁化現(xiàn)象和磁性的基本量1.磁介質(zhì)與磁矩磁化.磁介質(zhì).外磁場強(qiáng)度H0磁介質(zhì)在H0中引起的附加磁場強(qiáng)度Hˊ磁化強(qiáng)度MM=2.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁導(dǎo)率

M→Hˊ

M=χH

χ-單位體積磁化率

B0=μ0H

μ0稱為真空磁導(dǎo)率

B0是磁場在真空中的磁感應(yīng)強(qiáng)度

B=μ0(H+M)=μ0(1+χ)H=μ0μr=μH

μr為相對磁導(dǎo)率,μ為磁導(dǎo)率二、物質(zhì)磁性的分類1.抗磁性χ＜0如：Cu，Ag，Au，Hg，ZnBi，Ga，Sb，Sn，In2.順磁體χ＞0（10-3～10-6）如：所有的堿金屬和除Be以外的堿土金屬以及奧氏體不銹鋼、Pt，Pd和稀土金屬4.亞鐵磁體5.反鐵磁體三、磁化曲線和磁滯回線〈一〉磁化曲線鐵磁性材料放入磁場后被磁化的磁化強(qiáng)度及磁場強(qiáng)度和外加磁場強(qiáng)度的關(guān)系曲線磁滯回線：鐵磁體在交變磁場作用下，磁場交變一周，B-H曲線構(gòu)成的閉合回線。磁滯效應(yīng)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化落后于磁場強(qiáng)度（H）的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯效應(yīng)。(080519第一節(jié)結(jié)束)` H→Hs，M→Ms，B→Bs

μa=lim（ΔB/ΔH）稱為起始磁導(dǎo)率

H→0時，B→Br；B→0則要求H→-Hc3.磁滯損耗：磁滯回線所包圍的面積表示磁化一周時所消耗的功，稱為磁滯損耗用Q表示。第二節(jié)抗磁性和順磁性

一、原子本征磁矩原子中電子的軌道磁矩和電子的自旋磁矩構(gòu)成了原子的固有磁矩，即原子的本征磁矩。電子的循軌運(yùn)動→電子的軌道磁矩μ電子的自旋磁矩μs=2sμB三、順磁性四、金屬的抗磁性和順磁性五、影響金屬抗磁性和順磁性的因素〈1〉同素異構(gòu)2.溫度χ順=C=3.塑性變形、細(xì)化晶粒4.合金化（一）、外斯（Weiss）理論“分子場”假說→自發(fā)磁化理論“磁疇”假說→技術(shù)磁化理論Wess理論包括兩個方面疇、場（二）、海森堡（Heisenberg）理論電子交換能Eex=-Acosφ

A-交換積分（三）鐵磁性產(chǎn)生的條件二、反鐵磁性和亞鐵磁性﹡反鐵磁性的χ＞0但很小

χ亞鐵＜χ鐵三、鐵磁性物質(zhì)中各種相互作用能（一）、電子交換能Eex（A）（二）、靜磁能Em（二）、靜磁能Em

（鐵磁體在磁場中的能量）（三）、磁各向異性能EKbcc結(jié)構(gòu)的Fe易磁化方向是[100]難磁化方向是[111]fcc結(jié)構(gòu)的Ni易磁化方向是[111]難磁化方向是[100]hcp結(jié)構(gòu)的Co易磁化方向是[0001]難磁化方向是[1010]（四）、磁致伸縮能Eλ（磁彈性能）概念:鐵磁體在磁場中被磁化時，其形狀和尺寸都會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。λ為磁致伸縮系數(shù)λ=ΔL/L，λS為飽和磁致伸縮系數(shù)鐵磁體在磁化時，若發(fā)生磁致伸縮時變形受到限制，則物體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，從而使物體內(nèi)部產(chǎn)生彈性能，稱之為磁彈性能。（五）、疇壁能ES疇壁-是原子磁矩方向由一個磁疇方向轉(zhuǎn)到相鄰磁疇方向的逐漸轉(zhuǎn)向的一個過渡層，有一定厚度。疇壁具有交換能、磁各向異性能、磁彈性能

(080522第一節(jié)結(jié)束)`

四、磁疇的形成

E=Eex+Em+Ek+Eλ+Es五、鐵磁性的技術(shù)磁化（一）定義（二）磁化過程1.在弱磁場作用下2.在強(qiáng)磁場作用下3.在更強(qiáng)磁場作用下(三)、磁滯現(xiàn)象的解釋﹡1.應(yīng)力理論2.雜質(zhì)理論(080522第二節(jié)結(jié)束)`第四節(jié)影響鐵磁性的因素一、溫度Tc-居里溫度點(diǎn)二、應(yīng)力的影響應(yīng)力方向與磁致伸縮系數(shù)為正的金屬的伸縮同方向時，則促進(jìn)磁化三、加工硬化和細(xì)化晶粒的影響四、磁場退火（熱處理）五、合金成分和組織的影響1.固溶體2.形成化合物3.形成多相合金4.鋼的組織F，P，S，T，B，Mθ滲碳體TC=210℃χ滲碳體TC=265℃ε滲碳體TC=380℃(080526第一節(jié)結(jié)束)`第五節(jié)鐵磁性的測量一、靜態(tài)磁特性的測量

（材料的直流磁性測量）（一）沖擊法1.閉路試樣的沖擊法測量

(閉路試樣的沖擊法測量僅適用于軟磁材料)Q=W2BS/RQ=Cbα2.開路試樣的沖擊法測量

(針對硬磁材料)ΔΦ=Φ2-Φ1=μ0(HS1-MSS2)-Μ0HS1

=μ0MSS2MS=ΔΦ/

μ0S2Q=WΔΦ/R

(Q=Cbα)ΔΦ=QR/W=RCbα/WMS=RCbα/μ0WS2(MS=Cμα/WS2)說明:試樣長度必須大于50mm,則檢流計光點(diǎn)偏移量不受試樣長度的影響.優(yōu)點(diǎn):1.精度高.2.結(jié)構(gòu)簡單,測量方便缺點(diǎn):不能進(jìn)行變溫轉(zhuǎn)變測量(二)熱磁儀測量法

L1=μVHsinφ1（三）磁秤法(測磁化率χ)磁秤的用途:測量順磁體和抗磁體的磁化率也可測量鐵磁性，并且可以連續(xù)測量，另外，可對組織變化及相變進(jìn)行分析研究。第六節(jié)