材料的磁性-分析

材料的磁性-分析第1頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月2.磁感應強度磁導率

M→Hˊ

M=χH

χ-單位體積磁化率

B0=μ0H

μ0稱為真空磁導率

B0是磁場在真空中的磁感應強度

B=μ0(H+M)=μ0(1+χ)H=μ0μr=μH

μr為相對磁導率,μ為磁導率第2頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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和稀土金屬第3頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月3.鐵磁體χ?1

鐵磁性材料僅四種：

Fe=770℃Co=1115℃Ni=354℃Gd=19℃

χ很大，易退磁的材料是軟磁材料

χ很小而難退磁的材料是永磁材料第4頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月4.亞鐵磁體5.反鐵磁體第5頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月三、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度及磁場強度和外加磁場強度的關系曲線磁滯回線：鐵磁體在交變磁場作用下，磁場交變一周，B-H曲線構成的閉合回線。磁滯效應：磁感應強度的變化落后于磁場強度（H）的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯效應。

(080519第一節(jié)結束)` 第6頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月H→Hs，M→Ms，B→Bs

μa=lim（ΔB/ΔH）稱為起始磁導率

H→0時，B→Br；B→0則要求H→-Hc第7頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月<二>、磁滯回線1.Br、Hc

退磁：試樣磁化至飽和后，再設法使磁化強度M減小為零，此過程稱為退磁。2.Bs

鐵磁質(zhì)在磁化過程中獲得的最大磁化強度稱為飽和磁化強度（Ms），此時對應的磁感應強度稱為飽和磁感應強度，用Bs表示。第8頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月3.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10頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(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成了原子的固有磁矩，即原子的本征磁矩。電子的循軌運動→電子的軌道磁矩μ電子的自旋磁矩μs=2sμB第11頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月二、抗磁性（電子的軌道運動）Cu、Ag、Zn、Cd、Hg第12頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月三、順磁性第13頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月四、金屬的抗磁性和順磁性第14頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月五、影響金屬抗磁性和順磁性的因素〈1〉同素異構第15頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月

χ

A3

α-Fe

γ-FeA4

δ-Fe

t（℃）第16頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月2.溫度χ順=C=第17頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月3.塑性變形、細化晶粒4.合金化第18頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)鐵磁性的物理本質(zhì)一、鐵磁性產(chǎn)生的原因

—（自發(fā)磁化理論）自發(fā)磁化：是指鐵磁性物質(zhì)的自旋磁矩在無加外磁場條件下自發(fā)地取向一致的行為。自發(fā)磁化是鐵磁性產(chǎn)生的原因（充分條件）自發(fā)磁化（小區(qū)域）→（各小區(qū)域）磁飽和

這些自發(fā)磁化的小區(qū)域稱為磁疇

(080519第二節(jié)結束)`第20頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）、外斯（Weiss）理論“分子場”假說→自發(fā)磁化理論“磁疇”假說→技術磁化理論Wess理論包括兩個方面疇、場第21頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、海森堡（Heisenberg）理論電子交換能Eex=-Acosφ

A-交換積分第22頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）鐵磁性產(chǎn)生的條件第23頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）鐵磁性產(chǎn)生的條件1.原子內(nèi)部要有未填滿的電子殼層2.a/r＞3，使A＞0r—未填滿的內(nèi)層電子半徑a—原子半徑第24頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月二、反鐵磁性和亞鐵磁性﹡反鐵磁性的χ＞0但很小

χ亞鐵＜χ鐵第26頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月三、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第27頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）、電子交換能

Eex（A）第28頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、靜磁能Em

（鐵磁體在磁場中的能量）第29頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）、磁各向異性能EKbcc結構的Fe易磁化方向是[100]

難磁化方向是[111]fcc結構的Ni易磁化方向是[111]

難磁化方向是[100]hcp結構的Co易磁化方向是[0001]

難磁化方向是[1010]第30頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（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)生應力，從而使物體內(nèi)部產(chǎn)生彈性能，稱之為磁彈性能。第34頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）、疇壁能ES疇壁-是原子磁矩方向由一個磁疇方向轉到相鄰磁疇方向的逐漸轉向的一個過渡層，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)結束)`

第36頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月四、磁疇的形成

E=Eex+Em+Ek+Eλ+Es五、鐵磁性的技術磁化（一）定義（二）磁化過程1.在弱磁場作用下第40頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月2.在強磁場作用下3.在更強磁場作用下(三)、磁滯現(xiàn)象的解釋﹡1.應力理論第43頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月2.雜質(zhì)理論

(080522第二節(jié)結束)`第45頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)影響鐵磁性的因素一、溫度Tc-居里溫度點第46頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月二、應力的影響應力方向與磁致伸縮系數(shù)為正的金屬的伸縮同方向時，則促進磁化第51頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第52頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月三、加工硬化和細化晶粒的影響第53頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月四、磁場退火（熱處理）五、合金成分和組織的影響1.固溶體第54頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第55頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第56頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第57頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月2.形成化合物3.形成多相合金第58頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第59頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第60頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月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)結束)`第61頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第62頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第63頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(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)第64頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第65頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第66頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月Q=W2BS/RQ=Cbα第67頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第68頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月2.開路試樣的沖擊法測量

(針對硬磁材料)第69頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月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70頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月說明:試樣長度必須大于50mm,則檢流計光點偏移量不受試樣長度的影響.優(yōu)點:1.精度高.2.結構簡單,測量方便缺點:不能進行變溫轉變測量第71頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)熱磁儀測量法

L1=μVHsinφ1第72頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）磁秤法(測磁化率χ)第73頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第74頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月磁秤的用途: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行分析研究。第75頁，課件共81頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)磁性分析的應用一、