河工大磁性材料重点个人总结.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流河工大磁性材料重点个人总结.精品文档.u0：真空磁导率，H/m。H：静磁学定义H为单位点磁荷在该处所受的磁场力的大小，方向与正磁荷在该处所受磁场力方向一致。直线电流：H=I/2r 环形电流：H=I/2a 螺线管电流：H=nI磁感应强度：单位面积上所通过的磁通大小叫磁通密度 ，以字母B表示，又称。、磁矩：这种成对的N-S极所构成的磁学量称为磁矩。磁偶：具有磁矩的磁极对称。磁体置于外磁场中磁化强度M将发生变化（磁化）。称为磁体的磁化率，是单位H在磁体内感生的M，表征磁体磁化难易程度 。X=M/H可以根据磁体的磁化率大小和符号来分为：抗磁性、顺磁性、反铁磁性，铁磁性，亚铁磁性五种，前三种为弱磁性，后两种为强磁性铁磁性特征：1、铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率cf > 0，而且数值大到101106数量级。2、磁化强度与磁场强度之间的关系是非线性的复杂函数关系3、反复磁化时出现磁滞现象，物质内部的原子磁矩是按区域自发平行取向的。4、铁磁性物质内存在按磁畴分布的自发磁化。5、铁磁性物质有一个磁性转变温度居里温度，以Tc表示。6、铁磁性物质在磁化过程中，表现出磁晶各向异性、磁致伸缩和具有静磁能量现象。证明：磁畴的磁化方向在过渡区逐渐改变方向。磁畴壁：相邻磁畴界限，它是一个过渡区。若原子磁矩突然转向，则交换能变化。若在n个等间距的原子面间逐渐均匀转向，则交换能当 足够小时，此时相邻原子面间交换能变化在n的等间距的原子面间逐渐均匀转向，交换能的总变化问题：用磁畴壁移动理论解释磁化曲线？O点对应消磁状态，磁性材料经熔化、铸造等凝固或经加工之后，材料中的磁畴随机取向，彼此的自发磁化强度Msi之和为0，即外加磁场时,磁化强度M(或磁感应强度B)将沿OABCD的曲线初始磁化曲线。OA对应可逆磁化区，外加磁场使各磁畴最初的Ms发生转向，导致畴壁移动。 在消磁状态，畴壁各处受内应力等障碍物的钉扎作用，畴壁难以运动;施加磁场，畴壁将按图中(i)所示的方式，试图克服钉扎作用而移动，但由于磁场较弱，畴壁不足以脱离障碍物的钉扎，当外部磁场取消后，畴壁即返回到消磁状态。此范围即为可逆畴壁移动区域。 区域AC为不连续畴壁移动或不可逆磁化区域。随着磁化进一步增强，钉扎作用足以抵抗外加磁场的作用，畴壁将从障碍物的钉扎作用下撕脱出来，发生雪崩式的移动，如图 (iii)所示。畴壁移动是突然和不连续的，从而磁化也是不连续的。若通过电气放大作用进行探测，则会发现不规则噪声，称此为巴克豪森效应(或Barkhausen噪声)。在此之后，进入旋转磁化区域，进而达到饱和磁化强度Ms。 从饱和磁化强度Ms处，减小外加磁场，曲线将从d变到e，即当H=0，外加磁场强度为零时，磁化强度Mr(=Br)并不等于零，称Mr为剩余磁化强度 外加反向磁场并使其逐渐增加，得到如图中第二象限退磁曲线所示，M-H，B-H曲线逐渐达到f点，即磁化强度及磁感应强度达到零。称此时对应的磁场强度为矫顽力Hc(又称抗磁力、保磁力) 矫顽力有BHc，MHc之分，前者称为磁感矫顽力，后者称为内禀矫顽力。 MH与BH曲线M-H曲线或B-H曲线的全部即为磁滞回线(hysteresis loop)，又称履历曲线。磁晶各向异性：磁学特性随材料的晶体学方向不同而异。磁畴：铁磁体由于交换相互作用(铁磁性)、超交换相互作用(亚铁磁性)，致使原子磁矩呈平行或反平行排列，这样就可能残留称为自发磁化强度的有效磁化成分(磁畴的成因)，其三维区域称为磁畴，实际的磁畴都具有一定的几何大小，彼此为自发磁化强度的大小和方向相异的区域，磁畴之间由畴壁相隔。磁畴与磁畴之间的边界称为磁畴壁，畴壁中磁化强度的方 向逐渐变化，最终转变到相反的方向。畴壁的基本类型包括3种第一种：Bloch（布洛赫）畴壁多见于块体状磁性体中，磁 化强度在厚度方向上像竹帘打捻一样实现反转；第二种：薄膜中常见的Néel（奈耳(尔)）畴壁，磁化强度在薄面上发生旋转，最终实现反转。第三种：随着薄膜逐渐变厚，出现兼有 Bloch畴壁与Neel畴壁特性的第三类畴壁，一般称这种畴壁为枕木状畴壁。反铁磁性物质有下列主要特征：1)反铁磁性物质存在一相变温度，叫做奈耳温度，以TN表示。当T>TN时，反铁磁性物质表现出与顺磁性类似的行为；当T<TN时，其磁化率反而随温度下降而减小；在T=TN时，其磁化率为极大值。2)反铁磁性物质的原子磁矩呈有序性排列。磁化率与1相比表现非常小的正数的这类物质所具有的磁性为顺磁性。反磁性是指物质中原子磁矩方向与磁场方向相反，磁化率为负值，其绝对值很小。 a、分子场假设：假设铁磁性物质内存在着分子场，大小达到109A·m-1数量级，在一定温度范围内（0K到居里点 Tc），原子磁矩在分子场作用下，自发地平行一致取向。 b、磁畴假设:铁磁体的自发磁化分成若干磁畴，由于磁体中各磁畴的磁化方向不一致，所以大块磁铁不显磁性。居里温度的物理意义：居里温度是热运动能量完全破坏了自发磁化的磁相转变的临界温度。在T<Tc，铁磁体有自发磁化，呈铁磁性：TTc，铁磁体转变成原子磁矩紊乱分布的顺磁性磁体。Tc居里温度是分子场系数w大小的一个宏观量度标志,是铁磁性物质的原子本性的参数，表明热运动能量完全破坏了自发磁化，原子磁矩由有序向混乱转变。铁磁性条件：1、必要条件：原子具有固有磁矩（有未填满的电子磁性壳层） 2、充分条件：A>0，相邻原子自旋磁矩同向平行排列，出现自发磁化。 A=f(rij、 ri、 rj），且A与波函数性质有关。第二章。磁导率与矫顽力之间的反比例关系经验规则磁弛豫：当在铁磁体中外加磁场时，磁化强度(或磁通)不能追随外加磁场的变化而发生滞后的现象称为磁余效，这类现象统称为弛豫现象。磁余效又称为磁弛豫。阻碍畴壁运动的因素有：位错及其他晶格缺陷、析出物以及其他夹杂物等 。其中，矫顽力Hc及磁导率µ(或磁化率)受加工及退火的影响十分明显。Wh为磁滞损耗；We为涡流损耗；Wr为残留损耗。在磁滞回线中，当磁化强度沿回线DEFGJD变化时，Wh为磁场所做的功。当对导电性磁性材料施加交流磁场时，对应磁通量变化，材料中会产生感应涡流，由涡流产生的并以焦耳热的形式损耗的该部分能量即为We。相对于磁场变化，当磁化旋转、畴壁移动以及杂质等引起的非各向同性弹性应变场的变化产生滞后时，会产生磁余效以及共振等。由此引起的损耗即为残留损耗Wr包括弛豫型损耗和共振型损耗 。在不同的晶体学方向上，存在易磁化方向和难磁化方向的特性称为磁各向异性。上述决定于晶体结构的各向异性称为晶体磁各向异性。磁各向异性按其起源的物理机制可以归纳成五类：1、磁晶各向异性：单晶体固有的，其余都是感生的2、形状磁各向异性：反映沿磁体不同方向磁化与磁体几何形状有关的特性。在磁体内，当磁矩取向一致时，就会在磁体表面产生磁极，形成退磁能。这种退磁能取决于磁体的几何形3、应力磁各向异性：是反映磁体内的自发磁化强度的方向与应力方向有关的特性。源于下述的磁致伸缩现象（在磁场中铁磁体尺寸、形状发生变化的现象）。磁致伸缩也会显示出各向异性。4、感生磁各向异性（诱导磁各向异性）是通过外部磁场及加工、热处理、晶体生长方式等，使材料产生的磁各向异性，它贯穿在实际磁性材料的整个制造过程中 。5、交换磁各向异性：Co是铁磁性的，CoO是反铁磁性的，在Co和CoO接触面（界面）有交换作用，在磁场热处理后引起交换各向异性。硅钢是碳的质量分数wC在0.02%以下，硅的质量分数wSi为1.5%4.5%的Fe合金，常温下Si在Fe中的固溶度大约为15%，但Fe-Si系合金随Si量的增加加工性变差，因此硅wSi约为5%是一般硅钢制品的上限。坡莫合金：该名称的意思为具有高导磁率的合金，是指成分为Fe(wFe=3%80%)-Ni的合金，具有面心立方点阵。 工业上有三个主要的Fe-Ni成分：78%Ni的坡莫合金：特点：磁致伸缩和磁晶各向异性两条线在该成分附近都通过零。用于需要最高初始磁导率的场合。65%Ni的坡莫合金：特点：对磁场退火显示强的响应同时保持K10。50%Ni的坡莫合金：特点：高磁通密度Bs=1.6T，对磁场热处理高的响应性，好的矩形磁滞回线。同一周期从左至右，有效核电荷递增，原子半径递减，对电子的吸引能力渐强，因而电负性值递增；同族元素从上到下，随着原子半径的增大，元素电负性值递减。过渡元素的电负性值无明显规律。除了M型结构以外，磁铅石铁氧体还有一个相类似的六方结构范围，通常称为W、Y、Z、X和U型等化合物。六角晶型铁氧体的晶体结构对称性较低，具有较高的晶体磁各向异性。六角晶型铁氧体具有独特的特性，即根据不同的配方，可呈现单轴型各向异性和平面型各向异性。属于立方晶系的尖晶石型(Ni-Zn铁氧体、Zn-Cu铁氧体、Mn-Zn铁氧体等)，由于晶体的对称性高，晶体磁各向异性小，因此其磁特性最软。另总结：第一章物质的磁性：物质放入磁场中表现出的不同的磁学特性，称为物质的磁性。磁感应强度：单位面积上所通过的磁通大小叫磁通密度，以字母B表示，又称磁感应强度磁矩：这种成对的N-S极所构成的磁学量称为磁矩磁化强度（或磁化强度矢量）：单位体积中磁矩的总和为磁化强度或磁化强度矢量磁化率：X=M/H磁导率：表征磁介质磁性的物理量。相对磁导率：表征磁体磁性、导磁性及磁化难易程度r（1)B/0H 真空磁导率：真空中的磁导率又称磁常数磁畴：铁磁体由于交换相互作用、超交换相互作用，致使原子磁矩呈平行或反平行排列，这样就可能残留称为自发磁化强度的有效磁化成分(磁畴的成因)，其三维区域称为磁畴高磁导率材料（软磁材料）：是指由较低的外部磁场强度就可获得大的磁化强度及高密度磁通量的材料。磁现象：与物质磁矩相关联的各种现象称为磁现象。磁偶极矩：表征磁偶极子磁性强弱与方向的物理量。磁场强度：每1web磁极所受磁场力大小。原子磁体：电子运动不能完全抵消的原子具有磁矩，称其为原子磁体。反铁磁体：如果相邻原子磁体的磁矩方向反平行，同样会相互抵消，当与永磁体靠近时，反应也很小，称这种物质为反铁磁体。反铁磁性：单独存在时不显示铁磁性，但与其他非铁磁性元素或铁磁性元素构成的合金或化合物显示出一定程度的铁磁性超交换作用：亚铁磁性物体内的磁性离子之间的交换作用是通过隔在中间的非磁性离子为媒介来实现顺磁体：原子磁体并不是反平行的，但在0K以上的温度，物质中原子受热振动，磁矩方向呈紊乱状态 。温度越高，紊乱程度越大，反应变得更小。铁磁体：相邻原子磁体的磁矩相互平行，原子磁体耐热振动的能力很强，在一定温度之下保持平行排列。因此，磁矩不是相互抵消，而是相互加强，从而产生很强的磁性。亚铁磁性体：相邻原子磁体尽管反平行，若二者磁矩大小不同，也会产生与铁磁性相类似的磁性，称此类物质为亚铁磁性体。一般称作铁氧体的大部分铁系氧化物即属于此。磁性材料：习惯上统称铁磁性体和亚铁磁性体为磁性材料。磁场：一般将磁极受到作用力的空间称为磁场磁化：是指在物质中形成了成对的N、S磁极。自发磁化：由于电子间的静电交换相互作用而引发的磁化。磁偶：具有磁矩的磁极对称为磁偶原子磁矩：物质的磁学特性源于核外电子系统或多或少具有的“轨道磁矩”和“自旋磁矩”，综合二者，并称之为“原子磁矩”。 磁晶各向异性：磁学特性随材料的晶体学方向不同而异，称为磁晶各向异性。结构敏感特性：磁导率和矫顽力相对于晶体缺陷的行为十分敏感，从而易受加工及热处理的影响，即与材料的制备条件密切相关，称这样的性质为结构敏感特性。静磁能（磁场作用能）：铁磁体与磁场间相互作用能量。静磁能的分类：外磁场能：铁磁体在外磁场中被磁化，铁磁体与外磁场间的相互作用能量。退磁场能：铁磁体与其自身所产生的退磁场之间的相互作用能。反磁场Hd：在有限大小的单磁畴磁性体内部，由于存在自发磁化Ms，其两端出现自由磁极N，S，同时在其内部产生从N极向S极的磁场，称此为反磁场Hd反磁性：是指物质中原子磁矩方向与磁场方向相反，磁化率为负值第二章 高磁导率材料：指由外部较低的磁场强度就可获得大的磁化强度及高密度磁通量的材料磁余效（磁弛豫）：当在铁磁体中外加磁场时，磁化强度(或磁通)不能追随外加磁场的变化而发生滞后的现象称为磁余效；弛豫现象：这类现象统称为弛豫现象。软化温度：对大变形量加工的材料加热退火，在某一温度范围内，其变形所需要的应力急剧降低，此温度范围的中间值称为软化温度。铁损：软磁材料多用于交流磁场，动态磁化会造成各种模式的能量损失，必须设法降低。能量损失通常称为铁损，用W表示。 Wh为磁滞损耗；We为涡流损耗；Wr为残留损耗软磁铁氧体：实用化的软磁化合物主要是氧化物磁性体一般称其为软磁铁氧体。矫顽力：如果磁化反转是通过磁畴壁的移动进行的，则促进畴壁移动的力就是矫顽力残留损耗Wr：相对于磁场变化，当磁化旋转、畴壁移动以及杂质等引起的非各向同性弹性应变场的变化产生滞后时，会产生磁余效以及共振等。由此引起的损耗即为残留损耗Wr残留损耗Wr包括弛豫型损耗和共振型损耗 。弛豫型损耗：是由于磁化的旋转及畴壁的移动迟于交流磁场的变化，从而产生位相差，引起能量损耗；共振型损耗：后者是由于在交流磁场中由铁磁性体内的各向异性磁场等引起，为高磁导率材料中的低频共振。易磁化方向：称容易磁化的方向为。磁各向异性：在不同的晶体学方向上，存在易磁化方向和难磁化方向的特性称为磁各向异性。晶体磁各向异性：上述决定于晶体结构的各向异性称为晶体磁各向异性。电离势：是指使原子失去一个电子所必须吸收的能量。电子亲和势：是指中性原子获得一个电子成为负离子所释放的能量尖晶石铁氧体：凡是晶格结构与天然矿石镁铝尖晶石（MgAl2O4)结构相似的磁性氧化物，均称为尖晶石铁氧体。晶体磁各向异性：决定于晶体结构及微细组织的各向异性称为晶体磁各向异性；形状磁各向异性：决定于形状的各向异性称为形状磁各向异性；诱导磁各向异性：而在外加磁场中成膜，或通过热处理及急冷等过程，人为地使磁化方向指向易磁化方向而获得的各向异性称为诱导磁各向异性。 磁致电阻效应:对金属及半导体施加磁场会引起电阻的变化，这种现象称为磁致电阻效应纵磁致电阻效应：当产生的电流与磁场平行时称为纵磁致电阻效应；横磁致电阻效应：而产生的电流与磁场垂直时称为横磁致电阻效应。湿法各向异性永磁体：为提高各向异性永磁体中的取向性，一般采用粉末与水混合的浆状原料，称这样制取的永磁体为湿法各向异性永磁体；干法各向异性永磁体：而不加水制取的永磁体称为干法各向异性永磁体。第一章1、磁各向异性按其起源的物理机制可以归纳为哪五类？答：（1）磁晶各向异性：单晶体固有的，其余都是感生的；（2）形状磁各向异性：反映沿磁体不同方向磁化与磁体几何形状有关的特性。在磁体内，当磁矩取向一致时，就会在磁体表面产生磁极，形成退磁能。这种退磁能取决于磁体的几何形状；（3）应力磁各向异性：是反映磁体内的自发磁化强度的方向与应力方向有关的特性。源于下述的磁致伸缩现象（4）感生磁各向异性：是通过外部磁场及加工、热处理、晶体生长方式等，使材料产生的磁各向异性。具体又可分为：磁场热处理感生各向异性、弹性形变感生各向异性、生长感生各向异性、辐照感生各向异性。（5）交换磁各向异性：Co是铁磁性的，CoO是反铁磁性的，在Co和CoO接触面有交换作用，在磁场热处理后引起交换各向异性。2、坡莫合金的成分特点是什么？工业上三个主要的FeNi成分是什么，各有什么特点？答：（1）其成分为Fe(wFe=3%80%)-Ni的合金，具有面心立方点阵。（2）工业上有三个主要的Fe-Ni成分：78%Ni的坡莫合金：特点：磁致伸缩和磁晶各向异性两条线在该成分附近都通过零。用于需要最高初始磁导率的场合。65%Ni的坡莫合金：特点：对磁场退火显示强的响应同时保持K10。50%Ni的坡莫合金：特点：高磁通密度Bs=1.6T，对磁场热处理高的响应性，好的矩形磁滞回线。3、区别居里定律和居里-外斯定律？并说明二者适用范围？答（1）居里定律是x=C/T.适用于顺磁性物质，磁化率一般在10fu5到10fu2范围内。（2）居里-外斯定律x=C/(T-Tp).其中Tp为顺磁居里温度，适用于物质由铁磁性向顺磁性转变的情况。4、说明铁磁性的主要特征?答：（1）铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率Xf>0，而且数值大到1010的6次 数量级；（2）磁化强度与磁场强度之间的关系是非线性的复杂函数关系；（3）反复磁化时出现磁滞现象，物质内部的原子磁矩是按区域自发平行取向的；（4）铁磁性物质有一个磁滞性转变温度-居里温度，以Tc表示；（5）铁磁性物质在磁化过程中，表现出磁晶各向异性，磁致伸缩和具有静磁能量现象。5、说明在磁性材料中存在的三中畴壁类型及特点？答：（1）Bloch畴壁，多见于块体状磁性体中，磁化强度在厚度方向上像竹帘打捻一样实现反转；（2）：薄膜中常见的Néel畴壁，磁化强度在薄面上发生旋转，最终实现反转。（3）：枕木状畴壁，随着薄膜逐渐变厚，出现兼有 Bloch畴壁与Neel畴壁特性的第三类畴壁。6.说明直线电流环形电流螺旋管电流产生磁场大小？答：直线电流：H=I/2 环形电流：H=I/2a 螺旋管电流：H=nI7.区别铁磁居里温度Tc亚铁磁居里温度Tp+顺磁居里温度Tp奈尔温度Tn 答：TC:铁磁物质的磁性转变温度T当T>Tc转变为顺磁体服从居里-外斯定律xf=c/(T-Tp) Tp+:超过Tc不服从外斯定律 Tp:Tp>Tc反铁磁性物质存在相变的T T>TN顺磁 T=Tn X为极大值 T<Tn X随T减小而减小表现为反铁磁性8.区别居里定律与居里外斯定律及适用范围？居里定律：X=C/T适用于顺磁性物质磁化率10-510-2 居里外斯定律：X=C/(T-Tp)其中Tp为顺磁性居里温度适用于铁磁性向顺磁性转变的情况9.铁磁性主要特征：1铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和不但磁化率xf>0而且数值大 2磁化强度与磁场强度的关系为非线性复杂函数关系 3反复磁化时出现磁滞现象 4铁磁性物质内存在按磁畴分布的自发磁化 5铁磁性物质有一个磁性转变温度居里温度 6磁化过程中表现出磁晶各向异性磁致伸缩和静磁能现象10.轨道角动量冻结的原因与现象：在晶体场中的3d过渡金属的磁性离子的原子磁矩仅等于电子自旋磁矩，而电子的轨道磁矩没有贡献此现象称为轨道角动量冻结轨道角动量冻结的物理机制：过渡金属的3d电子轨道暴露在外面，受晶场的控制。晶场对电子轨道的作用是库仑相互作用，因而对电子自旋不起作用,随着3d电子的轨道能级在晶场作用下分裂，分裂能级不再是角动量的本征态，轨道角动量消失。11.什么是退磁场 如何计算退磁因子为什么与磁体形状有关 不同形状磁体的退磁因子 答：在有限大小的单磁畴磁性体内部，由于存在自发磁化Ms，其两端出现自由磁极N，S，同时在其内部产生从N极向S极的磁场，称此为反磁场Hd。该反磁场与自发磁化Ms方向相反，大小成正比例，比例常数(称为反磁场常数)为N（退磁因子），则反磁场可表示Hd=-NMs/U0(N=1MKS制）HD=-NMs(N=4CGS制） 对于球体：Na=Nb=Nc=1/3 圆柱体，Na=Nb= 1/2 Nc=0 薄圆板Na=Nb=0，Nc=1 1、 命题一：磁及磁现象的根源是电流，或者说，磁及磁现象的根源是电子的运动。2、 命题二：所有物质都是磁性体。答：（由于所有原子都具有磁矩 ，由原子构成的物质都具有磁性，因此，“所有物质都是磁性体” 。）3、 磁性变弱原因？答：构成原子的电子群的运动方向是不同的。各个电子产生磁矩的方向不同，可能会相互抵消，致使磁矩变小。4、 决定原子磁体平行还是反平行的作用力，来源于相邻原子电子轨道重合所产生的交换作用能 。5、 为什么自由悬挂的磁针受地球两极力的作用，会指向南、北两极？答：这是由于地球本身为一大磁体。其作用力的大小与磁针的磁极强度相关。与静电库仑定律相似，两个磁极间的磁作用力大小F（N）与两个磁极的磁极强度qm1 （Wb） ，qm2 （Wb）成正比，与其间距离r（m）的平方成反比，并作用在二者的连线上，即6、 电子的循轨运动相当于一个恒定的电流回路，必有一个磁矩（轨道磁矩），但自旋也会产生磁矩（自旋磁矩）7、 电流形成磁场的基本类型有哪3种螺旋？答：即直线电流、环形电流、管电流形成的磁场。8、 磁性分类？及其特征表现？答：（1）物质的磁性根据其不同的特点，可以分为强磁性和弱磁性。弱磁性仅在具有外磁场的情况下才能表现出来，并随磁场增大而增强。强磁性主要表现为无外加磁场仍存在自发磁化，为使体系能量减小，有限大的物质通常被分为若干个小的区域（磁畴），在无外加磁场时，不同磁畴的磁化方向不同，总磁矩为0，在外磁场下，由于磁畴壁的移动或者磁畴的旋转而表现出很强的磁性。另一个特点是存在居里温度。在居里点以上，由于热运动较强，自发磁化消失。它是衡量引起自发磁化的微观作用大小的量度。（2） 根据磁体的磁化率大小和符号来分为：抗磁性、顺磁性、反铁磁性，铁磁性，亚铁磁性五种，前三种为弱磁性，后两种为强磁性。即使是同一种物质，如果环境条件不同，就会发生由一种类型的磁性转变为另一种类型的磁性。9、磁体分类？答：(1)铁磁体：发生强烈吸引的物质;(2)亚铁磁体：在弱磁场下发生轻微吸引，在强磁场下变为铁磁体; (3)顺磁体，反铁磁体：发生轻微吸引的物质;(4)反磁性体：轻微排斥的物质; (5)完全反磁性体：强烈排斥的物质。10、铁磁性物质的特征？答：在外磁场作用下表现出很强的磁化作用依其原子磁矩结构，又可分为两种不同类型:（1）完全铁磁性：像Fe，Co，Ni等，属于本征铁磁性材料。在某一宏观尺寸大小的范围内，原子磁矩的方向趋向一致，这种铁磁性称为完全铁磁性（2）亚铁磁性：大小不同的原子磁矩反平行排列，二者不能完全抵消，相对于外磁场显示出一定程度的磁化作用，称此种铁磁性为亚铁磁性。11、原子中电子的分布规律？答：一是泡利不相容原理，即是说在已知体系中，同一量子态上不能有多于一个电子。二是能量最小原理，即体系能量最低时，体系最稳定。三是洪德法则。12、轨道角动量冻结？答：在晶体场中的3d过渡金属的磁性离子的原子磁矩仅等于电子自旋磁矩，而电子的轨道磁矩没有贡献。此现象称为轨道角动量冻结13、轨道角动量冻结的物理机制？答：过渡金属的3d电子轨道暴露在外面，受晶场的控制。晶场对电子轨道的作用是库仑相互作用，因而对电子自旋不起作用,随着3d电子的轨道能级在晶场作用下分裂，分裂能级不再是角动量的本征态，轨道角动量消失。14、合金的磁矩与原子磁矩的不同？答：固溶体内各原子的结合是金属的结合，这意味着原子内的外层电子比较自由，不限制在一个原子内，可以在近邻各原子之间游动。这种电子作自由运动，不过自由电子的磁性很小，在由铁磁性金属组成的合金中，其磁矩是由3d电子产生的，基本上可以认为这种电子是被束缚在一个原子上，用这种方法考虑原子磁矩还是合理的。但是，仍然要看到同孤立原子相比，磁矩的大小有差别。15、磁畴的产生的原因？答：铁磁体由于交换相互作用、超交换相互作用，致使原子磁矩呈平行或反平行排列，这样就可能残留称为自发磁化强度的有效磁化成分。16、反铁磁性物质有那些主要特征？答：（1)反铁磁性物质存在一相变温度，叫做奈耳温度，以TN表示。当T>TN时，反铁磁性物质表现出与顺磁性类似的行为；当T<TN时，其磁化率反而随温度下降而减小；在T=TN时，其磁化率为极大值。（2)反铁磁性物质的原子磁矩呈有序性排列。17、顺磁性出现在下列物质中？（1）具有奇数个电子的原子、分子。此时电子体系总自旋不为零（2）具有未充满电子壳层的自由原子或离子。（3）少数含偶数个电子的分子或化合物，包括O2与有机双基团。（4）元素周期表中第VIII族三联组本身以及之前诸元素的所有金属中所说的物质。18、磁化强度随温度的变化关系？（1）当温度低于铁磁居里温度时，亚铁磁性物质呈现出与铁磁性相似的宏观磁性，但其自发磁化强度较低。（2）当温度高于铁磁居里温度时，同样呈现顺磁性，但其fer- T曲线在不太高的温度下不服从居里-外斯定律。（3）亚铁磁性物质中的典型材料铁氧体的电阻率r很高。19、铁磁性条件？答：（1）必要条件：原子具有固有磁矩（有未填满的电子磁性壳层）（2）充分条件：A>0第二章 2晶格缺陷与塑性变形对软的材料磁体有何影响？（1）晶格缺陷：由于缺陷引起的磁应变场范围较宽，因此除空位外，其他缺陷几乎都对软磁体有直接影响，（2）塑性变形：使缺陷增加，应力集中产生织构，不利于磁畴运动，引发材料的加工硬化。3.纯铁及铁合金矫顽力Hc与平均晶粒直径d的关系 Hc=Hc0+a/d (Hc0为单晶体矫顽力 a由物质及结晶组织决定的常数）4.碳质量分数 Cu Mn等金属杂质含量位错内应力对纯铁磁导率矫顽力影响 随碳增加磁导率下降矫顽力上升 除碳外Cu Mn等杂志钉扎磁导率下降矫顽力上升 随内应力上升磁导率下降矫顽力上升5. 磁导率与矫顽力之间的反比例关系规则 6.高磁导率材料有哪些产品类型 汽车检测全球定位通信导航电流传感7.纯铁的A2 A3 A4分别代表什么 答：A2磁性转变点 A3铁向铁转变温度点铁向铁转变温度点8.影响高磁导率材料初始磁导率因素 K磁各向异性常数 Ms -饱和磁化强度 s内应力 ls-饱和磁致伸缩常数 x-表征晶体弹性应变的参数9、 软磁材料的基本要求及作用？（1）初始磁导率(µ)、最大磁导率µmax等要高（提高功能效率，灵敏度高）；（2）剩余磁通密度(Br)要低、饱和磁化强度(Ms)要高（储能高，省资源，便于轻薄短小，可迅速响应外磁场极性(N-S极)的反转）；（3）矫顽力(Hc)要小（提高高频性能）；（4）铁损W要低（提高功能效率）；（5）电阻率要高（提高高频性能，减少涡流损失）；（6）磁致伸缩系数要小（降低噪声）；（7）磁各向异性系数K要低；（8）内应力小10、 工业纯铁特点？及应用？答：（1）特点：碳含量低、矫顽力低、磁导率高、导热性和加工性好、有一定的耐腐蚀性和价格便宜、电阻率低，不能在交流磁场中应用；（2）、应用：作金属磁性材料的重要原料、在直流磁场中，作为恒定磁场中的磁导体。如作磁极和磁屏蔽。11、 在软磁材料制造过程中，为获得最佳性能，应注意的一般原则？(1)晶粒要尽可能大(2)杂质要尽可能少(3)微观内应力要尽可能低 4、位错与畴壁的相互作用，主要有两种模式？答：位错所具有的弹性应变场与畴壁内部的磁致伸缩产生相互作用；非平行原子磁矩会产生N-S极，该磁极与磁畴会产生磁相互作用。7、非晶态材料具有下述特征？答：从原子排布结构看，为长程无序、短程有序；不存在位错及晶粒边界；加热具有结晶化倾向；电阻率比晶态材料高；一般说来，机械强度较高且硬度较高；受放射线等辐照时，辐照性能劣化不明显；作为磁性材料，磁导率高，矫顽力低。由于电阻率高，涡流损耗小。非晶态磁性材料具有优良的综合软磁特性。8、晶粒微细化的主要措施有？(1)利用物理效应非晶态结晶化(包括通过添加元素)多层化；在低基板温度、低沉积速率下成膜；利用离子束辅助沉积。(2)利用化学效应固溶置换式元素(例如，Fe中添加Zr，Hf，Nb，Ta等)；固溶间隙式元素(例如，Fe中添加C，B，N等)；组合添加上述元素。9、(BH)max的理论值：以饱和磁极化强度Js为基准，并由此达到的(BH)max的最高值，称为(BH)max的理论值。若矫顽力HcJ充分大，(BH)max在数值上等于Js的1/2与其对应的磁场强度的乘积，即 上式成立的条件是：剩余磁极化强度等于磁极化强度（永磁体内不能有空洞和其他非磁性相存在，而且永磁体的易磁化轴与所加外磁场方向完全一致）；矫顽力应满足 10、 子磁矩与易磁化轴方向平行的条件是 ？答：原子磁矩受到的晶体各向异性、形状各向异性以及磁致应变及应力引起的弹性磁各向异性能的总体取最小。11、 高矫顽力材料应具备的条件有？（1）残留磁通密度Br要高； Br是由物质本身决定的固有值 （2）矫顽力Hc要高；具有绝对值大于反磁场的矫顽力（3）最大磁能积(BH)max要大。因反磁场造成的残留磁通密度的减少要尽量小12、 诱导磁各向异性实现单轴磁各向异性的技术？使铸造组织柱状晶化通过冷加工形成加工纤维组织通过磁场中加工诱导磁各向异性通过磁场中热处理诱导磁各向异性。 13、 产生磁化反转的机制主要有三类？（1）畴壁钉扎引起的矫顽力（2）磁化反转引起的矫顽力14、 合金系永磁体根据形成高矫顽力的机理，可分为几类？答：（1）淬火硬化型磁钢、析出硬化型磁钢、时效硬化型永磁、有序硬化型永磁。15、 理想磁体与实际磁体间的差别？答（1）理想的Nd-Fe-B磁体应当由具有单畴粒子尺寸且大小均匀的椭球状晶粒构成，硬磁性晶粒结构完整，没有缺陷，磁矩完全平行取向，晶粒之间被非磁性相隔离，彼此之间无相互作用。这种磁体的磁性能够达到理想化的理论值。实际上，采用各种工艺制备的不同成分的所有磁体，不可能完全具备上述条件。（2）实际磁体中的缺陷：各种磁体晶粒的大小、形状及其取向各不相同。晶粒形状随工艺过程而变化，远非椭球粒子，可能有突出的棱和尖角。硬磁性晶粒之间部分被非磁性层间隔，有的晶粒界面直接耦合。16、 影响Nd-Fe-B永磁体性能的因素？（1）.添加元素、磁粉和晶粒粒度、定向度、含氧量、磁体的热稳定性17、 磁芯材料的基本要求有？答：矩形比接近1残留磁化Mr或残留磁通密度Br要高能选择最合适的矫顽力Hc，以适应信息记录、消除、再生等各种不同用途的要求18、 居里温度的物理意义：居里温度是热运动能量完全破坏了自发磁化的磁相转变的临界温度。T<Tc铁磁体有自发磁化，呈铁磁性;T>=Tc铁磁体转变成原子磁矩紊乱分布的顺磁性磁体。19、 分子物理论的基本内容?（1）居里点一下，铁磁体内部存在很强的分子场。Hmf，它使原子同向排列，即材料自发磁化强度Hmf=WMs，其中W为分子均系数。（2）铁磁体的自发磁化分布若干磁畴，由于磁体中各磁畴的磁化分布方向不一致，所以大块磁铁不显磁性。20、 畴壁移动，磁化旋转与位错的关系. 在技术磁化运动中，磁畴壁移动和磁化旋转是其主要机制。（1）位错与磁畴发生相互作用，阻碍畴壁运动。（2）位错的引入及应力场的存在，使非平行原子磁矩对磁体旋转产生顽强的抵抗。21、 交流磁场的能量损失 W=Wh+We+Wr(Wh为磁滞损耗，We为涡流损耗Wr为残留损耗22、 磁各向异性？引起的因素？在不同的晶体学方向上，存在易磁化方向和难磁化方向的特性称为磁各向异性。上述决定于晶体结构的各向异性称为晶体磁各向异性。它是完全由物质本身决定的。23、 磁各向异性按其起源的物理机制可分为几类？1磁晶各向异性2形状磁各向异性3应力磁各向异性4感生磁各向异性5交换磁各向异性24、 硅钢的成分特点，为什么需轧制后使用？硅钢是碳的质量分数wC在0.02%以下，硅的质量分数wSi为1.5%4.5%的Fe合金，轧制后具有(110)001板织构，而001方向正好为其易磁化方向。25、 坡莫合金的成分特点？分类？各自的特点？坡莫合金是指成分为Fe(wFe=3%80%)-Ni的合金，具有面心立方点阵。78%Ni的坡莫合金 特点：磁致伸缩和磁晶各向异性两条线在该成分附近都通过零。用于需要最高初始磁导率的场合。65%Ni的坡莫合金：特点：对磁场退火显示强的响应同时保持K10。 50%Ni的坡莫合金：（如Deltamax)。特点：高磁通密度Bs=1.6T，对磁场热处理高的响应性，好的矩形磁滞回线。26、 仙台斯合金特点 成分为Fe-9.5Si-5.5Al磁致伸缩常数ls0，磁各向异性常数K0同时成立，且能得到高磁导率和低矫顽力，而且电阻率高、耐磨性好，作为磁头磁芯材料比较理想。 27、 什么是正反尖晶石结构，净磁矩如何计算 把M2+离子填充A位，Fe3+离子填充B位的分布，定义为“正型”尖晶石铁氧体，如果M2+离子不是填充A位，而是同B位中8个Fe3+离子对调位置，这样形成的结构，定义为“反型”尖晶石铁氧体28、 磁滞回线曲线说明 O点对应消磁状态，磁性材料经熔化、铸造等凝固或经加工之后，材料中的磁畴随机取向，彼此的自发磁 化强度Msi之和为0，即外加磁场时,磁化强度M(或磁感应强度B)将沿OABCD的曲线初始磁化曲线。OA对应可逆磁化区，外加磁场使各磁畴最初的Ms发生转向，导致畴壁移动。 在消磁状态，畴壁各处受内应力等障碍物的钉扎作用，畴壁难以运动;施加磁场，畴壁将按图中(i)所示的方式，试图克服钉扎作用而移动，但由于磁场较弱，畴壁不足以脱离障碍物的钉扎，当外部磁场取消后，畴壁即返回到消磁状态。此范围即为可逆畴壁移动区域。 29、 什么是（BH）max理论值与那些因素有关？与矫顽力有关吗？满足理论值的条件？（BH）max：Hd=0，Bd；Bd=0，BdHd=0两点之间存在的BdHd的极值。理论值：以饱和磁极化强度Js为基准，并由此达到的(BH)max的最高值，称为(BH)max的理论值。要求：Js增大，Hcj增大，矩形性增大，所以（BH）max与Hcj有关 条件：（BH）max=Js/4o可得oHcj>=Js/230、 提高磁滞回线矩形性的原理是？常用方法？磁滞回线的矩形性取决于充磁方向与易磁化轴方向所成的角度。提高方法：1使永磁体重的易磁化轴方向一致2在磁场中压制成型的方法31、 使最大磁能积（BH）max尽可能大的必要条件？Js增大Hcj增大磁滞回线形状为矩形32、 高矫顽力永磁材料三要素？ 1残留磁通密度Br高（固有性质）2矫顽力Hc高 Hc>Hd 3最大磁能积（BH）max大33、 如何得到单磁畴磁体？多磁畴和单磁畴有何不同？随着磁性体微细化，畴壁消失，磁畴变为一个个单磁畴颗粒34、 铝镍钴汞磁钢的一般流程？目的？ 1熔炼、铸锭（高频感应融化，柱状晶铸锭）2固溶化处理（使合金元素进入单相区）3磁场中冷却（相变）4时效处理（析出相）5加工处理（镀Zn Ni）35、 硬磁性铁氧体表达式？主要有？硬磁性铁氧体一般可表示为MOxFe2O3 硬磁性铁氧体主要有BaO6Fe2O3，SrO 6Fe2O3等。36、 R-T可以得到哪些成比化合物？规律？ RT5 RT2 RT3 R2T17 R2T7 （N+2）（5N+4）