静态技术磁化精选文档.ppt
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1、静态技术磁化本讲稿第一页,共三十九页内秉磁性表观(技术)磁性交换常数A居里温度Tc自发磁化强度饱和磁化强度剩余磁化强度剩余磁感应强度表观磁感应强度磁晶各向异性常数磁晶各向异性场矫顽力初始磁导率最大磁导率最大磁能积磁致伸缩系数本讲稿第二页,共三十九页改变磁场时,磁化强度的变化第i个磁畴的磁化矢量与磁场方向的夹角第i个磁畴的体积忽略畴璧磁矩,求和在单位体积内进行磁畴体积的变化:畴壁位移磁矩转动 顺磁磁化 技术磁化 5.1静态磁化与反磁化静态磁化与反磁化本讲稿第三页,共三十九页不可逆转动可逆转动纳米材料本讲稿第四页,共三十九页磁中性磁中性畴壁位移畴壁位移磁畴转动磁畴转动不存在不可逆过程存在不可逆和不
2、可逆过程传统材料本讲稿第五页,共三十九页畴壁位移也是磁矩的转动!畴壁位移也是磁矩的转动!本讲稿第六页,共三十九页i.初始状态是退磁状态:H=M=B=0ii.起始磁化区。磁场很小,磁化基本上是可逆畴壁位移过程称为起始磁导率。iii.瑞利区。磁场较小时,磁化满足瑞利的经验公式主要可逆畴壁位移过程。iv.不可逆畴壁位移。磁化曲线变陡,磁导率越来越大,在矫顽力附近达到最大值。主要是不可逆畴壁位移过程(Barkhausen跳跃)。v.磁导率开始减小。主要过程是可逆和不可逆磁转动。vi.磁化曲线接近饱和,磁化过程主要是可逆磁转动。vii.磁化饱和。磁化变化非常小,是顺磁磁化过程。5.1.1磁化曲线磁化曲线
3、本讲稿第七页,共三十九页本讲稿第八页,共三十九页起始磁导率:最大磁导率:本讲稿第九页,共三十九页发电机、电动机、变压器的铁心是电力工业的核心材料。以电力变压器为例,铁心上绕有原线圈和副线圈。一个线圈两端的电压是 无线电通讯、收音机、电视机、手机等电子器件中使用的铁心。以调谐回路电感为例,所使用软磁材料的磁场H很小,电感L与起始磁导率成正比,因此选用起始磁导率大的材料。对于给定电压,所需要的铁心体积与Bmx成反比,因此,用大饱和磁化强度材料可以减少铁心体积。本讲稿第十页,共三十九页当H从足够使磁化饱和的幅值Hm减小到-Hm时i.,在第一象限,磁矩从磁场方向向最接近磁场方向的易磁化方向可逆转动。i
4、i.当经过剩磁进入退磁曲线时,在一些晶粒边界附近生成反磁化核(在小区域发生不可逆磁转动),并扩展为反向磁化的楔形畴。可逆磁转动逐步被楔形畴的扩展以及随后的可逆、不可逆畴壁位移取代。iii.在矫顽力附近,微分磁导率和不可逆微分磁导率的绝对值变最大,Barkhausen 跳跃最活跃。当沿着磁滞回线磁化一个周期时,外部对单位体积磁体所做的功是磁化能它全部变成热能。当Hm 不足以使样品磁化到饱和时,磁滞回线的和面积随的减小而减小。5.1.2磁滞回线磁滞回线本讲稿第十一页,共三十九页永磁磁路设计的主要任务是把外部磁场能集中到所需要的空间,同时使磁体处于最大磁能积状态,从而把磁体体积减小到最小。本讲稿第十
5、二页,共三十九页f 叫 H M 磁带磁记录材料包括记录信息的磁记录介质(录音带、录像带、计算机磁带、软盘、硬盘,各类磁卡、随机磁存储元件等),写入磁头和读出磁头。以计算机磁带为例。在写入磁头铁心上绕有电流线圈。负向均匀磁化了的磁带紧贴铁心空隙下面,以一定速度移动。在线圈中流过代表数字信息的由按一定时间间隔流过的零电流(代表0)和单向脉冲电流(代表1)组成的脉冲电流序列。当脉冲电流流过时,铁心被磁化,在磁头空隙下面的磁带部位散发磁场。和磁带平行的正向磁场分量把该部位的磁化方向由负向倒向正向,从而计入数据1。当磁带的这个部位离开磁头空隙磁场区时,在这个部位铁心产生的磁场变零,部位两头产生的磁荷产生
6、的退磁场是负向,但由于磁滞回线是矩形的,矫顽力比退磁场大,正向磁化的状态被保存下来。当磁头中没有电流流过时,磁带不被磁化,保持原来的负向磁化状态,因此存有原来的数据0。如此把脉冲电流序列的信息存入磁带中。图中的磁带的一段部位存储着数列1001。本讲稿第十三页,共三十九页在1和0区之间出现磁荷,这些磁荷在磁带外部发出散磁场。当存有信息的磁带在读出磁头下面以一定速度移动时,读出磁头捕获这些散磁场,把它们变成相应的脉冲电流信息序列,完成读出功能。感应式磁头利用Faraday感应定律的原理读出散磁场。这类磁头的结构与写入磁头一样。磁电阻磁头是利用磁电阻效应,磁头电阻跟着散磁场的变化而变化,通过测电阻读
7、出信息。写入磁头在空隙产生的磁场与磁头铁心的磁化强度成正比。当脉冲电流流过时,磁头要产生足够把磁带反磁化的磁场;没有电流时,磁头的剩余磁化产生的磁场要小到不至于改变磁带的磁化状态。为了低功率下运作,脉冲电流越小越好。因此铁心材料应该具有细长的磁滞回线,即大的饱和磁化强度,小矫顽力。在磁带中,磁矩受有磁荷产生的反向磁场。为了在反向场中保持稳定的磁化状态,磁滞回线应该具有矩形退磁曲线和足够大的矫顽力。随着存储密度的提高,反向磁场越来越大,要求材料具有越来越大的矫顽力。但矫顽力要小于磁头写入时产生的磁场,否则写入不充分。磁头产生的磁场受磁头磁化强度的限制,因此矫顽力的上限也受到制约。对感应式磁头材料
8、的要求同于写入磁头材料。磁电阻磁头材料应该在比较小的磁场变化下具有大的磁电阻效应。本讲稿第十四页,共三十九页增加H,使得畴壁从b点Barkhausen跳跃到c点。去掉磁场,畴壁只能回复到K点(不可逆畴壁位移)。从0开始增加磁场H,畴壁从a点向b点运动,去掉磁场又返回a点(可逆畴壁位移)。当H0,K施加反向磁场,畴壁越高最高的势垒h点,Barkhausen跳跃到i点。5.2畴壁位移畴壁位移本讲稿第十五页,共三十九页本讲稿第十六页,共三十九页N:单位长度内畴壁数以K10,K2=0,的立方晶体为例,考察起始磁导率。令 100/x轴,001/轴。内应力沿001轴。l畴壁厚度 本讲稿第十七页,共三十九页
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