材料的磁性能课件.ppt

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1、材料的磁性能材料的磁性能材料的磁性能材料的磁性能2020年年6月月司南司南磁铁矿磁铁矿(Fe3O4)或磁赤铁矿或磁赤铁矿(-Fe2O3)电饭锅控温利用居里温度电饭锅的工作原理内锅放到发热板上，底部与发热板中心限温内锅放到发热板上，底部与发热板中心限温软磁软磁铁铁（铁氧体）相贴合。按下琴键开关，软磁铁下（铁氧体）相贴合。按下琴键开关，软磁铁下方的方的永久磁铁永久磁铁上升至与软磁铁接触；此时锅尚未上升至与软磁铁接触；此时锅尚未升温，软磁铁处于居里温度以下，被永久磁铁磁升温，软磁铁处于居里温度以下，被永久磁铁磁化，并将永久磁铁吸持在高点位置，带动内部杠化，并将永久磁铁吸持在高点位置，带动内部杠杆，将

2、电路上、下触点接通，通电加热锅内食物。杆，将电路上、下触点接通，通电加热锅内食物。当内锅底温度达到当内锅底温度达到1032（软磁铁的居里温度软磁铁的居里温度）时，软磁铁失去磁性，永磁铁在重力及内部弹簧时，软磁铁失去磁性，永磁铁在重力及内部弹簧的共同作用下落下，并带动杠杆机构使电路上、的共同作用下落下，并带动杠杆机构使电路上、下触点脱离，电路断开，达到限温目的。下触点脱离，电路断开，达到限温目的。图书防盗磁条将磁条贴在图书中或超市货将磁条贴在图书中或超市货品上，通过门禁处交变磁场品上，通过门禁处交变磁场检测磁条的磁性变化来区分检测磁条的磁性变化来区分被保护对象是否带有磁条，被保护对象是否带有磁条

3、，来达到防盗的目的。来达到防盗的目的。磁条由软磁材料制作，通常磁条由软磁材料制作，通常为钴基非晶合金、铁基纳米为钴基非晶合金、铁基纳米晶合金或坡莫合金（铁镍合晶合金或坡莫合金（铁镍合金）。金）。防盗磁条技术的运用大大降防盗磁条技术的运用大大降低了开架售货领域如图书馆、低了开架售货领域如图书馆、超市、药店等的运营成本。超市、药店等的运营成本。电力变压器核心在于电力变压器核心在于铁芯和线圈。铁芯处铁芯和线圈。铁芯处于交变电磁场中，要于交变电磁场中，要求在工作频率下对外求在工作频率下对外磁场变化足够灵敏。磁场变化足够灵敏。软磁材料的应用软磁材料的应用电力变压器电力变压器软磁材料的应用常见开关电源电路

4、中多处应用了软磁器件！常见开关电源电路中多处应用了软磁器件！电子电路元器件 变压器变压器 贴片变压器贴片变压器 电感电感 滤波器滤波器 环形电感滤波器环形电感滤波器 谐波电流抑制器谐波电流抑制器 软磁材料的应用软磁材料的应用电机铁芯电机铁芯电机铁芯通常由叠层软磁硅钢片电机铁芯通常由叠层软磁硅钢片或者铁镍合金冲压而成。或者铁镍合金冲压而成。F117隐形战斗机第一节、磁性的基本概念和物理量第一节、磁性的基本概念和物理量磁场第一节、磁性的基本概念和物理量第一节、磁性的基本概念和物理量磁矩力矩第一节、磁性的基本概念和物理量第一节、磁性的基本概念和物理量磁感应强度电流元在磁场中受到的最大安倍力。第一节、

5、磁性的基本概念和物理量第一节、磁性的基本概念和物理量磁场强度磁感强度与真空磁导率的比值环境不同，测得的力的大小不同，所以要用真空条件作为标准。环境不同，测得的力的大小不同，所以要用真空条件作为标准。第一节、磁性的基本概念和物理量第一节、磁性的基本概念和物理量磁化强度无无外外磁磁场场有有外外磁磁场场分子磁矩分子磁矩的矢量和的矢量和体积元体积元 意义意义 磁介磁介质中单位体积内质中单位体积内分子的合磁矩分子的合磁矩.第一节、磁性的基本概念和物理量第一节、磁性的基本概念和物理量磁位能磁矩在磁场中体现出来的能量。磁矩在磁场中体现出来的能量。第一节、磁性的基本概念和物理量第一节、磁性的基本概念和物理量磁

6、通量第二节、材料的磁化特性及其基本物理本质第二节、材料的磁化特性及其基本物理本质2.1 原子磁矩原子磁矩2.1 原子磁矩原子磁矩2.1 原子磁矩原子磁矩2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类无无外外磁磁场场有有外外磁磁场场2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类1 1、抗磁性物质、抗磁性物质 呈抗磁性，或称逆磁性。呈抗磁性，或称逆磁性。0，M与与H方向相反方向相反；磁化率磁化率 很小，很小，-10-5-10-6，且不随温度变化。，且不随温度变化。属于这类物质的金属有：属于这类物质的金属有：Bi、Zn、Cu、Ag、Au、Mg。同同向向时时 反反向

7、向时时无外磁场时抗磁质无外磁场时抗磁质分子磁矩为零分子磁矩为零 抗磁质内磁场抗磁质内磁场抗抗磁磁质质的的磁磁化化2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类属于这类物属于这类物质的金属有：质的金属有：La、Pr2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类2 2、顺磁性物质、顺磁性物质 呈顺磁性。呈顺磁性。0，M与与H方向相同；磁化率方向相同；磁化率 在在 10-310-5。其特征是组成这些物质的原子具有恒定的其特征是组成这些物质的原子具有恒定的与外磁场无关的磁矩与外磁场无关的磁矩。无外磁场无外磁场顺顺 磁磁 质质 的的 磁磁 化化有外磁场有外磁场2.2

8、物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类3 3、铁磁性物质、铁磁性物质 呈铁磁性。呈铁磁性。0，磁化率，磁化率 在在可达可达104数量级。数量级。自发磁化自发磁化：铁磁体的原子磁矩在不加外磁场：铁磁体的原子磁矩在不加外磁场时，由于一种自身力量的作用而互相平行排时，由于一种自身力量的作用而互相平行排列，呈饱和磁化的状态。列，呈饱和磁化的状态。磁畴磁畴:这种自发磁化不是整这种自发磁化不是整体饱和，而是分成许多小区体饱和，而是分成许多小区域，在每个小区域内饱和，域，在每个小区域内饱和，这种饱和的小区域称为磁畴。这种饱和的

9、小区域称为磁畴。2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类铁磁物质的原子结构特点：铁磁物质的原子结构特点：（1）原子存在未填满的内电子层（例如）原子存在未填满的内电子层（例如3d或或4f层），在此层中未对消的电子自旋磁矩层），在此层中未对消的电子自旋磁矩产生原子磁矩。产生原子磁矩。（2）原子间距与未满电子层半径之比值要）原子间距与未满电子层半径之比值要求有一定的大小，这样才能够有足够大的交求有一定的大小，这样才能够有足够大的交换力，使物质中原子磁矩同相排列，才能形换力，使物质中原子磁矩同相排列，才能形成铁磁性。成铁磁性。2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及

10、磁介质的分类铁磁性物质是一种磁性很强的物质。是铁磁性物质是一种磁性很强的物质。是磁性材料的物质基础。磁性材料的物质基础。常见的铁磁性金属有：常见的铁磁性金属有：FeFe、NiNi、CoCo，某，某些稀土元素以及由些稀土元素以及由FeFe、NiNi、CoCo组成的合组成的合金等。金等。铁磁质的磁化 从物质的原子结构观点来看，铁磁质内电子间因自旋引起的相互作用是非常强烈的，在这种作用下，铁磁质内形成了一些微小区域，叫做磁畴2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类铁磁质的磁化2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类 在没有外磁场时铁磁质内各个磁畴的排列

11、方向是无序的，所以，对外不显磁性。当处于外磁场中时，铁磁质内各个磁畴的磁矩在外磁场的作用下都趋向于沿外磁场方向排列，也就是说，不是像顺磁质那样使单个原子、分子发生转向，而是使整个磁畴转向外磁场方向，所以在不强的外磁场作用下，铁磁质可以表现出很强的磁性来，这时，铁磁质在外磁场中的磁化程度非常大，它所建立的附加磁感强度比外磁场的磁感强度在数值上一般要大几十倍到数千倍，甚至达数百万倍。2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类4 4、反铁磁性物质、反铁磁性物质 0，M与与H方向相同；磁化率方向相同；磁化率 在在10-510-3。反铁磁性物质原子之间的磁矩不同与铁磁性物质反铁磁性

12、物质原子之间的磁矩不同与铁磁性物质是平行的，而是反平行排列的。这种反方向的磁是平行的，而是反平行排列的。这种反方向的磁矩相互抵消，结果使总的磁矩为零。矩相互抵消，结果使总的磁矩为零。常见的反铁磁性物质有：常见的反铁磁性物质有：Mn、Cr,部分铁氧体部分铁氧体ZnFe2O4如和如和某些化合物某些化合物MnO、NiO、FeF2等。等。2.2 物质的磁化特性及磁介质的分类物质的磁化特性及磁介质的分类5 5、亚铁磁性物质、亚铁磁性物质 0亚铁磁性物质的原子磁矩之间也存在反铁磁性相亚铁磁性物质的原子磁矩之间也存在反铁磁性相互作用，只是反平行排列的磁矩大小不等，不能互作用，只是反平行排列的磁矩大小不等，不

13、能完全抵消。从而也引起一定程度的自发磁化。完全抵消。从而也引起一定程度的自发磁化。常见的亚铁磁性物质有：尖晶常见的亚铁磁性物质有：尖晶石型晶体、石榴石型晶体等几石型晶体、石榴石型晶体等几种结构类型的铁氧体，稀土钴种结构类型的铁氧体，稀土钴金属之间的化合物和一些过渡金属之间的化合物和一些过渡金属。金属。第三节第三节 材料磁性的影响因素材料磁性的影响因素温度：1、阻碍或破坏原子磁矩和自旋磁矩的有序性2、阻碍自发磁化第三节第三节 材料磁性的影响因素材料磁性的影响因素应力：影响磁弹性能。第三节第三节 材料磁性的影响因素材料磁性的影响因素缺陷：增大磁化阻力第三节第三节 材料磁性的影响因素材料磁性的影响因素织构：第三节第三节 材料磁性的影响因素材料磁性的影响因素织构：第三节第三节 材料磁性的影响因素材料磁性的影响因素织构：第三节第三节 材料磁性的影响因素材料磁性的影响因素合金化：1、固溶体2、化合物3、多相合金第四节、磁性的测量及应用第四节、磁性的测量及应用