⑶ 铁磁性：Fe，Co，Ni，Gd，Tb 等 ⑷ 反铁磁性：过度族的盐类化合物 ⑸ 亚铁磁性：铁氧体（如 TbFe2 ， PrFe2） 3. 磁畴的分类及观察方法 分类：⑴磁通开放式：单轴磁晶各向异性磁体（片形畴，波纹畴，棋盘畴，蜂窝畴） ⑵磁通封闭式：多轴磁晶各向异性磁体（树枝畴，匕首畴） ⑶磁通旋转式：磁晶各向异性常数 K≈0 观察方法：⒈粉纹法 ⒉磁光克尔效应法 ⒊磁力显微镜法 ⒋X 射线衍射法 ⒌电镜法 4. 畴壁的分类 第一种：根据畴壁两侧磁畴的自发磁化强度方向之间的关系可将畴壁划分为 180°畴壁 和 90°畴壁 第二种：根据畴壁中磁的国度方式可将畴壁划分为布洛赫壁和奈尔壁 180°畴壁： 畴壁两侧磁畴的自发磁化强度的方向成 180°， 这样两刺手的畴壁称为 180° 畴壁。 90°畴壁：畴壁两侧磁畴的自发磁化方向不为 180°，而是 90°，109°或 71°等一律 称为 90°畴壁。 布洛赫壁：在铁磁材料中，大块晶体材料内的畴壁属于布洛赫壁，在布洛赫壁中，磁矩 的过度方式是始终保持平行畴壁平面，因而在畴壁面上无自由磁极出现，这 样就保证了畴壁不会产生退磁场，也能保持畴壁能量为极小，但是在晶体的 上下表面却会出现磁极。 奈尔壁:在极薄的磁性薄膜中，存在一种不同于布洛赫壁的畴壁模型，在这种畴壁中，磁 矩围绕薄膜平面的法线改变方向，并且是平行于薄膜表面而逐渐过渡的。 5. 铁磁材料的基本特征： ⒈ 铁磁性物质内存在按磁畴分布的自发磁化 ⒉ 铁磁性物质的磁化率很强 ⒊ 铁磁性物质的磁化强度与磁化磁场强度间不是单值函数关系，显示磁滞现象具有剩 余磁化强度其磁化率是磁场强度的函数 ⒋ 铁磁性物质有一个磁性转变温度—居里温度，以 Tc 表示 ⒌ 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 6．磁畴结构形成原因 铁磁体内有五种相互作用能:FH Fd Fex FK 根据热力学平衡原理， ，稳定的磁状态，其总自由能 必定极小，产生磁畴也就是 Ms 平衡分布要满足此条件的结果，若无 H 作用时，Ms 应分布 在由 Fd Fex FK，三者所决定的总自由能极小的方向，但由于铁磁体有一定的几何尺寸，Ms 的 一直均匀分布必将导致表面磁极的出现而产生 Hd ，从而使总能量增大，不再处于能量极小 的状态，因此必须降低 Fd ，故只有改变其 Ms 矢量分布方向，从而形成多磁畴，因此 Fd 最 小要求是形成磁畴的根本原因 6. 技术磁化 技术磁化阐述的是关于铁磁质在整个磁化过程中磁化行为的机理，即阐明了在 外磁场作用下，磁畴是通过何种机制逐渐趋向外磁场方向的。 技术磁化的过程可分为三个阶段：起始磁化阶段，急剧磁化阶段以及缓慢磁化并 趋于磁饱和阶段。 8．磁性起源
0
M ∗H
=M*Hcosθ
11. 退磁场：有限几何尺寸的磁体，在外磁场中被磁化后，其表面将产生磁极，表面磁极使 磁体内部存在与磁化强度方向相反的一种磁场 Hd，起着减退磁场化的作用 Hd=-NH 12. 退磁能：磁性体在其自身的退磁场中所具有的位能称谓退磁能 Fd。 Fd=1 2μ 0M2N 13. 交换作用：铁磁性物质中的相邻原子之间的静电交换相互作用。 14. 交 换 作 用 能 ： 铁 磁 性 物 质 中 与 原 子 间 交 换 作 用 相 关 的 能 量 为 交 换 作 用 能 。 Eex = N i<������ A ij Si Sj 易磁化方向：最容易磁化方向 难磁化方向：最难磁化方向 磁晶各向异性能：磁性体中与磁化方向相关的那部分能量称谓磁晶各向异性能。 畴壁：相邻磁畴之间的具有一定形状，大小，和厚度的边界区或过渡区。 技术磁化：铁磁体在外磁场作用下，通过磁畴的转动和畴壁位移来实现的磁化过程。 磁场强度：电流或永磁体在空间某处产生的磁场强弱（H, A/m） 磁感应强度：当电流或永磁体在介质中某处产生磁场强度 H 时，介质对磁场的响应 （B，T） B=μ H 22. 磁矩（m）磁性基本单位 m=i*s （A*m2） m=P*l 磁偶极子（P） ： P=Ф /μ 0 （A*m） 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 23. 磁 化 强 度 ： 单 位 体 积 内 的 磁 偶 极 子 所 具 有 的 实 际 矢 量 和 M （ M= Δ V ， A/m ） B=μ H=μ 0（M+H） M：本身磁化强度 H：外加磁场强度 24. 磁 化 率 ： χ =
9.磁性机制
Hale Waihona Puke 10.原子磁矩的计算介绍材料
软磁材料 定义：能够迅速响应外磁场的变化，能低损耗地获得高磁感应强度，既容易受外加磁场磁化 和退磁的材料。 软磁材料的分类：① 纯铁和低碳钢。含碳量低于 0.04% ； ② 铁硅系合金。含硅量 0.5% ～ 4.8% ③ 铁铝系合金 。含铝 6% ～ 16% ④ 铁硅铝系合金。在二元铁铝合金中加入硅获得。 ⑤ 镍铁系合金。镍含量 30% ～ 90% ，又称坡莫合金 ⑥ 铁钴系合金。钴含量 27% ～ 50% 。 ⑦ 软磁铁氧体。 应用： 1. 强电流器件的应用，一般在准静态或低频，大电流下使用 ，如电磁铁，功率 变压器，电极等铁芯 2. 弱电流器件的应用，一般在频率较高，弱电流下使用，如通讯设备中接收天 线线圈的磁芯，电子线路中的小变压器铁芯等 发展历史：铁氧体尚未问世之前，金属软磁材料垄断了电力、电子、通信各领域。金属磁饱 和磁化强度远高于铁氧体， 因此电力工业中的变压器、 电机等至今仍是铁硅合金 材料。 金属软磁材料低电阻率的特性导致趋肪效应， 涡流损耗限制了其在高频段 的应用。 20 世纪 40 年代开始，软磁铁氧体由实验室走向工业生产，金属软磁材料慢慢退 出应用市场，仅局限于某些特殊的应用。 50 年代至 90 年代，铁氧体在软磁行业中独占鳌头。软磁材料的性能常因应用而 异，但通常希望高磁导率、低损耗。因矫顽力与晶粒尺寸成反比，因此以往追求 的是材料的显微结构尽可能均匀，晶粒尺寸尽可能大。 1970 年，Fe-Ni-B 非晶态合金研制成功，1988 年，Fe-Ni-B-Nb-Cu 纳米微晶软磁材 料问世，均发现了非常优异的软磁特性。人们发现，在—定尺、十范国内，矫顽 力与晶粒尺寸的六次方成正比。于是软磁材料的研制又朝着另外一个方向发展， 要求晶粒尺寸尽可能小，以致达到纳米数量级。 90 年代后， 非晶与纳米微晶金属软磁材料逐步成为软磁铁氧体的新的竞争对手， 在性能上它远优于铁氧体， 但在性价比上尚处于劣势， 在市场占有率上一时还不 会对铁氧体构成威胁，但在高技术领域的应用中它将大显身手。
M H M
（ 无 量 纲 ）
磁 导 率 ： μ =B/H
（ H/M ）
B=μ 0（M+H）=μ 0（χ H+H）=μ 0（1+χ ）H，μ =μ 0（1+χ ） ，μ /μ 0=1+χ 25. L—S 耦合：由给定电子组态确定多个价电子原子的能量状态的一种近似方法。原子中核 外电子的主要能量由其电子组态决定。若各价电子间的静电斥力势能之和远大于自旋轨 道磁相互作用能之和，则各价电子的轨道角动量和自旋角动量将分别受电子间静电斥力 和交换力的作用各自耦合成总轨道角动量 PL 和总自旋角动量 PS，PL 等，其中 L,S 分别 为总轨道量子数和总自旋量子数。 26. j—j 耦合：由给定电子组态确定多个价电子原子的能量状态的一种近似方法。它适用于 原子中各价电子间的静电斥力势能之和远小于各价电子间的自旋轨道磁相互作用能之 和的情况，单个电子轨道角动量 Pli 将和其自旋角动量 psi 耦合成该电子总角动量 pji。Ji 是第 i 个价电子的总角动量量子数。 27. 抗磁性：某些物质当他们受到外磁场 H 作用后，感生出与 H 方向相反的磁化强度，其磁 化率χ d<0，χ d 的数量级为 10-15，正常抗磁性χ d 与磁场，温度均无关。 28. 顺磁性：许多物质在受到外磁场作用后，感生出与磁化磁场同方向的磁化强度，其磁化 率χ p =c/T-Tp （Tp—顺磁性物质的居里温度，C 居里常数） 29. 铁磁性：某些磁性物质只要在很小的磁场作用下就能磁化饱和，不但磁化率χ f >0，而 且数值大到 10~106 数量级，其磁化强度与磁场强度 H 之间的关系是非线性的复杂函数 关系。当铁磁性物质比临界温度 Tc（居里温度）高时，铁磁性将变成顺磁性，并服从居 里-外斯定律：χ p =c/T-Tp 30. 反铁磁性：一类物质，当温度达到某临界值 TN （奈尔温度）以上，其磁化率与温度的 关系与正常的顺磁性物质相似， 服从居里-外斯定律， 但是表现出 Tp 常小于 0， 当 T<TN 时， 磁化率随着温度的降低逐渐降低并趋于定值。 31. 亚铁磁性：一类物质，他们的宏观磁性与铁磁性相同，仅仅是磁化率的量级稍低一些， 大于为 1~103 数量级，他们的内部结构与反铁磁性相同，但反平行排列的磁矩不等量。 32. 磁化曲线：磁性体内的磁感应强度和磁化强度随磁场强度变化的关系曲线 33. 剩磁 Br：在磁中磁化后，将磁场去掉，磁场降为 0 时，仍有一定的磁性称为剩磁。 34. 180°畴壁： 畴壁两侧磁畴的自发磁化强度的方向成 180°， 这样两刺手的畴壁称为 180° 畴壁。 35. 90°畴壁：畴壁两侧磁畴的自发磁化方向不为 180°，而是 90°，109°或 71°等一律 称为 90°畴壁。 36. 布洛赫壁：在铁磁材料中，大块晶体材料内的畴壁属于布洛赫壁，在布洛赫壁中，磁矩 的过度方式是始终保持平行畴壁平面，因而在畴壁面上无自由磁极出现，这样就保证了 畴壁不会产生退磁场， 也能保持畴壁能量为极小， 但是在晶体的上下表面却会出现磁极。 37. 奈尔壁:在极薄的磁性薄膜中，存在一种不同于布洛赫壁的畴壁模型，在这种畴壁中，磁 矩围绕薄膜平面的法线改变方向，并且是平行于薄膜表面而逐渐过渡的。 简答 1. 洪德法则的内容： a. 在泡利原理许可的条件下，总的自旋角动量量子数 S= i msr 取最大值 b. 在满足条件 1 的前提下，总轨道角动量量子数 L= i mli 取最大值 c. 当电子数未达到电子壳层总电子数的一半时，总角动量量子数 J=丨 L-S 丨，当电子 数达到或超过电子壳层总电子数的一半时 J=丨 L+S 丨 2. 各类磁性体的典型物质 ⑴ 抗磁性：惰性气体，许多有机化合物，若干金属（如 Bi，Zn，Ag 和 Mg 等） 非金属（如 Si,P 和 S 等） ⑵ 顺磁性：稀土金属和铁族元素的盐类