材料性能检测课件：8磁学性能（第一章）.ppt

1、材料的磁学性能与检测材料的磁学性能与检测v物质的磁性物质的磁性 v铁氧体铁氧体v磁性材料磁性材料一一 、磁化、磁化强度和磁化率、磁化、磁化强度和磁化率1、磁化、磁化 物质在磁场中由于受磁场的作用而表现物质在磁场中由于受磁场的作用而表现出一定的磁性，这种现象就称之为出一定的磁性，这种现象就称之为磁化磁化。2、磁化强度、磁化强度磁化强度磁化强度是描述磁质被磁化后其磁是描述磁质被磁化后其磁性强弱的一个物理量性强弱的一个物理量mPMV 单位体积的总磁矩单位体积的总磁矩MH称为称为磁化率磁化率或或磁化系数磁化系数，它把物，它把物质的磁化强度与外磁场强度联系质的磁化强度与外磁场强度联系了起来，它的大小反映

2、了物质磁了起来，它的大小反映了物质磁化的难易程度，是材料的一个重化的难易程度，是材料的一个重要的要的磁参数磁参数，同时，它也是，同时，它也是物质物质磁性分类的主要依据磁性分类的主要依据。 3、磁化率、磁化率1、电子的磁矩、电子的磁矩电子磁矩电子磁矩由电子的由电子的轨道磁矩轨道磁矩和和自旋磁矩自旋磁矩组成组成 物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而是是主要由自旋磁矩引起主要由自旋磁矩引起 孤立原子的磁矩决定于孤立原子的磁矩决定于原子的结构原子的结构 某些元素具有各层都充满电子的原子结构，某些元素具有各层都充满电子的原子结构，其电子磁矩相互抵消，因而不显磁性其

3、电子磁矩相互抵消，因而不显磁性二、物质磁性的本质二、物质磁性的本质2、“交换交换”作用作用处于不同原子间的未被填满壳层上的电子处于不同原子间的未被填满壳层上的电子发生的特殊的相互作用称为发生的特殊的相互作用称为 “交换交换”作用作用 “交换能交换能”与晶格的原子间距有密切关系与晶格的原子间距有密切关系 v抗磁性抗磁性当当磁化强度为负磁化强度为负时，固体表现为时，固体表现为抗磁性抗磁性 Bi,Cu,Ag,Au 等金属具有这种性质等金属具有这种性质抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变，产生一个磁矩，该磁矩的子轨道改变，产生一个磁矩，该磁矩的方向与外磁场方向

4、相反方向与外磁场方向相反抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化率一般约为率一般约为-10-5，为负值，为负值 三、磁性的分类三、磁性的分类v顺磁性顺磁性顺磁性顺磁性物质的主要特征是不论外加磁物质的主要特征是不论外加磁场是否存在，场是否存在，原子内部存在永久磁矩原子内部存在永久磁矩。无外加磁场时，顺磁物质的原子做无无外加磁场时，顺磁物质的原子做无规则的热振动，宏观看来，没有磁性；规则的热振动，宏观看来，没有磁性；外加磁场作用下，每个原子磁矩比较外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则的取向，物质显示极弱的磁性。规则的取向，物质显示极弱的磁性。v铁磁性铁磁性有一类物质如有

5、一类物质如Fe,Co,Ni，室温下磁化率可室温下磁化率可达达103数量级，这类物质的磁性称为数量级，这类物质的磁性称为铁磁性铁磁性铁磁性铁磁性物质与物质与顺磁性顺磁性物质的物质的主要差异主要差异在于：在于：即使在较弱的磁场内，铁磁性物质也可得到即使在较弱的磁场内，铁磁性物质也可得到极高的磁化强度，而且当外磁场移去后，仍极高的磁化强度，而且当外磁场移去后，仍可保留极强的磁性。可保留极强的磁性。 铁磁体的铁磁性铁磁体的铁磁性只在只在某一温度以下某一温度以下才才表现出来，超过这一温度，表现出来，超过这一温度，铁磁性铁磁性消失。消失。这一温度称为这一温度称为居里点居里点。在居里点以上，材。在居里点以上

6、，材料表现为料表现为强顺磁性强顺磁性。v反铁磁性反铁磁性反铁磁性物质反铁磁性物质大大都是非金属化合都是非金属化合物，如物，如MnO。 不论在什么温度不论在什么温度下，都不能观察下，都不能观察到反铁磁性物质到反铁磁性物质的任何自发磁化的任何自发磁化现象，因此其宏现象，因此其宏观特性是顺磁性观特性是顺磁性的。的。MnO点阵中点阵中Mn2+的自旋排列的自旋排列v亚铁磁性亚铁磁性亚铁磁性亚铁磁性在宏观性能在宏观性能上与铁磁性类似，区上与铁磁性类似，区别在于亚铁磁性材料别在于亚铁磁性材料的饱和磁化强度比铁的饱和磁化强度比铁磁性的低。成因是由磁性的低。成因是由于材料结构中原子磁于材料结构中原子磁矩不象铁磁

7、体中那样矩不象铁磁体中那样向一个方向排列，而向一个方向排列，而是呈反方向排列，相是呈反方向排列，相互抵消了一部分。如：互抵消了一部分。如：磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4）物质的各类磁性总结物质的各类磁性总结每一种材料至少表现出其中一种磁性，这每一种材料至少表现出其中一种磁性，这取决于材料的成分和结构。取决于材料的成分和结构。 1. 抗磁性：抗磁性：没有固有原子磁矩没有固有原子磁矩 2. 顺磁性：顺磁性：有固有磁矩，没有相互作用有固有磁矩，没有相互作用 3. 铁磁性：铁磁性：有固有磁矩，直接交换相互作用有固有磁矩，直接交换相互作用 4. 反铁磁性：反铁磁性：有磁矩，直接交换相互作用有磁矩，直接交换相

8、互作用 5. 亚铁磁性：亚铁磁性：有磁矩，间接交换相互作用有磁矩，间接交换相互作用 铁氧体铁氧体n铁氧体铁氧体是含铁酸盐的陶瓷磁性材料是含铁酸盐的陶瓷磁性材料n铁氧体铁氧体和和铁磁性物质铁磁性物质的异同的异同同：同：磁性较强磁性较强异：异：铁氧体磁性来自两种不同的磁铁氧体磁性来自两种不同的磁 矩，矩， 一种磁矩在一个方向排列整齐，一种磁矩在一个方向排列整齐， 另一种在相反的方向排列。另一种在相反的方向排列。 这两种磁矩这两种磁矩方向相反方向相反，大小不等大小不等。 因此，因此，铁氧体铁氧体又称为又称为亚铁磁体亚铁磁体。磁性材料磁性材料软磁材料软磁材料硬磁材料硬磁材料矩磁材料矩磁材料软铁、坡莫合

9、金、硒钢片、软铁、坡莫合金、硒钢片、铁铝合金、铁镍合金等。铁铝合金、铁镍合金等。适合用在交变磁场中，如变适合用在交变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机压器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软磁性材转子、定子都是用软磁性材料制成。料制成。1、主要特点、主要特点 具有较高的磁导率和较具有较高的磁导率和较高的饱和磁感应强度。高的饱和磁感应强度。一、一、 软磁材料软磁材料二、二、 硬磁材料硬磁材料硬磁材料又称永磁材料，硬磁材料又称永磁材料，难于磁化又难于退磁。难于磁化又难于退磁。主要特点主要特点具有较大的矫顽力；充磁后不具有较大的矫顽力；充磁后不易退磁，适合做永久磁铁。硬易退磁，适合做永久磁铁。硬磁性材料如碳钢、铝镍钴合金磁性材料如碳钢、铝镍钴合金和铝钢等。和铝钢等。具有高磁导率、高电阻率具有高磁导率、高电阻率可作磁性记忆元件可作磁性记忆元件三、矩磁材料三、矩磁材料 高分子材料的磁学性能高分子材料的磁学性能1、大多数大多数体系为体系为抗磁性抗磁性材料材料2、顺磁性顺磁性仅存在于两类有机物仅存在于两类有机物 （1）含有过渡金属）含有过渡金属（2）含有不饱和键、自由基）含有不饱和键、自由基