功能金属材料磁性材料PPT
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=BnS=BcosS
式中为磁感应强度B的方向与面积S的 垂线方向之间的夹角。
10
第一节 材料的磁性
磁性材料
7、磁导率 μ
磁导率定义为
μ=B/μ0 H B与H的比值称为绝对磁导率μ绝对。
μ绝对=B/H=μ0μ
磁导率就等于材料的绝对磁导率μ绝对与真空磁
导率之比，故也称为相对磁导率。
11
第一节 材料的磁性
物质磁性的本质：原子的磁矩
原子核磁矩：约为电子磁矩1/2000
原子的磁矩
轨道磁矩
Baidu Nhomakorabea
电子磁矩
自旋磁矩 磁介质：在磁场作用下能磁化的物质。
3
第一节 材料的磁性
磁性材料
1、磁化强度 M
单位：A/m 或高斯（Gs），矢量，由S 极指向N极。
磁化强度：衡量物质有无磁性或磁性大小 的物理量，定义为物质单位体积中的磁矩 大小。
1
第三章 磁性材料
主要内容
第一节 材料的磁性 第二节 软磁材料及其应用 第三节 硬磁材料及其应用 第四节 磁记录材料及其应用
基本要求
✓理解磁性的起因及
其参量
✓理解磁性的分类及
铁磁物质的特性
✓掌握软磁材料、硬
磁材料磁记录材料的 特点及其应用。
2
第一节 材料的磁性
磁性材料
一、磁性的产生及磁学基本参量
14
第一节 材料的磁性
磁性材料
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3d 或4f层），在此层中未对消的电子自旋磁矩 产生原子磁矩。
（2）原子间距与未满电子层半径之比值要 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 成铁磁性。
15
第一节 材料的磁性
磁矩是表征磁性物体磁性大小的物理量。 磁矩愈大，磁性愈强，即物体在磁场中所 受的力也大。
磁矩只与物体本身有关，与外磁场无关。
9
第一节 材料的磁性
磁性材料
6、磁通量 单位为韦（Wb）
磁通量是磁感应通量的简称，其定义是： 将通过磁场中某一微元面积S的磁通量
等于该处磁感应强度B在垂直于面积方
向上的分量Bn和面积S的乘积，即
磁性材料
磁性功能材料
——磁性材料指那些有实际工程意义具有较强磁性 的材料。是最古老的功能材料。公元前几世纪人类就 发现自然界中存在天然磁体，磁性(Magnetism)一词 就因盛产天然磁石的Magnesia地区而得名。早期的磁 性材料主要是软铁、硅钢片、铁氧体等。二十世纪六 十年代起，非晶态软磁材料、纳米晶软磁材料、稀土 永磁材料等一系列的高性能磁性材料相继出现。磁性 材料广泛应用于计算机及声像记录用大容量存储装置 如磁盘、磁带，电工产品如变压器、电机，以及通讯、 无线电、电器和各种电子装置中，是电子和电工工业、 机械行业和日常生活中不可缺少的材料之一，
12
第一节 材料的磁性
磁性材料
2、顺磁性物质 呈顺磁性。
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 。
＞0， M与H方向相同；磁化率在 10-3～10-5 。
属于这类物质的金属有：La、Pr、MnAl、 除Be以外的碱金属和碱土金属以及居里温 度以上的铁磁性元素Fe、Ni、Co等。
磁性材料
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。
常见的铁磁性金属有：Fe、Ni、Co，某 些稀土元素以及由Fe、Ni、Co组成的合 金等。
16
第一节 材料的磁性
磁性材料
4、反铁磁性物质
＞0， M与H方向相同；磁化率在10-5～10-3。
反铁磁性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 矩相互抵消，结果使总的磁矩为零。
18
第一节 材料的磁性
磁性材料
三、铁磁性物质的特性 1、内禀特性参数
（ 原1子）磁自矩发按磁一化定强规度律M排s ：列铁在磁晶性格物中质，中与的相 邻近原子发生相互作用，使邻近原子的磁 矩方向趋于与某一晶轴方向平行，自发地 产生磁化强度。
M邻s近的原大子小间决的定相于互铁作磁用性，物并质随的温原度子而结变构化和。
5、磁偶极矩pm、磁矩m
磁偶极子：通常把尺寸小到原子大小的小 磁体称为磁偶极子，等效为环绕回路流动 的电荷。
磁 在磁偶偶极极矩子pm上：的真最空大中力每矩单。位单外位加为磁W场b作·用m。
8
第一节 材料的磁性
磁性材料
磁偶极子的磁矩m和磁偶极矩pm有如下关系：
m=
pm
/
μ 0
磁矩m的单位为A·m2 。
13
第一节 材料的磁性 3、铁磁性物质 呈铁磁性。
磁性材料
＞＞0，磁化率在可达104数量级。
自发磁化：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 列，呈饱和磁化的状态。
磁畴:这种自发磁化不是整体饱和，而是分成 许多小区域，在每个小区域内饱和，这种饱 和的小区域称为磁畴。
磁性材料
二、磁性的分类
物质按磁化率以及在磁场中的行为可以分为 五类，即抗磁性物质、顺磁性物质、铁磁性 物质、反铁磁性物质、亚铁磁性物质。
1、抗磁性物质 呈抗磁性，或称逆磁性。
＜0，M与H方向相反 ； 磁化率 很小，-10-5 ～-10-6 ，且不随温度变化。 属于这类物质的金属有：Bi、Zn、Cu、Ag、Au、Mg。
常见的反铁磁性物质有：Mn、Cr,部分铁氧体 ZnFe2O4如和某些化合物MnO、NiO、FeF2等。
17
第一节 材料的磁性
磁性材料
5、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 互作用，只是反平行排列的磁矩大小不等，不能 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：尖晶石型晶体、石榴石 型晶体等几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。
4
第一节 材料的磁性
磁性材料
2、磁场强度 H
单位：A/m 或高斯（Gs），矢量， 由S极指向N极。
磁场强度：是指外界磁场的大小，也是一 个矢量。单位同磁化强度M 。磁场强度H 一般是由导体中的电流或者永磁体产生的。
5
第一节 材料的磁性
3、磁化率 χ＝M/H
磁性材料
磁化强度M与磁场强度H的比值称为磁化 率：即
χ＝M/H 表征物质磁性的大小
6
第一节 材料的磁性
磁性材料
4、磁感应强度 B 单位：特斯拉（T）或韦/米2 (Wb/m2)
B
=
μ 0
(H+M)
μ0是真空磁导率，
μ 0
=410-7H/m
在真空中（M=0），当磁场强度H为 （107/ 4）A/m时，相应的磁感应强 度为1T。
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第一节 材料的磁性
磁性材料
式中为磁感应强度B的方向与面积S的 垂线方向之间的夹角。
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第一节 材料的磁性
磁性材料
7、磁导率 μ
磁导率定义为
μ=B/μ0 H B与H的比值称为绝对磁导率μ绝对。
μ绝对=B/H=μ0μ
磁导率就等于材料的绝对磁导率μ绝对与真空磁
导率之比，故也称为相对磁导率。
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第一节 材料的磁性
物质磁性的本质：原子的磁矩
原子核磁矩：约为电子磁矩1/2000
原子的磁矩
轨道磁矩
Baidu Nhomakorabea
电子磁矩
自旋磁矩 磁介质：在磁场作用下能磁化的物质。
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第一节 材料的磁性
磁性材料
1、磁化强度 M
单位：A/m 或高斯（Gs），矢量，由S 极指向N极。
磁化强度：衡量物质有无磁性或磁性大小 的物理量，定义为物质单位体积中的磁矩 大小。
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第三章 磁性材料
主要内容
第一节 材料的磁性 第二节 软磁材料及其应用 第三节 硬磁材料及其应用 第四节 磁记录材料及其应用
基本要求
✓理解磁性的起因及
其参量
✓理解磁性的分类及
铁磁物质的特性
✓掌握软磁材料、硬
磁材料磁记录材料的 特点及其应用。
2
第一节 材料的磁性
磁性材料
一、磁性的产生及磁学基本参量
14
第一节 材料的磁性
磁性材料
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3d 或4f层），在此层中未对消的电子自旋磁矩 产生原子磁矩。
（2）原子间距与未满电子层半径之比值要 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 成铁磁性。
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第一节 材料的磁性
磁矩是表征磁性物体磁性大小的物理量。 磁矩愈大，磁性愈强，即物体在磁场中所 受的力也大。
磁矩只与物体本身有关，与外磁场无关。
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第一节 材料的磁性
磁性材料
6、磁通量 单位为韦（Wb）
磁通量是磁感应通量的简称，其定义是： 将通过磁场中某一微元面积S的磁通量
等于该处磁感应强度B在垂直于面积方
向上的分量Bn和面积S的乘积，即
磁性材料
磁性功能材料
——磁性材料指那些有实际工程意义具有较强磁性 的材料。是最古老的功能材料。公元前几世纪人类就 发现自然界中存在天然磁体，磁性(Magnetism)一词 就因盛产天然磁石的Magnesia地区而得名。早期的磁 性材料主要是软铁、硅钢片、铁氧体等。二十世纪六 十年代起，非晶态软磁材料、纳米晶软磁材料、稀土 永磁材料等一系列的高性能磁性材料相继出现。磁性 材料广泛应用于计算机及声像记录用大容量存储装置 如磁盘、磁带，电工产品如变压器、电机，以及通讯、 无线电、电器和各种电子装置中，是电子和电工工业、 机械行业和日常生活中不可缺少的材料之一，
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第一节 材料的磁性
磁性材料
2、顺磁性物质 呈顺磁性。
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 。
＞0， M与H方向相同；磁化率在 10-3～10-5 。
属于这类物质的金属有：La、Pr、MnAl、 除Be以外的碱金属和碱土金属以及居里温 度以上的铁磁性元素Fe、Ni、Co等。
磁性材料
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。
常见的铁磁性金属有：Fe、Ni、Co，某 些稀土元素以及由Fe、Ni、Co组成的合 金等。
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第一节 材料的磁性
磁性材料
4、反铁磁性物质
＞0， M与H方向相同；磁化率在10-5～10-3。
反铁磁性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 矩相互抵消，结果使总的磁矩为零。
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第一节 材料的磁性
磁性材料
三、铁磁性物质的特性 1、内禀特性参数
（ 原1子）磁自矩发按磁一化定强规度律M排s ：列铁在磁晶性格物中质，中与的相 邻近原子发生相互作用，使邻近原子的磁 矩方向趋于与某一晶轴方向平行，自发地 产生磁化强度。
M邻s近的原大子小间决的定相于互铁作磁用性，物并质随的温原度子而结变构化和。
5、磁偶极矩pm、磁矩m
磁偶极子：通常把尺寸小到原子大小的小 磁体称为磁偶极子，等效为环绕回路流动 的电荷。
磁 在磁偶偶极极矩子pm上：的真最空大中力每矩单。位单外位加为磁W场b作·用m。
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第一节 材料的磁性
磁性材料
磁偶极子的磁矩m和磁偶极矩pm有如下关系：
m=
pm
/
μ 0
磁矩m的单位为A·m2 。
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第一节 材料的磁性 3、铁磁性物质 呈铁磁性。
磁性材料
＞＞0，磁化率在可达104数量级。
自发磁化：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 列，呈饱和磁化的状态。
磁畴:这种自发磁化不是整体饱和，而是分成 许多小区域，在每个小区域内饱和，这种饱 和的小区域称为磁畴。
磁性材料
二、磁性的分类
物质按磁化率以及在磁场中的行为可以分为 五类，即抗磁性物质、顺磁性物质、铁磁性 物质、反铁磁性物质、亚铁磁性物质。
1、抗磁性物质 呈抗磁性，或称逆磁性。
＜0，M与H方向相反 ； 磁化率 很小，-10-5 ～-10-6 ，且不随温度变化。 属于这类物质的金属有：Bi、Zn、Cu、Ag、Au、Mg。
常见的反铁磁性物质有：Mn、Cr,部分铁氧体 ZnFe2O4如和某些化合物MnO、NiO、FeF2等。
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第一节 材料的磁性
磁性材料
5、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 互作用，只是反平行排列的磁矩大小不等，不能 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：尖晶石型晶体、石榴石 型晶体等几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。
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第一节 材料的磁性
磁性材料
2、磁场强度 H
单位：A/m 或高斯（Gs），矢量， 由S极指向N极。
磁场强度：是指外界磁场的大小，也是一 个矢量。单位同磁化强度M 。磁场强度H 一般是由导体中的电流或者永磁体产生的。
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第一节 材料的磁性
3、磁化率 χ＝M/H
磁性材料
磁化强度M与磁场强度H的比值称为磁化 率：即
χ＝M/H 表征物质磁性的大小
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第一节 材料的磁性
磁性材料
4、磁感应强度 B 单位：特斯拉（T）或韦/米2 (Wb/m2)
B
=
μ 0
(H+M)
μ0是真空磁导率，
μ 0
=410-7H/m
在真空中（M=0），当磁场强度H为 （107/ 4）A/m时，相应的磁感应强 度为1T。
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第一节 材料的磁性
磁性材料