第二章 材料的磁学(new)
磁性功能材料(ppt 72张)
χ ：10-2-10-4
反铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
反铁磁性：
磁化率和温度的关系在涅耳点(TN)有一转折。在TN点以下 为反铁磁性,χ 随温度升高而升高。在TN以上，χ随温度 升高而下降，表现如顺磁性行为。 反铁磁性物质中有A、B两个次晶格，其原子磁矩反平行 排列，且大小相等，自发磁化强度相互抵消，总磁矩为零。
抗磁性
物 质 磁 性 分 类 与外加磁 场的关系 顺磁性 反铁磁性 亚铁磁性 铁磁性
⑴ 抗磁性
χ： －（10-5 – 10-6 ）
抗磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
抗磁性： 磁化率小于零，在外磁场的作用下产生一个与 外磁场方向相反且很小的附加磁场，其值和温 度无关。 抗磁性物质：He，Ne，Ar，H2，N2，C，Si， Ge等
（二）基本磁性参量 磁场强度(H)： 电流强度为i的电流在一个每米有N匝线圈的无 限长螺旋管轴线中央产生的磁场强度 H 为：
HNi
距离永磁体r处的磁场强度 H 为：
2 H km r / r l 0
m1为磁极的磁极强度，；r0是r的矢量单位； 磁化强度(M，σ): 单位体积磁性材料内原子磁矩的矢量和
Cr、Mn以及含有Cr、Mn的一些合金是反铁磁性的。
(4)
铁磁性
χ ：102-106
铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
铁磁性：
在不大的磁化场下，该物质有较高的磁化强度，并达到饱和 状态； 磁化率随磁场非线性变化； 饱和磁化强度随温度升高而下降，并在一定温度Tc（居里温 度）下，铁磁性消失，变成顺磁性。 铁磁性物质： ①Fe、Co、Ni等纯金属。某些稀土元素如Gd（钆gá）等 ②含Fe、Co、Ni的合金及化合物； ③某些过渡元素组成的合金。
第二章 磁学性能
电子的自旋运动产生自旋磁矩，电子自旋磁矩大小为
eh s s 2s B 2mc
式中，s为电子自旋磁矩角动量。
电子自旋磁矩在外磁场方向上的分量恰为一个玻 尔磁子，即 sz=B
式中，符号取决于电子自旋方向，一般取与外磁 场方向z一致的为正，反之为负。
原子中电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩构成了 原子固有磁矩，即本征磁矩。理论计算证明，如
反映磁化强度随磁场变化的速率。 量纲为1，其值可正、 可负，它表征物质本身的磁化特性。
将磁矩p放入磁感应强度为B的磁场中，它将受到磁场力的 作用而产生转矩，其所受力矩为L=p×B
此转矩力图使磁矩 p处于势能最低的方向。磁矩与外加磁场 的作用能称为静磁能。处于磁场中某方向的磁矩，所具有的 静磁能为 E= -p · B 在讨论材料的磁化过程和微观磁结构时，经常要考虑磁 体中存在的几种物理作用及其所对应的 能量，其中包括静磁 能。单位体积中的静磁能，即静磁能密度EH EH = -M· B = -MHcos 式中，为磁化强度M与磁场强度H的夹角。通常静磁能密度 EH在习惯上简称为静磁能。
抗磁体的磁化率与温度无关或变化极小。
凡是电子壳层被填满了的物质都属于抗磁性物质。 惰性气体，离子型固体（如氯化钠）等； 共价键的碳、硅、锗、硫、磷等通过共有电子而填满了 电子层，故也属于抗磁性物质； 大部分有机物质属于抗磁性物质。 金属中属于抗磁性物质的有铋、铅、铜、银等。
三、顺磁性
• 材料的顺磁性来源于原子的固有磁矩。
磁滞：从饱和磁化状态A点降低磁 场H时，磁感应强度B将不沿着原 磁化曲线下降而是沿AC缓慢下降。 剩余磁感应强度：当外磁场降为0 时，得到不为零的磁感应强度Br 矫顽力：将B减小到零，必须加的 反向磁场-Hc
材料的磁学
（1）分子场假说
铁磁性物质内存在某种很强的分子场（力），约束着原 子，使内部各区域的原子磁矩一致排列。这种无外加磁场下
1
2
3.1 原子磁性及材料磁性
3.1.1 原子的磁性
量子力学哥本哈根学派领袖，1922年 获诺贝尔物理学奖，师从卢瑟福， 弟子有海森堡、泡利、狄拉克、朗道 等诺贝尔奖获得者
Bohr
(1885-1962)
3
JJ耦合: 各电子的L、S相互作用强， 先耦合为该电子的总磁矩，再叠加 为原子总磁矩 ；（Z>88)
二者均与 介质无关
(2) 磁矩（m） 环形电流周围的磁场 定价于磁偶极子周围的磁场:
N
N S N
H
m IS
S
m qml
S
O
H
m qel
电偶极距
7
磁偶极矩
静磁能：磁矩在外磁场作用下具有的势能（磁势能）：
Um 0m H
0 mH cos
相对磁导率
10
对于磁介质：
物质磁学和电学基本量的比较
磁学量 电学量
磁 化：磁介质在磁场中感生磁极 极 化：电介质在电场中感生电荷 磁场强度： H nI / L （真空） 电场强度： E U / d （真空） m 磁化强度： M i H 极化强度： i P e E m V V 磁感应强度：磁通密度 B 0 (H M ) H 绝对磁导率： 0 r 相对磁导率： r 1 m 磁 化 率： 电感应强度：电通密度 /电位移矢量 D 0 ( E P) E 绝对电容率： [介电常数] 0 r 相对电容率： 1 相对介电常数
材料磁学性能(材料科学基础)
h
2
（3）磁感应强度
真空
B。＝。H 。
B 磁感强度（Wb·m-2） (magnetic flux density)
H 磁场强度（A·m-1）(magnetic field strength)
0 真空磁导率，4×l0-7（H／m） (亨/米）
介质 B0(HM )HM: 磁化强度
h
3
（4）磁化率 χ(magnetic susceptibility)
➢ 不具“永久磁矩” ：原子各层都充满电子（电子自旋磁矩相互抵消）
如锌(3d104s2)，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。
h
5
（2）“交换”作用
铁具有很强的磁性，这种磁性称为铁磁性。铁磁性除与电子结构有关外， 还决定于晶体结构。
处于不同原子间的、未被填满壳层上的电子发生特殊的相互作用，这种 相互作用称为“交换”作用。这是因为在晶体内，参与这种相互作用的电子 已不再局限于原来的原子，而是“公有化”了，原子间好象在交换电子，故 称为“交换”作用。
由这种“交换”作用所产生的“交换能”J与晶格的原子间距有密切关系。 当距离很大时，J接近于零，随着距离的减小，相互作用有所增加。 J为正值，就呈现出铁磁性，J为负值，就呈现出反铁磁性。
a：原子间距 D：未被填满的电子壳层直h 径
a/D ＞3时 交换能为正值， 为铁磁性 a/D ＜3时 交换能为负值， 为反铁磁性
磁学与磁性材料
磁学与磁性材料磁性材料是一类特殊的材料，具有吸引或排斥铁磁物质的能力。
磁学是研究磁现象和磁性材料的学科。
本文将对磁学和磁性材料的相关概念、应用和发展进行探讨。
一、磁学的基本概念磁学是物理学的一个分支，主要研究磁性现象和磁性材料的性质。
它涉及磁场、磁矩、磁感应强度和磁化强度等基本概念。
磁场是指周围存在磁流的区域，它可以由磁铁、电流或磁体产生。
磁矩是物质内部微小的磁元件，它具有带电粒子产生的磁性。
磁感应强度是磁场对空间中的磁性物体施加的作用力，可以用来描述磁场的强度和方向。
磁化强度是磁性材料在外磁场作用下磁化的程度。
二、磁性材料的分类与性质磁性材料可以根据其磁性质分为铁磁材料、顺磁材料和抗磁材料。
铁磁材料具有明显的自发磁化特性，如铁、镍、钴等。
顺磁材料受外磁场作用后，磁化方向和磁场方向一致，如氧化铁、铁氧体等。
抗磁材料不具备自发磁化特性且在外磁场下磁化弱，如铜、银等。
磁性材料的性质与其微观结构密切相关。
在铁磁材料中，微观磁矩相互作用导致自发磁化；在顺磁材料中，外加磁场作用下，电子磁矩与磁场方向一致；在抗磁材料中，微观磁矩相互作用导致自发磁化方向相反。
三、磁性材料的应用领域磁性材料在众多领域中都起着重要作用。
在电子技术领域，磁性材料广泛应用于电感器、变压器、磁盘驱动器等设备中；在能源领域，磁性材料用于制造磁能转换器件，如风力发电机、水力发电机等；在医学领域，磁性材料在核磁共振成像、磁控释药等方面具有广泛应用；在磁记录领域，磁性材料用于制造硬盘、磁带等存储设备。
四、磁学与磁性材料的发展趋势随着科学技术的不断进步，磁学和磁性材料领域也在不断发展。
一方面，磁学的理论模型和磁性材料的制备工艺不断改进，使得磁性材料的性能得到了提升；另一方面，新型磁性材料的研究和应用也不断推进，如自旋电子学材料、磁性纳米粒子等。
这些新材料和新技术的出现，不仅给电子技术、信息技术和能源技术等领域带来了新的发展机遇，还为科学家们研究磁学现象和磁性材料的本质提供了更多的实验条件和理论基础。
材料磁学性能-磁学性能(第二节)
磁畴
磁畴
磁畴壁
小箭头代表原子磁偶极子
1
在分子场假说的基础上，发展了自发磁化理论，解释了铁磁性的本质 在磁畴假说的基础上发展了技术磁化理论，解释了铁磁体在磁场中的行为 在磁畴的实验观察基础上发展了现代的铁磁性理论
2
1. 自发磁化理论
铁磁性材料的磁性是自发磁化产生的。磁化过程（又称感磁或充磁）：把物质本 身的磁性显示出来，而不是由外界向物质提供磁性的过程 （1）铁磁性产生的原因 铁磁性物质自发磁化的根源是原子（正离子）磁矩，而且在原子磁矩中起主要作 用的是电子自旋磁矩
若铁磁体的尺寸为l0，放在磁场中磁化时，其尺寸变为l，则长度的相对变化为：
λ = l−l0 l0 λ称为线磁致伸缩系数。随着外磁场的增强，铁磁体的磁化强度增强，这时⏐λ⏐
也随之增大。当磁化场H等于饱和磁化场HS时，磁化强度达到饱和值MS，此时
λ=λS，称为饱和磁致伸缩系数。对于一定的材料，λS是个常数
只有当原子核之间的距离Rab与参加交换 J 反铁磁性 铁磁性 顺磁性 作用的电子壳层半径r之比大于3时，交 + 换积分才有可能为正
铁、钴、镊以及某些稀土元素满足自发 磁化的条件
_
1 2 3 4 5 6 7 Rab/r
4
综上述，铁磁性的产生需要两个条件： 原子内部要有未填满的电子壳层 Rab/r之比大于3，使交换积分J为正 前者指的是原子本征磁矩不为零；后者指的是要有一定的晶体结构
10
（2）磁滞理论与磁滞回线（Hysteresis loop）
技术磁化理论说明了起始磁化曲线，而磁滞理论则用来说明退磁曲线（反向磁 化、反向迁移过程）
退磁过程：将试样磁化至饱和，然后慢 慢地减少H，直至取消外磁场，就要发 生磁畴的旋转，磁矢量松弛回复到最近 的易磁化方向，即B（或M）也将减少
材料物理基础-材料的磁学资料
数，是描述磁极周围任一点磁场力大小或磁极周
围磁场效应的物理量。
B 0 (H M ) 0 H 0 M 0 H J m
B的单位是特斯拉(Tesla)(T)或韦伯/米2(Wb／m2)
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磁化率与磁导率 磁化率χ是指单位磁场强度H在单位磁体中所感生出的 磁化强度M大小的物理量。它是表明物质被磁化能力 的大小和性质的物理量。
属
1/ T
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铁磁性(Ferromagnetism) 特点:（1）χ>0，且数值很大， 10-1 ~106数量级 （2）χ不但随T和H而变化，而且与磁化历史 有关 （3）存在磁性变化的临界温度（居里温度）。 当温度低于居里温度时，呈铁磁性；当温度高于
居里温度时，呈顺磁性。
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物质由原子组成，在原子系统中，原子核和电子
分别是带正电荷与负电荷的带电粒子，它们的运
动将产生磁距。但原子核的磁距很小，仅为电子
磁距的1／1836.5，可忽略。所以原子的磁矩主
要由电子运动产生。产生磁矩的原因有： 电子绕原子核的轨道运动，产生一个非常小的磁 场，形成一个沿旋转轴方向的轨道磁矩
1.60211019 6.6256 1034 24 2 1 B 9.273 10 (A m ) 31 2 9.109534 10 2 3.1416
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电子的自旋磁距： 电子不仅绕核做轨道运动，而且自旋运动，电子 自旋角动量由自旋量子数s决定的，自旋角动量的
磁极化强度J，它们都是描述宏观物质磁性强弱的 物理量。
M
V
m
m
A/m
2
j J
J 0 M
第二章 磁学性能 第一讲
U m B
磁场强度
根据产生磁场的方式，有两种表达式：
电流产生的磁场
一个每米有N匝线圈，通以电流强度为i (A)的无线 长螺线管轴线中央的磁场强度。
H Ni
( A/m)
磁铁在其周围产生的磁场
极强为m1的磁极，在距离 r 处产生的磁场强度是 单位极强 (m2=1wb) 在该处所受到的作用力 m1 F H k 2 ( A/m) m2 r
Ek K 0 K1 ( 2 2 2 2 2 2 ) K 2 2 2 2
(6.24)
K1、K2为晶体各向异性能常数。 铁在20℃时的值约为4.2×104J/m3，钴的值 为4.1×105J/m3，镍的值为-0.34×104J/m3。
磁性基本量总结
1.磁学基本量：
2.磁性参数与介电参数的比较
A/m
磁 感 应 强 度
特斯拉：T
1）H(A/m) ---E (V/m) : 导致极化的外部驱动力的量度； 2）B ( VS/m2） ----P (C/m2)：材料对外部作用场的响应的量度； 3) X（） ----------- Xe 无量纲，描述材料对外部作用场的响应； 4） μ0---------------ε0 建立材料的相应参数和尺度参比量
TN
T
四、铁磁性 （1）很容易被磁化到饱和（只 需要很小的磁场） （2） f > 0，且为101～106 （3）也存在一个临界温度TC
（4）M－H呈非线性关系
代表性物质：11种金属元素和 众多的化合物和合金
铁磁性
X>>1, 在较低的温度下，铁磁物质中相邻原子磁偶极矩之间的交 换作用，其强度可以克服热起伏的影响，结果没有外部磁场的作用下， 相邻的偶极子也彼此整齐的排列。 例：纯铁--- B0=10-6T时，其磁化强度M=104A/m FeSO4(顺磁性）， B0=10-6T时，其磁化强度M=0.001A/m
材料的磁学性能
材料的磁学性能
材料的磁学性能是指材料在外加磁场下的磁化特性，包括磁化强度、磁导率、磁化曲线等。
磁学性能对于材料的应用具有重要的意义，尤其是在电子、通信、医疗等领域。
本文将从磁性材料的基本概念、磁性材料的分类、磁性材料的应用等方面进行介绍和分析。
磁性材料是指在外加磁场下会产生磁化现象的材料。
根据材料在外加磁场下的磁化特性，可以将磁性材料分为铁磁性材料、铁素磁性材料、铁氧体材料和软磁性材料等几类。
铁磁性材料在外加磁场下会产生明显的磁化现象，具有较高的磁导率和磁化强度，主要用于制造电机、变压器等电器设备。
铁素磁性材料具有较高的电阻率和磁导率，主要用于制造电感元件、磁芯等。
铁氧体材料具有较高的磁导率和磁化强度，主要用于制造微波器件、磁记录材料等。
软磁性材料具有较低的矫顽力和磁导率，主要用于制造变压器、电感器等。
磁性材料在电子、通信、医疗等领域具有广泛的应用。
在电子领域，磁性材料主要用于制造电感元件、变压器、磁芯等，用于电源、通信、计算机等设备中。
在通信领域，磁性材料主要用于制造微波器件、天线等，用于无线通信、卫星通信等设备中。
在医疗领域，磁性材料主要用于制造医疗设备、磁共振成像设备等，用于诊断、治疗等用途。
总之，磁性材料的磁学性能对于材料的应用具有重要的意义。
通过对磁性材料的基本概念、分类和应用的介绍和分析，可以更好地了解磁性材料的特性和用途，为相关领域的科研和生产提供参考和指导。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读。
材料的磁性与磁学性质的研究
材料的磁性与磁学性质的研究磁性是指物质对外界磁场的响应，并产生与磁场有关的性质和现象。
磁性广泛存在于自然界中的各种材料中，包括金属、陶瓷、多晶材料等。
磁性的研究是材料科学领域的重要方向之一，对于深入理解材料的物理性质和发展磁性材料具有重要意义。
材料的磁性取决于其微观结构和化学成分。
一般来说，材料的磁性是由材料中的自由电子或离子在外加磁场下的运动所决定的。
在材料中，自由电子具有自旋和轨道角动量，这些角动量对于材料的磁性起着重要作用。
通过实验研究和理论模拟，科学家们可以深入探索材料的磁性特性，并进一步开发出具有特殊磁学性质的新材料。
磁性材料的研究始于古代中国和希腊，最早的磁石发现于唐代时期。
欧洲的大航海时代奠定了磁学研究的基础，其中包括William Gilbert对磁铁的研究。
到了18世纪，磁学研究逐渐发展为一个独立的科学领域，并与电学发展形成紧密联系。
庞大的磁学研究群体涌现出许多重要的科学家，例如安德烈-玛丽·安培、迈克尔·法拉第等。
他们通过实验和理论工作，为磁性材料研究奠定了坚实的基础。
材料的磁性可以分为软磁性和硬磁性。
软磁性材料具有高导磁率和低磁滞，适用于电感器、变压器等器件。
硬磁性材料则具有较大的磁畴耦合和高矫顽力，适用于制作永磁体等器件。
通过调控材料的微观结构和化学成分，科学家们可以制备出具有不同磁性的材料，满足不同领域和应用的需求。
磁学性质的研究涉及磁矩、磁畴、磁化率以及磁滞等。
磁矩是物质产生磁性的基本原因，它描述了材料中磁性粒子的磁性特性。
磁畴是材料中一种特殊的有序结构，它由一组具有同向磁矩的原子或磁性颗粒组成。
磁畴之间的耦合和磁畴壁的运动对于材料的磁性具有重要影响。
磁化率是衡量材料对外加磁场响应的指标，它可以分为顺磁性和抗磁性两种。
顺磁性材料在外加磁场下磁化，而抗磁性材料在外加磁场下反磁化。
磁滞是指材料在磁场变化时表现出的非线性行为，它反映了材料内部磁化的随时间的变化。
材料的磁学
在MnO晶体结构中，相邻Mn2+离子的磁矩都成反向平行排列， 结果磁矩相互对消，整个固体材料的总磁矩为零
对于反铁磁性与亚铁磁性的晶体（如：NiO、 FeF2、Fe3O4），其晶格结构是磁性离子与 非磁性离子相互交叉排列。两个磁性离子被 非磁性离子隔开，磁性离子间距很大，故自 发磁化难以用d－d交换作用模型解释，此 时磁性离子间的交换作用是以隔在中间的非 磁性离子为媒介来实现的。 ——超交换作用
交换能与铁磁性的关系 居里点：铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来，超 过这一温度，由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行 取向，因而自发磁化强度变为0，铁磁性消失。这一温度称为 居里点TC。在居里点以上，材料表现为强顺磁性，其磁化率 与温度的关系服从居里－外斯定律，
=C/(T-Tc)
式中C为居里常数
在真空中，磁感应强度为
B0 0 H
式中μ0为真空磁导率，其值: 4π×10-7 H/m
三、磁导率
1.磁导率的物理意义：
表示材料在单位磁场强度的外磁场作用下，材料内部的磁通量 密度。是材料的特征常数。 2. 有两种表示方法：
① 绝对磁导率µ
② 相对磁导率µ = µ /µ r 0
3.相对磁导率μr 定义： 材料的磁导率μ与真空磁导率μ0之比。
二、特征： 所感应的磁矩很小，方向与外磁场相反，即磁化强度M为很小 的负值。
相对磁导率μ
r
＜1，磁化率χ ＜0（为负值）。
在抗磁体内部的磁感应强度B比真空中的小。抗磁体的磁化率 χ 约为-10-5数量级。 所有材料都有抗磁性。因为它很弱，只有当其它类型的磁性 完全消失时才能被观察。 如Bi,Cu,Ag,Au
例如：反铁磁性MnO
Mn 2+ :3s 2 3d 5 , L 0, S 5 / 2, 2 S B 5 B
材料的磁学性能与测试方法
材料的磁学性能与测试方法材料的磁学性能是指材料在磁场下的特性和行为。
磁学性能对于许多领域的应用至关重要，如电子设备、磁存储、能源转换等。
为了深入了解和评估材料的磁学性能，科学家和工程师们开发了各种测试方法和技术。
本文将介绍常见的材料磁学性能测试方法以及其应用。
一、磁矩与磁滞回线测试方法磁矩是一个材料在磁场中受磁化作用时所表现出的磁性强度。
磁矩可以通过磁滞回线测试方法进行测量。
该测试方法主要通过改变外加磁场的强度来测量材料的磁化强度。
磁滞回线图是磁矩随外加磁场变化的图像，通过分析磁滞回线图可以了解材料的磁化强度和磁滞损耗等。
二、磁化曲线测试方法磁化曲线测试方法主要用于测量材料的磁化特性。
这种方法通过在材料中施加不同大小的磁场，然后测量磁场对材料磁化程度的影响。
通过绘制磁化曲线，可以确定材料的磁化特性，如饱和磁化强度、剩余磁矩和矫顽力。
三、矫顽力和剩余磁矩测试方法矫顽力是指外加磁场移除后，材料保留的剩余磁矩。
矫顽力和剩余磁矩是材料磁学性能的重要指标之一。
这些指标可以通过磁化曲线测试方法中的回磁曲线来测量。
通过矫顽力和剩余磁矩的测量，可以评估材料的磁记忆效应，以及应用于数据存储等领域时的可靠性。
四、磁导率测试方法磁导率是材料对磁场的响应能力。
磁导率测试方法主要通过施加一个交变磁场，并测量材料的磁场强度和施加磁场的相位差来计算磁导率。
磁导率的测量可以用于评估材料的磁性能和应用于电磁设备中的性能。
五、饱和磁化强度测试方法饱和磁化强度是指材料在外加磁场逐渐增大的情况下，达到饱和状态时的磁化强度。
饱和磁化强度测试方法可以通过磁化曲线测试中的饱和磁化强度来测量。
饱和磁化强度是衡量材料磁性能的重要指标之一，对于电磁设备和磁性材料的设计和应用具有重要意义。
通过以上介绍的各种测试方法，我们可以准确测量和评估材料的磁学性能。
这些测试方法对于磁性材料的设计、磁性材料应用的改进以及电磁设备的开发都起到了至关重要的作用。
我们可以根据具体的需求选择合适的测试方法，以便更好地了解和利用材料的磁学性能。
材料的磁性
法拉第－电磁感应
居里（P Curie）
量子力学的出现使人们开始把物质磁性的认识建立在原子及电子 的基础上，海森伯用静电性的交换作用对铁磁体的分子场性质给 出了正确的解释，揭开了现代磁学的篇章。
20世纪50年代，铁氧体为代表的亚铁磁体的发现，改变了100多 年来金属铁磁性材料独占强磁体领域的局面。强磁材料的研究及 应用发展到高频和微波领域。非晶合金磁性的发展，开拓了优质 软磁材料的领域。 近20年，磁记录材料和磁光记录材料正在迅猛发展。在多层膜 中发现巨磁电阻以来，自旋相关导电等新材料及器件不断发展 有机铁磁体、C60化合物铁磁体和室温下铁磁体半导体的发现 预示了磁学与磁性材料的发展前景。
M(B)与H的变化关系
开始M的增加比较缓慢，后来增加较快 最后达到Ms(饱和磁化强度) 纵坐标改为磁感应强度B，则对应于平 衡值Ms的磁感应强度值称为饱和磁感 应强度(Bs ） 磁导率μ随H的变化
H增加，磁域界移动，磁域逐渐 改变，磁矩方向转向，渐与磁场 平行，单一磁域（饱和磁化）
磁导率μ是B-H曲线上的斜率 在B-H曲线上，当H→0时的斜率称为初（起）始磁导率µi 初（起）始场作用时，原子磁矩能通过旋转而沿外场方向择优取向， 表现出宏观磁性，这种磁性称为顺磁性。 有固有磁矩，没有相互作用 材料中的原子磁矩无序排列，材料表现不出宏观磁性； 居里定律
C T
C-居里常数
抗磁体和顺磁体对于磁性材料应用来说都视为无磁性。
3、反铁磁性
在有些材料中，相邻原子或离子的磁矩呈反方向平行排列，结果 总磁矩为零，叫反铁磁性。反铁磁性物质有某些金属如Mn，Cr等， 某些陶瓷如MnO，NiO等以及某些铁氧体如ZnFe2O4等。 以氧化锰(MnO)为例，它是离子型陶瓷材料，由Mn2+和O2-离子 组成， O2-离子没有净磁矩，因为其电子的自旋磁矩和轨道磁矩 全部都对消了；Mn2＋离子有未成对3d电子贡献的净磁矩。 在MnO晶体结构中，相邻Mn2+离子的磁矩都成反向平行排列， 结果磁矩相互对消，整个固体材料的总磁矩为零。
材料性能学 第二章 材料的磁学性能
B : 为玻尔磁子，是磁矩的最小单位。=9.27×10-24Am2
②电子自旋磁矩
由电子自旋运动产生的磁矩称为自旋磁矩。用 ms 表示。
ms 2 Si (Si 1)B 为矢量，其方向平行于自旋轴。
式中： Si—为自旋量子数，其值为1/2。
第一节 基本磁学性能
1、 材料的磁性 早在公元前600年人们就发现天然磁石吸引铁的现象，现在的磁 铁多是人工制成的。以上物质具有吸引铁、钴、镍等物质的特性， 这种特性称之为磁性。 材料的磁性来源：电子(电荷)的循规和自旋运动以及原子核的 磁矩。但原子核的磁矩仅有电子磁矩的1/2000，一般可忽略。 注意：一切物质都具有磁性，任何空间都存在磁场。 1.1 磁矩 “磁”来源于“电”，任何一个封闭的电流都具有磁矩，其方 向与环形电流法线方向一致，大小为电流与封闭环形面积乘积。
第二节 抗磁性与顺磁性
原子的固有磁矩与磁场发生相互作用， 具有较高的静磁能。
EH ml • H ml H cos
为降低静磁能，外场须使磁矩发生转动， 改变二者之间夹角。
H
(a)无磁场
(a)无磁场
(b)弱磁场
(c)强磁场
第二节 抗磁性与顺磁性
注意：①常温下，使原子磁矩转向磁场方向，要克服磁矩间相互 作用所产生的无序倾向，克服原子热运动所造成的严重干扰，故 顺磁磁化十分困难。室温磁化率约为10-6。 ②将温度降低到0K，磁化率便可提高到10-4； ③顺磁金属只有当温度接近0K或外加磁场极强时才有可能达到磁 饱和，即所有原子磁矩都排向磁场方向。 2、影响抗磁性与顺磁性的因素 ①原子结构 规律：电子循规运动产生抗磁矩；离子固有磁矩则产生顺磁矩； 自有电子主要产生顺磁矩；磁性取决于哪种因素占主导地位。
磁性材料的磁学性质及其应用
磁性材料的磁学性质及其应用磁性材料是具有磁性的物质，其磁性来自其内部电子自旋和轨道运动的相互作用。
磁性材料的磁学性质包括磁化强度、磁化方向、磁滞回线、磁化曲线等。
磁性材料在众多领域都有广泛的应用，例如电子学、磁存储、医学、电力工程等。
首先，磁化强度是磁性材料的一项基本磁学性质。
它是指在给定的磁场下，磁性材料磁化时所达到的最大磁化强度。
磁化强度决定了磁性材料在磁场中的表现。
通常情况下，磁性材料随着磁场的增强而磁化强度逐渐增大，但当磁场增大到一定程度时，磁化强度不再随磁场变化而继续增大，而是趋于饱和磁化强度。
饱和磁化强度是磁性材料的另一个重要指标，它是指当外部磁场趋近于无穷大时磁性材料的磁化强度。
其次，磁化方向也是磁性材料的重要磁学性质之一。
在磁化过程中，磁性材料的磁化方向会发生变化，它取决于磁场的方向和材料内部的磁畴结构。
一般来说，把磁场沿材料的磁畴结构中的一个方向施加，可以使得材料在该方向上的磁化程度最大。
因此，在磁性材料的选材和设计中需要考虑到磁化方向。
例如，在磁记录器的设计中，需要选择垂直磁记录介质中垂直方向上磁化的材料。
另外，磁滞回线是描述磁性材料磁化状态和磁场关系的一种曲线。
当磁性材料被磁化时，磁化强度随着磁场的增强而增大，但是当磁场又减少时，磁化强度并不会立即为零，而是会保持一定的值，这就是磁滞回线。
磁滞回线具有一定的宽度，宽度越大表示材料内部的磁畴结构越复杂，因而需要更多的能量来改变其磁状态。
磁滞回线对于磁存储器和传感器等领域具有很大的应用价值。
最后，磁性材料在很多领域都有广泛的应用。
例如，铁氧体材料磁滞回线较小，被广泛用于变压器和电感器的制造中。
而永磁体材料则被应用于电动车等领域。
磁性材料还被用于生物医学，例如磁性纳米颗粒可用于靶向药物输送和光学图像纳秒等方面。
此外，磁性材料还在磁传动、磁制冷等领域中发挥着重要作用。
总之，磁性材料的磁学性质及其应用涉及广泛，是研究和开发的热门领域之一。