磁性物理学第六章 技术磁化理论
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实验发现各种多晶磁 性材料趋近饱和阶段和顺 磁磁化阶段有着共同的规 律，这对于基础磁性的研 究是有帮助的，分析其规 律也是技术磁化研究的内 容。
第二节 可逆壁移磁化过程
一、壁移磁化机制 在有效场作用下，自发磁化方向接近于H方向的磁畴长
大，而与H方向偏离较大的近邻磁畴相应缩小，从而使畴壁 发生位置变化。
其实质是：在H作用下，磁畴体积发生变化，相当于畴 壁位置发生了位移。
1800壁位移磁化过程如图：
F H i 0M sHco 0 s0M sH 低 F Hk 0M sHco 1s8 00 0M sH高
说明H作用下，壁移磁化的物理本质是畴壁内每个磁矩 向着H方向逐步地转动
1、壁移磁化的动力 设单位面积的1800壁，
下来。
第一节 磁化过程概述
材料的技术磁化过程可以用磁化曲线和磁滞回线来表征。
自发磁化后的材料没有外磁场作用时，一般处于退磁状态，不 同磁畴的自发磁化取向不同，在测量方向磁化强度平均为零。
M MSvicosi 0
i
外磁场作用下磁畴结构发生变化，在磁场方向出现不为零的磁化 强度：
M H ( M S c o s iv i M S v i( cs oi n sii ) v ic o s iM S ) 0
H＝0，M＝0
H≠0，M≠0
在磁场作用下，两种过程均可发生，由于不同材料中发生两 种过程的难易程度不同，也可能在不同磁场范围内以一种过程 为主、另一种过程为辅。为了简化问题，我们总是分别进行机 理上的讨论，但讨论到具体材料的磁化时，就必须综合考虑两 种过程。
180Bloch畴壁的位移：
原子磁矩的扇形转向移动示意图
饱和磁化无磁畴，撤除磁场后先重新形成磁畴结构，再 通过壁移和畴转实现反向饱和磁化，所以反磁化过程的机理 和磁化过程有所不同，关注的问题也不相同，如何控制HC和 Mr及磁滞迴线形状是重点。
交变场下磁材的应用：频散和损耗是最突出的，从机理 上探讨其原因，找出减小损耗、改善频散的途径也是技术磁 化研究的任务。
i
因此技术磁化过程存在着三种途径：畴壁移动过程；磁化矢量转动过 程； 顺磁磁化过程。技术磁化讨论的是前两个过程。从理论上说，只要了 解材料的磁畴结构及其在外磁场下的变化规律即可以给出其磁化曲线和磁 滞回线，然而由于磁畴结构的复杂性，目前只能在一些特定情形，计算出 理论曲线，但给出的启示却是有普遍意义的。
二、应力阻碍畴壁运动的壁移磁化（应力理论） 当铁磁体内存在不均匀性的内应力时，壁移时将会在
磁体内引起磁弹性能与畴壁能变化。
F
3 2
s
cos2
F
3 2
s
cos2
3 2
施加磁场后，畴壁两旁的磁畴 在磁场中的能量出现差异：
FHi 0M S H FHk 0M S H
畴壁自然右移以降低系统能量， 移动距离到产生的磁化强度带 来的退磁场和外磁场相等为止。
畴壁上的压强
PБайду номын сангаас0HM S
起始磁化曲线：
样品从退磁状态开始，外加磁
场从零加到磁化强度达到饱和值
c
Ms的过程。磁化曲线是从 M-H 座标原点 开始，按其不同阶段的
2、壁移的阻力
壁移过程中，由铁磁体的内部能量发生变化，将对壁移
产生阻力。
阻力来源于铁磁体内的不均匀性。
① 内应力起伏的分布：
F
3 2
s
i
sin
2
E 4
A1
K1
3 2
s
i
Fd ②成分的起伏分布（如杂质、气孔、非磁性相）
壁移时，这些不均匀性引起铁磁体内部能量大小的起伏 变化，从而产生阻力。
max
磁化曲线 磁滞迴线
起始磁导率
i
1
0
lin B H(H0)
饱和磁化后去掉磁场，再加反 向磁场磁化到饱和，如此反复 形成了饱和磁滞迴线，它的形 状决定了磁性材料的一些应用 参数数值。磁化的不可逆过程 是磁滞迴线出现的根本原因。
反磁化过程的宏 观描述是磁滞回 线。研究各种磁 滞回线的成因是 研究反磁化过程 的任务。
磁性物理学第六章 技术磁化理论
磁化过程：磁体在外场作用下，从磁中性状态到 饱和状态的过程。
技术磁化：在缓慢变化或低频交变磁场中进行磁 化。（所考虑的是磁化已经达到稳定状态的问题）
获得磁中性状态的方法： 交流退磁：无直流磁场，对磁体施加一定强度的交
变磁场，并将其振幅逐渐减小到零。 热致退磁：将磁体加热到Tc 以上，然后在无H时冷却
特点可以分成 5个 区域：
( 1 )起始或可逆磁化区：线性关系
( 2 )瑞利( Rayleigh )区：偏离线性
( 3 )最大磁化率区： M 急剧地增加，达到其最大值m，剧烈不
可逆（巴克豪生跳跃），从（2）开始都是不可逆的。
( 4 )趋近饱和区： M缓慢地升高，最后趋近一水平线(技术饱和)。 多晶铁磁体，趋近饱和定律。
右图表示一个K1>0的立方晶系材 料的单晶磁化过程，易轴是[100]， 磁畴有180和90两类。当磁场加在 [100]方向，畴壁位移结束时，Ms在 [100]方向；当磁场加在[110]方向， 畴壁位移结束时，磁畴仍然存在着两 类磁畴，一类 Ms 在[100]方向，另一 类 Ms 在[010]方向。进一步磁化才发 生磁畴内磁化强度的转动过程。一般 金属与合金磁性材料在低场下是畴壁 移动过程为主，高场下才发生磁化矢 量的转动过程。氧化物磁性材料则不 同，由于畴壁移动的阻力比较大，在 较低磁场范围就会发生磁化矢量转动 过程。
在位移作用下位移Δx 。
有 M s x的磁矩从 转到 磁矩的磁位能改变：
FH 0 M s xH cos 0
0 M s xH cos 180 0
2 0 M s xH 0
可以认为在 x方向对 180 0 壁
有力的作用（压强为 P ）
由： FH P x 得：2 0 M s xH P x P 2 0 M s H （外力） 壁移的动力是 H
( 5 )顺磁磁化区：外场对自发磁化的微弱增强。
不可逆磁化的特征：巴克毫生跳跃
1919年巴克豪森发现铁磁材料的磁化过程，是分成许多 小的不连续步骤进行。此现象称为巴克豪森效应。
坡莫合金丝，C2处成 核，畴壁位移。
反磁化过程：
饱和磁感应强度 剩余磁感应强度 退磁曲线
矫顽力
最大磁导率
m
1
0
B H
第二节 可逆壁移磁化过程
一、壁移磁化机制 在有效场作用下，自发磁化方向接近于H方向的磁畴长
大，而与H方向偏离较大的近邻磁畴相应缩小，从而使畴壁 发生位置变化。
其实质是：在H作用下，磁畴体积发生变化，相当于畴 壁位置发生了位移。
1800壁位移磁化过程如图：
F H i 0M sHco 0 s0M sH 低 F Hk 0M sHco 1s8 00 0M sH高
说明H作用下，壁移磁化的物理本质是畴壁内每个磁矩 向着H方向逐步地转动
1、壁移磁化的动力 设单位面积的1800壁，
下来。
第一节 磁化过程概述
材料的技术磁化过程可以用磁化曲线和磁滞回线来表征。
自发磁化后的材料没有外磁场作用时，一般处于退磁状态，不 同磁畴的自发磁化取向不同，在测量方向磁化强度平均为零。
M MSvicosi 0
i
外磁场作用下磁畴结构发生变化，在磁场方向出现不为零的磁化 强度：
M H ( M S c o s iv i M S v i( cs oi n sii ) v ic o s iM S ) 0
H＝0，M＝0
H≠0，M≠0
在磁场作用下，两种过程均可发生，由于不同材料中发生两 种过程的难易程度不同，也可能在不同磁场范围内以一种过程 为主、另一种过程为辅。为了简化问题，我们总是分别进行机 理上的讨论，但讨论到具体材料的磁化时，就必须综合考虑两 种过程。
180Bloch畴壁的位移：
原子磁矩的扇形转向移动示意图
饱和磁化无磁畴，撤除磁场后先重新形成磁畴结构，再 通过壁移和畴转实现反向饱和磁化，所以反磁化过程的机理 和磁化过程有所不同，关注的问题也不相同，如何控制HC和 Mr及磁滞迴线形状是重点。
交变场下磁材的应用：频散和损耗是最突出的，从机理 上探讨其原因，找出减小损耗、改善频散的途径也是技术磁 化研究的任务。
i
因此技术磁化过程存在着三种途径：畴壁移动过程；磁化矢量转动过 程； 顺磁磁化过程。技术磁化讨论的是前两个过程。从理论上说，只要了 解材料的磁畴结构及其在外磁场下的变化规律即可以给出其磁化曲线和磁 滞回线，然而由于磁畴结构的复杂性，目前只能在一些特定情形，计算出 理论曲线，但给出的启示却是有普遍意义的。
二、应力阻碍畴壁运动的壁移磁化（应力理论） 当铁磁体内存在不均匀性的内应力时，壁移时将会在
磁体内引起磁弹性能与畴壁能变化。
F
3 2
s
cos2
F
3 2
s
cos2
3 2
施加磁场后，畴壁两旁的磁畴 在磁场中的能量出现差异：
FHi 0M S H FHk 0M S H
畴壁自然右移以降低系统能量， 移动距离到产生的磁化强度带 来的退磁场和外磁场相等为止。
畴壁上的压强
PБайду номын сангаас0HM S
起始磁化曲线：
样品从退磁状态开始，外加磁
场从零加到磁化强度达到饱和值
c
Ms的过程。磁化曲线是从 M-H 座标原点 开始，按其不同阶段的
2、壁移的阻力
壁移过程中，由铁磁体的内部能量发生变化，将对壁移
产生阻力。
阻力来源于铁磁体内的不均匀性。
① 内应力起伏的分布：
F
3 2
s
i
sin
2
E 4
A1
K1
3 2
s
i
Fd ②成分的起伏分布（如杂质、气孔、非磁性相）
壁移时，这些不均匀性引起铁磁体内部能量大小的起伏 变化，从而产生阻力。
max
磁化曲线 磁滞迴线
起始磁导率
i
1
0
lin B H(H0)
饱和磁化后去掉磁场，再加反 向磁场磁化到饱和，如此反复 形成了饱和磁滞迴线，它的形 状决定了磁性材料的一些应用 参数数值。磁化的不可逆过程 是磁滞迴线出现的根本原因。
反磁化过程的宏 观描述是磁滞回 线。研究各种磁 滞回线的成因是 研究反磁化过程 的任务。
磁性物理学第六章 技术磁化理论
磁化过程：磁体在外场作用下，从磁中性状态到 饱和状态的过程。
技术磁化：在缓慢变化或低频交变磁场中进行磁 化。（所考虑的是磁化已经达到稳定状态的问题）
获得磁中性状态的方法： 交流退磁：无直流磁场，对磁体施加一定强度的交
变磁场，并将其振幅逐渐减小到零。 热致退磁：将磁体加热到Tc 以上，然后在无H时冷却
特点可以分成 5个 区域：
( 1 )起始或可逆磁化区：线性关系
( 2 )瑞利( Rayleigh )区：偏离线性
( 3 )最大磁化率区： M 急剧地增加，达到其最大值m，剧烈不
可逆（巴克豪生跳跃），从（2）开始都是不可逆的。
( 4 )趋近饱和区： M缓慢地升高，最后趋近一水平线(技术饱和)。 多晶铁磁体，趋近饱和定律。
右图表示一个K1>0的立方晶系材 料的单晶磁化过程，易轴是[100]， 磁畴有180和90两类。当磁场加在 [100]方向，畴壁位移结束时，Ms在 [100]方向；当磁场加在[110]方向， 畴壁位移结束时，磁畴仍然存在着两 类磁畴，一类 Ms 在[100]方向，另一 类 Ms 在[010]方向。进一步磁化才发 生磁畴内磁化强度的转动过程。一般 金属与合金磁性材料在低场下是畴壁 移动过程为主，高场下才发生磁化矢 量的转动过程。氧化物磁性材料则不 同，由于畴壁移动的阻力比较大，在 较低磁场范围就会发生磁化矢量转动 过程。
在位移作用下位移Δx 。
有 M s x的磁矩从 转到 磁矩的磁位能改变：
FH 0 M s xH cos 0
0 M s xH cos 180 0
2 0 M s xH 0
可以认为在 x方向对 180 0 壁
有力的作用（压强为 P ）
由： FH P x 得：2 0 M s xH P x P 2 0 M s H （外力） 壁移的动力是 H
( 5 )顺磁磁化区：外场对自发磁化的微弱增强。
不可逆磁化的特征：巴克毫生跳跃
1919年巴克豪森发现铁磁材料的磁化过程，是分成许多 小的不连续步骤进行。此现象称为巴克豪森效应。
坡莫合金丝，C2处成 核，畴壁位移。
反磁化过程：
饱和磁感应强度 剩余磁感应强度 退磁曲线
矫顽力
最大磁导率
m
1
0
B H