磁性材料 第6章 技术磁化理论--磁性材料

顺磁磁化区 趋近饱和区
陡峭区
（2）、Rayleigh区：仍属弱场范围， 其磁化曲线规律经验公式：
M i H bH 2
(μ μi bH )
B 0 i H bH 2 (b : 瑞利常）
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Rayleigh区 起始磁化区
H
第二章 技术磁化理论
（3）、陡峭区 中等场H范围，M变化很快。 特点是不可逆磁化过程，
V0
M H Mdisplacement Mrotation M paramagnetic
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第二章 技术磁化理论
M H Mdisplacement M rotation
即技术磁化过程为畴壁位移和磁畴转 动两种基本磁化机制


M H H

M displacement H
Mrotation H
displacement
rotation
强磁性材料被磁化，实质上是材料受外磁场H的作
用，其内部的磁畴结构发生变化，也即是磁体内部总能量 的平衡分布重新调整过程
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第二章 技术磁化理论
技术磁化过程大致可以分为三个阶段：
（i）、可逆畴壁位移磁化阶段（弱场范围内）：
一、磁化过程概述(General of magnetizing
process)
1、一些基本概念：
磁化过程：指处于磁中性状态的强磁性体在外磁场的作用下， 其磁化状态随外磁场发生变化的过程，分为静态磁化过程和动态 磁化过程

当磁场作准静态变化时，称为静态磁化过程（又分为
技术磁化和内禀磁化）；

当磁场作动态变化时，称为动态磁化过程
第二章 技术磁化理 论
第1节 技术磁化过程 2节 反磁化过程 第2节静态磁参数分析
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第二章 技术磁化理论
Introduce
Weiss分子场假说——自旋交换作用导致磁性体内部 存在分子场，从而产生自发磁化（MS~T关系，以及居里 点的存在） 在未受外磁场作用时为什么绝大多数铁磁体不显示宏 观磁性呢？——磁畴假说 磁畴的概述：宽度约为10-3cm，包含1014个磁性原子 （从微观和宏观两种角度认识磁畴）
磁滞的机制肯定包括下面两种：（1）在畴壁不可逆位移过 程中，由应力和杂质所引起的磁滞；（2）在磁畴不可逆转动 过程中，由磁各向异性能所引起的磁滞。
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第二章 技术磁化理论
与技术磁化过程不同，反磁化过程是从技术饱和磁化状态开 始的（似乎不存在磁畴结构）；
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第二章 技术磁化理论
磁性材料
第二章 技术磁化理论
第2节 反磁化过程
Reversal of Magnetizing Process
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第二章 技术磁化理论
一、概述
反磁化过程：铁磁体从一个方向饱和磁化 状态变为相反方向的技术饱和磁化状态的 过程；
主要特征——磁滞现象（磁化强度M随H变
发生巴克豪森跳跃的急剧变化，其与 均很大且达到最大
值——又称最大磁导率区
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（4）、趋近饱和磁化区 较强H，M变化缓慢，逐渐趋于技术磁化饱和。符合
趋于饱和定律：
M

Ms

1

a H

b H2

（5）、顺磁磁化区



p
H
其中a、b与材料形状有关
需极高的H，难以达到。在技术磁化中不予考虑
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磁性材料
第二章 技术磁化理论
磁畴结构：磁畴的大小、
（1）了解铁磁体内部自
形状以及它们在铁磁体
发磁化的分布；
内的排布方式。研究磁
（2）为研究磁化过程提
畴结构的形式及其在外
供理论依据
所磁有场这中一的切变都化是是由磁铁学磁的体系统内的总自铁由磁能体等为于什极么小形成
值所决重定要的内。容具之体一而言，铁磁体磁畴结磁构畴的？形磁成畴以的及尺寸
技术磁化：指施加准静态变化磁场于强磁体，使其自发磁化的
方向通过磁化矢量M的转动或磁畴移动而指向磁场方向的过程
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第二章 技术磁化理论
2、磁化曲线的基本特征： 铁磁性、亚铁磁性磁化曲线为复杂函数关系
强磁体的磁化曲线可分为五个特征区域： M
（1）、起始磁化区（可逆磁化区域）
M＝iH B＝ 0iH （i＝1+ i）
磁化过程中磁化曲线、磁滞回线上的每和一结点构都与代哪表些铁因素
磁体的平衡状态，而从热力学的观点来看，有在关平？衡状
态下，系统的总自由能等于极小值
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第二章 技术磁化理论
第1节 技术磁化
Technical Magnetization
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第二章 技术磁化理论
铁磁性物质的基本特征：
（1）、铁磁性物质内存在按磁畴分布的自发磁化
（2）、铁磁性物质的磁化率很大 （3）、铁磁性物质的磁化强度与磁化磁场强度之间不是 单值函数关系，显示磁滞现象，具有剩余磁化强度，其磁化率 都是磁场强度的函数
（4）、铁磁性物质有一个磁性转变温度-居里温度TC （5）、铁磁性物质在磁化过程中，表现为磁晶各向异性 和磁致伸缩现象
磁性材料
第二章 技术磁化理论
第二章 技术磁化理论
3、磁化过程的磁化机制：
若磁体被磁化，则沿外磁场
MSVi cosi
强度H上的磁化强度MH可以表磁示畴为转：
MH
i
顺磁V0磁
畴磁化壁过位当程移外磁场强度H发生动过微磁程小化的变化ΔH，则相化应过的程磁
化强度的改变ΔMH可表示为：
MH
i
MS cosi Vi MSVi cosi Vi cosi MS
若H退回到零，其M也趋于零。（多见于金属软磁材料和 磁导率 较高的铁氧体中）
（ii）、不可逆畴壁位移磁化阶段（中等磁场范围内） 即有Barkhausen jumps 发生
（iii）、磁畴磁矩的转动磁化阶段（较强磁场范围内）
此时样品内畴壁位移已基本完毕，要使M增加，只有靠磁
畴磁矩的转动来实现。一般情况下，可逆与不可逆磁畴转动同时发 生于这个阶段
化中出现滞后的现象）——来自于不可逆 磁化过程
实验证明，一般的磁性材料除在极低的磁 场或极高磁场以外，在不同大小的磁场作 用下反复磁化均可得到相应的磁致回线，
而其中最大的回线就是饱和磁滞回线（Hc、 Mr）
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第二章 技术磁化理论
与磁化过程一样，反磁化中也存在可逆与不可逆磁化过程
反磁化过程中，磁滞形成的根本原因主要由于铁磁体内存 在应力起伏、杂质以及广义磁各向异性引起不可逆磁化过程； 所以磁滞与反磁化过程中的阻力分布有密切的关系；