第二章磁性功效材料本章主要内容磁性材料——含有较强磁性材料。第一节铁磁学基础(一)磁矩一个圆电流磁矩定义为：i：电流强度S：圆电流回线包围面积。其方向能够用右手定则来确定物质物质磁性含有普遍性第一节铁磁学基础（二）基本磁性参量在真空中：第一节铁磁学基础(三）物质磁性分类抗磁性物质磁结构及磁化率随温度改变抗磁性：顺磁性物质磁结构及磁化率随温度改变原子磁矩方向是紊乱；在外加磁场作用下趋于沿外场方向排列，使磁质沿外场方向产生一定强度附加磁场。磁化率虽小，但大于零。磁化强度随温度升高而下降。顺磁金属主要有Mo，Al，Pt，Sn等。（3）反铁磁性Cr、Mn以及含有Cr、Mn一些合金是反铁磁性。铁磁性物质磁结构及磁化率随温度改变在不大磁化场下，该物质有较高磁化强度，并到达饱和状态；磁化率随磁场非线性改变；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。亚铁磁性物质磁结构及磁化率随温度改变也有两个次晶格，其自发磁化磁矩方向相反，但大小不等，总磁矩为两反平行排列磁矩和，不为零。大量使用铁氧体物质磁性分类磁性材料——含有较强磁性材料。第一节铁磁学基础磁化曲线：磁感应强度B或磁化强度M与磁场强度H之间非线性关系曲线。磁滞现象：当强磁性材料到达磁饱和状态后，假如减小磁化场H，介质磁化强度M（或磁感应强度B）并不沿着起始磁化曲线减小，M（或B）改变滞后于H改变。这种现象叫磁滞。（a）抗磁；（b）顺磁反铁磁第一节铁磁学基础磁性材料在不一样方向上含有不一样磁性能特征。磁晶各向异性，单晶体磁性各向异性称为磁晶各向异性第一节铁磁学基础磁性材料磁化过程中发生沿磁化方向伸长(或缩短)，在垂直磁化方向上缩短(或伸长)现象它是一个可逆弹性变形。材料磁致伸缩相对大小用磁致伸缩系数λ表示，即：λ=Δl/l式中，Δl和l分别表示磁场方向绝对伸长与原长。当磁场强度足够高，磁致伸缩趋于稳定时，磁致伸缩系数λ称为饱和磁致伸缩系数，用λs表示。对于3d金属及合金:λs约为10-5—10-6。第一节铁磁学基础第一节铁磁学基础1.2磁化过程与技术磁参量磁性功能材料(一)磁畴结构理论和试验均已证实，在居里温度以下，在没有外磁场作用下，铁磁性材料内部分成若干个小区域，在每个小区域内原子磁矩自发磁化饱和，即原子磁矩平行排列。每一个磁矩取向一致自发磁化区域就叫做一个磁畴。磁畴结构布洛赫畴壁奈尔畴壁第一节铁磁学基础磁化过程：磁性材料在外磁场作用下由宏观无磁状态转变为有磁状态过程。磁化是经过磁畴运动来实现。各磁畴内部磁矩平行或反平行于外加磁场，不受这一磁场力矩。而畴壁附近磁矩方向发生改变，使畴壁产生横向移动。（三）磁化曲线反磁化过程第一节铁磁学基础（三）铁磁体中磁自由能在3d金属如Fe，Co，Ni，中，当3d电子云重合时，相邻3d电子存在交换作用。交换能Eex与两个电子自旋磁矩取向相关，表示为⑵静磁能：强磁性物质磁化强度与外磁场相互作用能称为静磁能（3）磁晶各向异性能EK（5）退磁场能退磁场在开路状态下，一个有限大小样品被外磁场磁化时，在它两端将产生一个磁场。该磁场方向与磁体M方向相反，并使磁体产生退磁倾向，叫做退磁场Hd。第一节铁磁学基础剩磁：铁磁体磁化到技术饱和并去掉外磁场后，在磁化方向保留Mr或者Br统称为剩磁。Mr称为剩下磁化强度，Br称为剩下磁感应强度矫顽力：铁磁体磁化到技术饱和后，使它磁化强度或者磁感应强度降低到零所需要反向磁场称为矫顽力。磁损耗：软磁材料在磁化和反磁化过程中所损失能量。由涡流损耗We，磁滞损耗Wh和剩下损耗Wr三部分组成，通常以每千克材料损耗功率表示，即W=We+Wh+Wr磁能积（BH）：磁铁在气隙空间所建立磁能量密度。Hg=(BmHmVm/μ0Vg)1/2式中Vm、Bm和Hm分别是磁铁体积、磁感强度和磁场强度，Vg、Hg是气隙体积和磁场强度。最大磁能积（BH）max：退磁曲线上磁能积最大一点，工程应用中通常将(BH)max称为磁能积。第一节铁磁学基础（五）磁性材料稳定性第一节铁磁学基础1.3磁性材料分类铁芯材料磁性功能材料