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1、无机材料物理性能无机材料物理性能2008年2月5日第二十四讲第七章无机材料的磁学性能无机材料的磁学性能v物质的磁性 v磁畴与磁滞回线 v铁氧体的磁性与结构 v磁性材料n磁性n磁矩磁矩是表示磁体本质的一个物理量。任何一个封闭的电流都具有磁矩。其方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流与封闭环形的面积的乘积IS。物质的磁性物质的磁性物质的磁性物质的磁性物质的磁性物质的磁性n磁矩在磁场中所受到的作用力在均匀磁场中 ，磁矩受到磁场作用的力矩n为了求得磁矩在磁场中所受的力，对一维情 况可以写出:n磁矩是表征磁性体磁性大小的物理量 。物质的磁性物质的磁性n磁化强度磁化强度也是描述磁质被磁化后其磁性强弱的
2、一个物理量。称为磁化率或磁化系数 V为样品的体积,若外磁场已知，则M可由力的测定计算出。n磁化强度的测定可由实验测定。一小块磁体在外磁场中受力物质的磁性物质的磁性n电子的磁矩电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成 物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起 孤立原子的磁矩决定于原子的结构 某些元素具有各层都充满电子的原子结构，其电子磁矩相互抵消，因而不显磁性物质磁性的本质物质磁性的本质物质磁性的本质物质磁性的本质v“交换”作用处于不同原子间的未被填满壳层上的电子发生的特殊的相互作用称为 “交换”作用 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 “
3、交换能”与晶格的原子间距有密切关系 物质磁性的本质物质磁性的本质交换能与铁磁能的关系v抗磁性当磁化强度为负时，固体表现为抗磁性 Bi,Cu,Ag,Au 等金属具有这种性质抗磁性物质的抗磁性一般很微弱， 磁化率一般约为-10-5，为负值 磁性的分类磁性的分类磁性的分类磁性的分类v顺磁性顺磁性物质的主要特征是不论外加磁场是 否存在，原子内部存在永久磁矩 顺磁性物质的磁性除了与H有关外，还依 赖于温度，其磁化率与绝对温度成反比 顺磁性物质的磁化率一般也很小，室温下 约为10-5 过渡元素、稀土元素、锕系元素，还有铝 铂等金属，都属于顺磁物质 磁性的分类磁性的分类v铁磁性有一类物质如Fe,Co,Ni，
4、室温下磁化率可达103 数量级，这类物质的磁性称为铁磁性铁磁性物质即使在较弱的磁场内，也可得到极 高的磁化强度，而且当外磁场移去后，仍可保 留极强的磁性。各类磁性物质的-曲线示于下图磁性的分类磁性的分类v铁磁性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，铁磁性消失。这一温度称为居里点其磁化率与温度的关系服从居里一外斯定律 磁性的分类磁性的分类v反铁磁性反铁磁性物质大都 是非金属化合物， 如MnO。 不论在什么温度下 ，都不能观察到反 铁磁性物质的任何 自发磁化现象，因 此其宏观特性是顺 磁性的反铁磁性O的自旋与左方Mn+自旋方向相同 。当右方的Mn2+的自旋方向相反时，系 统有较低的能量，这是Mn2+通过O的相 互作用出现的情况。激发态的出现，是 O2提供了一个2p电子导致的，而p电 子的空间分布是型，故MOM间的 夹角为180度时，间接交换作用最强，而 =90时的作用最弱。超交换理论也可以 说明铁氧体所具有的亚铁磁性.
