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1、第二章磁性分析第二章磁性分析第一节磁性基本参数及磁性分类第一节磁性基本参数及磁性分类一、磁化现象和磁性的基本量一、磁化现象和磁性的基本量1.磁介质与磁矩 磁化.磁介质. 外磁场强度H0 0 磁介质在H H0 0中引起的附加磁场强度HH 磁化强度M M M= M=2.2.磁感应强度磁导率磁感应强度磁导率 MHMH M=M=H H -单位体积磁化率 B B0 0= =0 0H H 0 0称为真空磁导率 B B0 0是磁场在真空中的磁感应强度 B B= 0 0(H+MH+M) = 0 0(1+1+)H=H=0 0r r= =H H r r为相对磁导率, 为磁导率二、物质磁性的分类二、物质磁性的分类1
2、.抗磁性抗磁性0 0 如：Cu，Ag，Au，Hg，Zn Bi，Ga，Sb，Sn，In2.顺磁体顺磁体0 0（10-310-6） 如：所有的碱金属和除Be以外的碱土金属以及奥氏体不锈钢、Pt，Pd和稀土金属3.3.铁磁体铁磁体 1 1 铁磁性材料仅四种： Fe=770 Co=1115 Ni=354 Gd=19 很大，易退磁的材料是软磁材料 很小而难退磁的材料是永磁材料4.亚铁磁体5.反铁磁体三、磁化曲线和磁滞回线一磁化曲线 铁磁性材料放入磁场后被磁化的磁化强度及磁场强度和外加磁场强度的关系曲线磁滞回线：铁磁体在交变磁场作用下，磁场交变一周，B-H曲线构成的闭合回线。磁滞效应磁滞效应：磁感应强度的
3、变化落后于磁场强度（H）的变化，这种现象称为磁滞效应。 (080519第一节结束)HHs，MMs，BBsa a= =limlim（B/B/H H）称为起始磁导率）称为起始磁导率H0H0时，时，BBBrBr；B0B0则要求则要求HH- -H Hc c、磁滞回线1.Br、Hc 退磁退磁：试样磁化至饱和后，再设法使磁化强度M减小为零，此过程称为退磁。2.Bs 铁磁质在磁化过程中获得的最大磁化强度称为饱和磁化强度（Ms），此时对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度，用Bs表示。3.磁滞损耗：磁滞回线所包围的面积表示磁化一周时所消耗的功，称为磁滞损耗用Q表示。第二节抗磁性和顺磁性第二节抗磁性和顺磁性一、一、
4、原子本征磁矩原子本征磁矩原子中电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩构成了原子的固有磁矩，即原子的本征磁矩。电子的循轨运动电子的轨道磁矩 电子的自旋磁矩s=2sB二、抗磁性（电子的轨道运动）Cu、Ag、Zn、Cd、Hg三、顺磁性四、金属的抗磁性和顺磁性五、影响金属抗磁性和顺磁性的五、影响金属抗磁性和顺磁性的因素因素1同素异构 n A3n -Fen -Fe A4n -Fe t（）2.温度顺顺= =C=C=3.塑性变形、细化晶粒4.合金化第三节铁磁性的物理本质一、铁磁性产生的原因一、铁磁性产生的原因 （自发磁化理论）自发磁化：是指铁磁性物质的自旋磁矩在无加外磁场条件下自发地取向一致的行为。自发磁化是铁磁性
5、产生的原因（充分条件）自自发磁化（小区域）发磁化（小区域）（各小区域）磁饱和（各小区域）磁饱和 这些自发磁化的小区域称为这些自发磁化的小区域称为磁畴磁畴 (080519第二节结束)（一）、外斯（一）、外斯（WeissWeiss）理论）理论“分子场”假说自发磁化理论“磁畴”假说技术磁化理论Wess理论包括两个方面 畴、场（二）、海森堡（Heisenberg）理论电子交换能 E Eexex=-=-AcosAcos A-A-交换积分（三）铁磁性产生的条件（三）铁磁性产生的条件（三）铁磁性产生的条件（三）铁磁性产生的条件1.原子内部要有未填满的电子壳层2.a/r3，使A0r未填满的内层电子半径a原子半
6、径二、反铁磁性和亚铁磁性反铁磁性的0但很小 亚铁 铁三、铁磁性物质中各种相互作三、铁磁性物质中各种相互作用能用能（一）、电子交换能（一）、电子交换能 E Eexex（A A）（二）、静磁能（二）、静磁能 E Em m（一）、电子交换能（一）、电子交换能 E Eexex（A A）（二）、静磁能（二）、静磁能 E Em m（铁磁体在磁场中的能量）（铁磁体在磁场中的能量）（三）、磁各向异性能EKbcc结构的Fe易磁化方向是100 难磁化方向是111fcc结构的Ni易磁化方向是111 难磁化方向是100hcp结构的Co易磁化方向是0001 难磁化方向是1010（四）、磁致伸缩能E（磁弹性能）概念:铁磁
7、体在磁场中被磁化时，其形状和尺寸都会发生变化，这种现象称为磁致伸缩。为磁致伸缩系数 =L/L，S为饱和磁致伸缩系数铁磁体在磁化时，若发生磁致伸缩时变形受到限制，则物体内部产生应力，从而使物体内部产生弹性能，称之为磁弹性能。（五）、畴壁能ES畴壁-是原子磁矩方向由一个磁畴方向转到相邻磁畴方向的逐渐转向的一个过渡层，有一定厚度。畴壁具有交换能、磁各向异性能、磁弹性能 (080522第一节结束) 四、磁畴的形成E=E=E Eexex+E+Em m+E+Ek k+E+E+E+Es s五、铁磁性的技术磁化（一）定义（二）磁化过程1.在弱磁场作用下2.在强磁场作用下3.在更强磁场作用下(三)、磁滞现象的解
8、释 1.应力理论2.杂质理论 (080522第二节结束)第四节影响铁磁性的因素第四节影响铁磁性的因素一、温度一、温度Tc-居里温度点二、应力的影响二、应力的影响应力方向与磁致伸缩系数为正的金属的伸应力方向与磁致伸缩系数为正的金属的伸缩同方向时，则促进磁化缩同方向时，则促进磁化三、加工硬化和细化晶粒的影响三、加工硬化和细化晶粒的影响四、磁场退火（热处理）四、磁场退火（热处理）五、合金成分和组织的影响五、合金成分和组织的影响1.固溶体2.形成化合物3.形成多相合金4.4.钢的组织钢的组织F F，P P，S S，T T，B B，M M渗碳体TC=210渗碳体TC=265渗碳体TC=380 (0805
9、26第一节结束)第五节铁磁性的测量第五节铁磁性的测量一、静态磁特性的测量一、静态磁特性的测量 （材料的直流磁性测量）（材料的直流磁性测量）（一）冲击法（一）冲击法1.1.闭路试样的冲击法测量闭路试样的冲击法测量 ( (闭路试样的冲击法测量仅适用于软磁材料闭路试样的冲击法测量仅适用于软磁材料) )Q=WQ=W2 2BS/R Q=BS/R Q=C Cb b2.2.开路试样的冲击法测量开路试样的冲击法测量 (针对硬磁材料)=2-1=0(HS(HS1 1-M-MS SS S2 2)- )- 0 0HSHS1 1 = =0M MS SS S2 2M MS S= = / 0S2 2Q=WQ=W/R R (
10、Q=Cb)=QR/W=QR/W = =RCRCb b/W/WM MS S= = RCRCb b/ /0WSWS2 2(MS=C C/WS/WS2 2)说明:试样长度必须大于50mm,则检流计光点偏移量不受试样长度的影响.优点:1.精度高. 2.结构简单,测量方便缺点:不能进行变温转变测量(二)热磁仪测量法L1=VHsin1（三）磁秤法(测磁化率)磁秤的用途:测量顺磁体和抗磁体的磁化率 也可测量铁磁性，并且可以连续测量， 另外，可对组织变化及相变进行分析研究。第六节磁性分析的应用第六节磁性分析的应用一、铁磁性分析一、铁磁性分析（一）测量钢中残余奥氏体含量（一）测量钢中残余奥氏体含量1.淬火钢中只有一个非铁磁相2.两个以上顺磁相系统（二）研究淬火钢的回火转变（二）研究淬火钢的回火转变（三（三) )研究过冷奥氏体等温分解研究过冷奥氏体等温分解二、抗磁性与顺磁性分析二、抗磁性与顺磁性分析（一）测定（一）测定Al-CuAl-Cu合金的固溶度曲线合金的固溶度曲线二、研究铝合金的分解二、研究铝合金的分解
