1、2016春季磁性材料復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)資料上課PPT和教材一、 基本名詞、概念1、 磁荷及其特點(diǎn)，磁庫倫定律，磁偶極矩，電流回路磁矩磁荷：是磁單極子的基本量化單位.是自然界存在攜帶最小電荷量的基本磁粒子。特點(diǎn)：磁極的強(qiáng)度用其所帶磁荷的量m表示，由于磁學(xué)量不如電學(xué)量的測(cè)量那么直觀，在目前的實(shí)驗(yàn)中尚未觀測(cè)到這種粒子。所以“磁單極子”到現(xiàn)在還只是一個(gè)理論上的構(gòu)想。磁鐵有N/S兩極，他們同號(hào)相斥，異號(hào)相吸，這一點(diǎn)同正負(fù)電荷有很大的相似性。磁庫倫定律：P1磁偶極矩: 磁偶極矩與“電偶極矩”相對(duì)應(yīng)。歷史上，人們最早認(rèn)為天然磁體（或人造磁鐵）是由無數(shù)小的磁偶極子組成，每一個(gè)小的磁偶極子由相距很近的等量正、負(fù)磁荷構(gòu)成

2、。（磁偶極子的磁性強(qiáng)弱可以由磁偶極矩來表示）P2磁偶極子：（P2）電流回路磁矩:（P2）由閉合電流產(chǎn)生的磁矩2、 磁化強(qiáng)度，磁極化強(qiáng)度，比磁化強(qiáng)度（P3）3、 磁場(chǎng)強(qiáng)度，點(diǎn)磁荷/無限長直導(dǎo)線/環(huán)形電流/長直螺線管的磁場(chǎng)分布，磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁感應(yīng)強(qiáng)度:也被稱為磁通量密度或磁通密度，是一個(gè)表示貫穿一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面積的磁通量的物理量，其符號(hào)是B。在物理學(xué)中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱使用磁感強(qiáng)度（也叫磁感應(yīng)強(qiáng)度）來表示，磁感強(qiáng)度大表示磁感強(qiáng)；磁感強(qiáng)度小，表示磁感弱。磁場(chǎng)強(qiáng)度:單位正點(diǎn)磁荷在磁場(chǎng)中所受的力被稱為磁場(chǎng)強(qiáng)度H.4、 磁化率， 相對(duì)磁導(dǎo)率、起始磁導(dǎo)率、最大磁導(dǎo)率、復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率、增量磁導(dǎo)率、可逆磁導(dǎo)率、微分磁導(dǎo)率、不可逆

3、磁導(dǎo)率、總磁導(dǎo)率(P5P7) （計(jì)算方法、如何從圖像中判斷）5、 靜磁能，退磁場(chǎng)，退磁因子，幾種簡(jiǎn)單幾何形狀的退磁因子N(P7.8)比例系數(shù)N:為退磁因子張量， 無量綱的數(shù)， 同磁體的形狀有關(guān)。 Hd是磁體內(nèi)部位置的函數(shù)， N也是，所以N的具體形式書寫及其困難，只有當(dāng)磁體形狀使Hd是均勻分布時(shí)， N才變?yōu)槌?shù)。通常情況下， 不能忽略退磁場(chǎng)效應(yīng)， 若對(duì) 個(gè)退磁因子很大的樣品 一個(gè)退磁因子很大的樣品進(jìn)行磁化，需要加更高的外磁場(chǎng)。室溫下鐵的飽和磁化強(qiáng)度為1.70×106 A/m, 球形樣品產(chǎn)生退磁場(chǎng)的大小為：Hd=NMs=5.67×105A/m, 因此磁化此樣品所需外磁場(chǎng)，需要超

4、過5 67 .67×105A/m。6、 物質(zhì)磁性的分類，抗磁性特點(diǎn)，順磁性特點(diǎn)，鐵磁性特點(diǎn)，反鐵磁性特點(diǎn)，亞鐵磁性特點(diǎn)，各種磁性的磁化曲線的區(qū)別，居里溫度，奈耳溫度，居里外斯定律物質(zhì)是由原子(離子)或分子組成的， 繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子具有軌道磁矩和自旋磁矩，因此磁性是物質(zhì)的基本屬性，任何物質(zhì)都具有磁性。不同物質(zhì)在磁場(chǎng)中的行為表現(xiàn)不同，這不但取決于其構(gòu)成固體后的原子(離子)或分子是否具有磁矩，而且和其固體的結(jié)構(gòu)，晶體場(chǎng)的類型，相鄰原子、電子之間是否具有相互作用，及這種相互作用的類型等因素有關(guān)。抗磁性（任何物質(zhì)都有），磁化率是很小的負(fù)值，與溫度磁場(chǎng)無關(guān)，加一個(gè)磁場(chǎng)，即就感應(yīng)出方向相反的磁場(chǎng)

5、(磁化率X=M/H).順磁性：磁化率X很小的負(fù)值，順磁性的物質(zhì)磁化率隨著溫度在發(fā)生變化，其服從居里外斯定律。對(duì)于順磁性的圖像里，看X-T的圖像可以知道，當(dāng)溫度很低時(shí)，逐漸和外磁場(chǎng)方向一致，溫度無限接近于0，理想狀態(tài)下，溫度為0，與外磁場(chǎng)方向一致。鐵磁性：X為很大的正值，鐵磁性物質(zhì)服從居里外斯定律，當(dāng)鐵磁性物質(zhì)比臨界溫度高時(shí)，鐵磁性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為順磁性物質(zhì)。當(dāng)降溫到各自居里溫度，又變化成為鐵磁狀態(tài)。反鐵磁性：當(dāng)T大于TN時(shí)，遵從順磁狀態(tài)（居里外斯定律），當(dāng)T小于TN時(shí)，沒有規(guī)律，磁化率不再增大。TN為奈爾溫度，是順磁到反磁的轉(zhuǎn)化溫度。抗磁性：當(dāng)磁化強(qiáng)度M為負(fù)時(shí)，固體表現(xiàn)為抗磁性。Bi、Cu、Ag、

6、Au等金屬具有這種性質(zhì)。在外磁場(chǎng)中，這類磁化了的介質(zhì)內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于真空中的磁感應(yīng)強(qiáng)度M。抗磁性物質(zhì)的原子（離子）的磁矩應(yīng)為零，即不存在永久磁矩。當(dāng)抗磁性物質(zhì)放入外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)使電子軌道改變，感生一個(gè)與外磁場(chǎng)方向相反的磁矩，表現(xiàn)為抗磁性。所以抗磁性來源于原子中電子軌道狀態(tài)的變化。抗磁性物質(zhì)的抗磁性一般很微弱，磁化率H一般約為-10-5，為負(fù)值。 順磁性：順磁性物質(zhì)的主要特征是，不論外加磁場(chǎng)是否存在，原子內(nèi)部存在永久磁矩。但在無外加磁場(chǎng)時(shí)，由于順磁物質(zhì)的原子做無規(guī)則的熱振動(dòng)，宏觀看來，沒有磁性；在外加磁場(chǎng)作用下，每個(gè)原子磁矩比較規(guī)則地取向，物質(zhì)顯示極弱的磁性。磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)方向

7、一致， 為正，而且嚴(yán)格地與外磁場(chǎng)H成正比。 順磁性物質(zhì)的磁性除了與H有關(guān)外，還依賴于溫度。其磁化率H與絕對(duì)溫度T成反比。 式中,C稱為居里常數(shù)，取決于順磁物質(zhì)的磁化強(qiáng)度和磁矩大小。 順磁性物質(zhì)的磁化率一般也很小，室溫下H約為10-5。一般含有奇數(shù)個(gè)電子的原子或分子，電子未填滿殼層的原子或離子，如過渡元素、稀土元素、鋼系元素，還有鋁鉑等金屬，都屬于順磁物質(zhì)。 鐵磁性 ：對(duì)諸如Fe、Co、Ni等物質(zhì)，在室溫下磁化率可達(dá)10-3數(shù)量級(jí)，稱這類物質(zhì)的磁性為鐵磁性。 鐵磁性物質(zhì)即使在較弱的磁場(chǎng)內(nèi)，也可得到極高的磁化強(qiáng)度，而且當(dāng)外磁場(chǎng)移

8、去后，仍可保留極強(qiáng)的磁性。其磁化率為正值，但當(dāng)外場(chǎng)增大時(shí)，由于磁化強(qiáng)度迅速達(dá)到飽和，其H變小。 鐵磁性物質(zhì)具有很強(qiáng)的磁性，主要起因于它們具有很強(qiáng)的內(nèi)部交換場(chǎng)。鐵磁物質(zhì)的交換能為正值，而且較大，使得相鄰原子的磁矩平行取向（相應(yīng)于穩(wěn)定狀態(tài)），在物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域磁疇。每個(gè)磁疇大約有1015個(gè)原子。這些原子的磁矩沿同一方向排列，假設(shè)晶體內(nèi)部存在很強(qiáng)的稱為“分子場(chǎng)”的內(nèi)場(chǎng)，“分子場(chǎng)”足以使每個(gè)磁疇自動(dòng)磁化達(dá)飽和狀態(tài)。這種自生的磁化強(qiáng)度叫自發(fā)磁化強(qiáng)度。由于它的存在，鐵磁物質(zhì)能在弱磁場(chǎng)下強(qiáng)列地磁化。因此自發(fā)磁化是鐵磁物質(zhì)的基本特征，也是鐵磁物質(zhì)和順磁物質(zhì)的區(qū)別所在。 鐵磁體的鐵磁性

9、只在某一溫度以下才表現(xiàn)出來，超過這一溫度，由于物質(zhì)內(nèi)部熱騷動(dòng)破壞電子自旋磁矩的平行取向，因而自發(fā)磁化強(qiáng)度變?yōu)?，鐵磁性消失。這一溫度稱為居里點(diǎn) 。在居里點(diǎn)以上，材料表現(xiàn)為強(qiáng)順磁性，其磁化率與溫度的關(guān)系服從居里外斯定律， 式中C為居里常數(shù)。 反鐵磁性：反鐵磁性是指由于電子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自發(fā)磁化強(qiáng)度，電子磁矩是同向排列的；在不同子晶格中，電子磁矩反向排列。兩個(gè)子晶格中自發(fā)磁化強(qiáng)度大小相同，方向相反，整個(gè)晶體 。反鐵磁性物質(zhì)大都是非金屬化合物，如MnO。 不論在什么溫度下，都不能觀察到反鐵磁性物質(zhì)的任何自發(fā)磁化現(xiàn)象，因此其宏觀特性是順磁性的，M與H處

10、于同一方向，磁化率 為正值。溫度很高時(shí)，極小；溫度降低，逐漸增大。在一定溫度 時(shí)， 達(dá)最大值 。稱 為反鐵磁性物質(zhì)的居里點(diǎn)或尼爾點(diǎn)。對(duì)尼爾點(diǎn)存在的解釋是：在極低溫度下，由于相鄰原子的自旋完全反向，其磁矩幾乎完全抵消，故磁化率 幾乎接近于0。當(dāng)溫度上升時(shí)，使自旋反向的作用減弱， 增加。當(dāng)溫度升至尼爾點(diǎn)以上時(shí)，熱騷動(dòng)的影響較大，此時(shí)反鐵磁體與順磁體有相同的磁化行為。  （P12、14）居里溫度：材料在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度，即鐵磁體從鐵磁相轉(zhuǎn)變成順磁相的相變溫度，也可以說是發(fā)生二級(jí)相變的轉(zhuǎn)變溫度。奈耳溫度：反鐵磁性材料轉(zhuǎn)變成為順磁性材料所需要達(dá)到的溫度。居里外斯定律：是電介質(zhì)材料研

11、究中非常重要的一個(gè)定律，其描述介電常數(shù)或磁化率在居里溫度以上順磁相的關(guān)系。7、 磁化，磁化曲線，剩磁，矯頑力，磁滯回線，退磁曲線，磁能積，退磁場(chǎng)矯正鐵磁性、 亞鐵磁性材料屬于強(qiáng)磁性材料， 這類材料與具有抗磁性、順磁性、反鐵磁性等磁性特征的材料的區(qū)別在于它們對(duì)于外加磁場(chǎng)有明顯的響應(yīng)特性， 即被磁化，這說明材料的狀態(tài)隨外磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而發(fā)生變化，這種變化可以用磁化曲線和磁滯回線來表征。磁化曲線：是表示磁場(chǎng)強(qiáng)度H和所感生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B或者磁化強(qiáng)度M之間的關(guān)系。工程技術(shù)中常用B-H關(guān)系，物理學(xué)中常用M-H關(guān)系。磁化曲線反映了M或B對(duì)H的比值， 所以從磁化曲線上面可以獲得磁化率或者磁導(dǎo)率。剩磁：材料磁化

12、到飽和以后， 逐漸減小外加磁場(chǎng)， 材料中對(duì)應(yīng)的M或者B也隨之減小，但是并不會(huì)沿著初始的磁化曲線返回。當(dāng)外磁場(chǎng)減小到零時(shí)，材料仍然保留一定大小的磁化強(qiáng)度或者磁感應(yīng)強(qiáng)度，稱為剩余磁化強(qiáng)度或剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度， 用M 和B 表示 簡(jiǎn)稱剩磁矯頑力：在反方向增加磁場(chǎng)， M或B持續(xù)減小，當(dāng)反向磁場(chǎng)達(dá)到一定值時(shí)，滿足M=0或者B=0，此時(shí)的 場(chǎng)強(qiáng)度 磁場(chǎng)強(qiáng)度H稱為矯頑力， 用MHc(內(nèi)稟矯頑力)或BHc(磁感應(yīng)矯頑力)表示，通常|MHc|>|BHc|，矯頑力的物理意義是表征材料磁化以后，保持磁化狀態(tài)的能力。有效磁場(chǎng)=外磁場(chǎng)退磁場(chǎng)第二章8、 原子磁性來源，原子外電子排布規(guī)律（P19）9、 電子的軌道磁矩，玻

13、爾磁子，電子軌道磁矩的量子化（P21-22） 10、 電子自旋磁矩，電子自旋軌道角動(dòng)量耦合（P23-P24）電子除了繞核作軌道運(yùn)動(dòng)外，還有自旋運(yùn)動(dòng)，固有自旋角動(dòng)量。自旋角動(dòng)量在外磁場(chǎng)中的分量只取決于自旋量子數(shù)ms。角動(dòng)量耦合:由幾個(gè)角動(dòng)量互相作用得到一個(gè)總的、確定的角動(dòng)量的組合方式，稱為角動(dòng)量耦合，其實(shí)質(zhì)就是矢量的加和。11、 jj耦合，LS耦合，洪德定則，朗德因子，有效磁矩，原子量子態(tài)的光譜學(xué)標(biāo)記（P24-26）j-j 耦合： 適用于原子序數(shù)Z82 的原子， 在這類原子中，同一電子自身的軌道-自旋耦合(l-s)較強(qiáng)，各電子的軌道角動(dòng)量l和自旋角動(dòng)量s先合成為電子的總角動(dòng)量j，然后各個(gè)電子的總

14、角動(dòng)量j再合成為該電子殼層的總角動(dòng)量J。L-S耦合：適用于原子序數(shù)較小的原子，在這類原子中，不同電子之間的軌道-軌道耦合和自旋-自旋耦合較強(qiáng)，而同一電子的軌道-自旋耦合較弱，因而， 各個(gè)電子的軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量先分別合成為 個(gè)總軌道角動(dòng) 一個(gè)總軌道角動(dòng)量PL和總自旋角動(dòng)量PS，然后，總軌道角動(dòng)量和總自旋角動(dòng)量再耦合成為該支殼層電子的總角動(dòng)量PJ。原子序數(shù)Z32的元素都采用這種耦合方式。原子序數(shù)Z32到Z<82 之間元素角動(dòng)量的耦合方式將逐漸地從第一種方式。 gJ稱為朗德因子： 重要：原子磁矩的計(jì)算Fe原子： Z=26，電子分布是.3d6由洪特規(guī)則1: 5個(gè)電子自旋占據(jù)5個(gè)+1/2的m

15、s的狀態(tài)，另一個(gè)只能占據(jù)-1/2的ms的狀態(tài)，所以總的自旋s: S=5*1/2-1*1/2=2同理根據(jù)洪特定則2：總軌道角動(dòng)量 L=2+1+0+(-1)+(-2)+2=2 (ml=0,+1, +2)電子數(shù)超過半數(shù)，根據(jù)洪特定則3： L-S耦合的總角動(dòng)量J有：J=L+S(=4)所以朗德因子gJ：gJ=3/2所以Fe原子的有效磁矩為：Fe原子的總自旋磁矩為：Cr3+離子： Z=24，電子分布是.3d312、 軌道角動(dòng)量?jī)鼋Y(jié)，3d能級(jí)劈裂的機(jī)理軌道角動(dòng)量?jī)鼋Y(jié)：在晶場(chǎng)中的3d過渡金屬的磁性離子的原子磁矩僅等于電子自旋磁矩，而電子的軌道磁矩沒有貢獻(xiàn)，此現(xiàn)象稱為軌道角動(dòng)量?jī)鼋Y(jié)。物理機(jī)理：過渡金屬的3d電子

16、軌道暴露在外面，受晶場(chǎng)的控制。晶場(chǎng)的值為102-104，大于自旋軌道耦合能102。晶場(chǎng)對(duì)電子軌道的作用是庫倫相互作用，因而對(duì)電子自旋不起作用，隨著3d電子的軌道能級(jí)在晶場(chǎng)作用下劈裂，角動(dòng)量消失。發(fā)生軌道凍結(jié)的條件是：晶場(chǎng)大于自旋-軌道耦合3d能級(jí)劈裂的機(jī)理：能級(jí)劈裂：指原子或分子內(nèi)原先衰減的能量水平間的分離13、 拉莫爾旋進(jìn)，朗之萬的抗磁性理論拉莫爾旋進(jìn)：拉莫爾進(jìn)動(dòng)是指電子、原子核和原子的磁矩在外部磁場(chǎng)作用下的進(jìn)動(dòng)。 拉莫爾旋進(jìn)：具有自旋與磁矩特性的磁性核處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中時(shí)，若此原子核的磁矩與B的方向不同時(shí)，在磁場(chǎng)作用下，原子核將受到一個(gè)垂直于與B形成平面的力矩T，在力矩T的作用

17、下自旋角動(dòng)量P的方向會(huì)連續(xù)發(fā)生變化，但大小保持不變，自旋核將發(fā)生像陀螺受重力作用是一樣的進(jìn)動(dòng)。原子核即自旋，又圍繞外磁場(chǎng)方向發(fā)生的進(jìn)動(dòng)也成為拉莫爾進(jìn)動(dòng)。朗之萬的抗磁性理論：朗之萬的抗磁性理論：（P26-27） 14、 朗之萬順磁性理論，弱場(chǎng)高溫下居里定律的推導(dǎo)，布里淵對(duì)朗之萬順磁理論的量子力學(xué)修正。朗之萬順磁性理論:(PPT54-P140) 打印郎之萬順磁理論：原子磁矩之間無相互作用，為自由磁矩，熱平衡下為無規(guī)則分布，受外加磁場(chǎng)的作用，原子磁矩的角度發(fā)生改變，沿著接近外磁場(chǎng)方向擇優(yōu)分布，因而引起順磁磁強(qiáng)度。 布里淵對(duì)朗之萬順磁理論的量子力學(xué)修正： 15、 鐵磁材料的磁疇，分子場(chǎng)假設(shè)，分子場(chǎng)對(duì)鐵

18、磁材料自發(fā)磁化的唯象解釋，鐵磁居里溫度Tc和順磁居里溫度的意義與差別，海森堡直接交換作用及其局限性，海森堡直接交換作用給出鐵磁性條件鐵磁材料的磁疇：所謂磁疇，是指磁性材料內(nèi)部的一個(gè)個(gè)小區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)部包含大量原子，這些原子的磁矩都象一個(gè)個(gè)小磁鐵那樣整齊排列，但相鄰的不同區(qū)域之間原子磁矩排列的方向不同，如圖所示。各個(gè)磁疇之間的交界面稱為磁疇壁。宏觀物體一般總是具有很多磁疇，這樣，磁疇的磁矩方向各不相同，結(jié)果相互抵消，矢量和為零鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部存在按照磁疇分布的自發(fā)磁化。鐵磁性:鐵磁性物質(zhì) 般具有如下五個(gè)特征分子場(chǎng)假設(shè)： 鐵磁居里溫度Tc和順磁居里溫度的意義與差別：在外斯分子場(chǎng)理論中，居里溫度TC

19、和順磁居里溫度TP是相等的，但實(shí)際測(cè)量的兩者是有差別的，通常TC小于TP，原因是實(shí)際的鐵磁性物質(zhì)在溫度高于TC時(shí)，內(nèi)部仍然有部分的短程磁有序。居里溫度：是熱擾動(dòng)能量完全破壞了自發(fā)磁化的磁相變的臨界溫度， 低于此溫度， 鐵磁體有自發(fā)磁化，呈鐵磁性，高于此溫度時(shí)，鐵磁體轉(zhuǎn)變?yōu)榇啪仉s亂分布的順磁體分子場(chǎng)對(duì)鐵磁材料自發(fā)磁化的唯象解釋： 表明隨分子場(chǎng)系數(shù)和總自旋量子數(shù)的增加而增加，居里溫度是分子場(chǎng)系數(shù)大小的一個(gè)宏觀度量標(biāo)志，它是與鐵磁性物質(zhì)的本征相關(guān)的一個(gè)參量。居里溫度：是熱擾動(dòng)能量完全破壞了自發(fā)磁化的磁相變的臨界溫度， 低于此溫度， 鐵磁體有自發(fā)磁化，呈鐵磁性，高于此溫度時(shí)，鐵磁體轉(zhuǎn)變?yōu)榇啪仉s亂分布的

20、順磁體。鐵磁性物質(zhì)的磁特性隨溫度的變化而改變，當(dāng)溫度上升至某一溫度時(shí)，鐵磁性材料就由鐵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾艩顟B(tài)，即失掉鐵磁性物質(zhì)的特性而轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判晕镔|(zhì)，這個(gè)溫度稱為居里溫度，以Tc表示。居里溫度是磁性材料的本征參數(shù)之一，它僅與材料的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，幾乎與晶粒的大小、取向以及應(yīng)力分布等結(jié)構(gòu)因素?zé)o關(guān)，鐵磁居里溫度：這是鐵磁性材料保持有鐵磁性的一個(gè)最高溫度，在此溫度以上時(shí)即轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判浴ｍ槾艅t是反過程，但是溫度都是相同的16、奈耳溫度的意義，次格子，高溫弱場(chǎng)下反鐵磁的居里外斯定律的推導(dǎo)，超交換作用機(jī)理，影響超交換作用強(qiáng)度的因素海森堡直接交換作用及其局限性，海森堡直接交換作用給出鐵磁性條件： 奈

21、耳溫度：反鐵磁相變溫度奈爾溫度TN反鐵磁性物質(zhì)兩個(gè)特征：磁性晶格含義：高溫弱場(chǎng)下反鐵磁的居里外斯定律的推導(dǎo): 超交換作用機(jī)理:1934年,克拉默首先提出了一種交換作用模型-超交換模型,用來解釋反鐵磁性自發(fā)磁化的起因.他認(rèn)為,反磁性物體內(nèi)的磁性離子之間的交換作用是通過隔在中間的非磁性離子之為媒介來實(shí)現(xiàn)的,故稱超交換作用.超交換作用的原理：(以MnO為例)由于MnO具有面心立方結(jié)構(gòu),存在兩種鍵角,即180度與90度的鍵角.如上圖:在基態(tài)時(shí): Mn2+3d5 有5個(gè)未被抵消的自旋磁矩O2- 2p6 沒有未被抵消自旋磁矩而,Mn2+O2- Mn2+,電子波函數(shù)在180度鍵角方向時(shí)可能有較大的迭加(如下

22、圖),只是O2-離子無磁性,不能自發(fā)磁化. 然而,由于有迭交, O2- 提供2p電子遷移到Mn2+的3d軌道內(nèi)的機(jī)會(huì),使體系完全可能變成含有Mn2+和 O1-的激發(fā)態(tài)所以,在激發(fā)態(tài)時(shí): O2- 2p5 就有1個(gè)被抵消自旋磁矩 這個(gè)未配對(duì)的電子當(dāng)然有可能與近鄰的Mn2+離子的3d電子了生交換作用.最終,導(dǎo)致O2-兩則成180度鍵角耦合的兩個(gè)Mn2+的自旋必定為反平行排列.影響超交換作用強(qiáng)度的因素:16、 奈耳溫度的意義，次格子，高溫弱場(chǎng)下反鐵磁的居里外斯定律的推導(dǎo)，超交換作用機(jī)理，影響超交換作用強(qiáng)度的因素17、 尖晶石結(jié)構(gòu)亞鐵磁性，抵消點(diǎn)，P,QN型亞鐵磁材料的磁化曲線有何區(qū)別？產(chǎn)生此種區(qū)別的原

23、因？亞鐵磁鐵氧體分子磁矩的計(jì)算，亞鐵磁鐵氧體材料內(nèi)部的交換作用尖晶石結(jié)構(gòu)亞鐵磁性： P,QN型亞鐵磁材料的磁化曲線有何區(qū)別：（P53-54） 抵消點(diǎn):產(chǎn)生此種區(qū)別的原因？: 亞鐵磁鐵氧體分子磁矩的計(jì)算: 亞鐵磁鐵氧體材料內(nèi)部的交換作用18、 混磁性，自旋玻璃態(tài)19、 RKKY交換作用第三章（P56開始）磁晶各向異性，易軸，磁化功，磁晶各向異性能，磁晶各向異性場(chǎng)，單軸(六方晶系)磁晶各向異性，多軸(立方晶系)磁晶各向異性，磁晶各向異性機(jī)理解釋(自旋對(duì)模型，單離子模型)，4f稀土元素的磁晶各向異性，磁晶各向異性的溫度依賴性磁晶各向異性：易軸：磁化功、磁晶各向異性能，磁晶各向異性場(chǎng)單晶體沿不同晶軸方

24、向上磁化所測(cè)得的磁化曲線和磁化到飽和的難易程度不同。即，在某些晶軸方向的晶體容易磁化，而沿某些晶軸方向不容易磁化，這種現(xiàn)象稱為磁晶各向異性。磁晶各向異性場(chǎng)是一種等效場(chǎng)，其含義是當(dāng)磁化強(qiáng)度偏離易磁化軸方向時(shí)好像受到沿易磁化軸方向的一個(gè)磁場(chǎng)作用，使它恢復(fù)到易磁化軸方向。單軸(六方晶系)磁晶各向異性：多軸(立方晶系)磁晶各向異性 磁晶各向異性機(jī)理解釋(自旋對(duì)模型，單離子模型)： 4f稀土元素的磁晶各向異性：磁晶各向異性的溫度依賴性20、 磁致伸縮，各向同性磁致伸縮，各向異性磁致伸縮，磁致伸縮的機(jī)理，自發(fā)磁致伸縮機(jī)理，磁致伸縮的測(cè)量方法磁致伸縮：鐵磁性物質(zhì)的形狀在磁化過程中發(fā)生形變的現(xiàn)象，叫磁致伸縮各

25、向同性磁致伸縮：磁致伸縮的機(jī)理 磁致伸縮的測(cè)量方法測(cè)量磁致伸縮的一個(gè)方便可行的方法是應(yīng)變片技術(shù)。電阻應(yīng)變片是材料長度變化引起應(yīng)變片的電阻變化，因而通過測(cè)量電阻的變化，得到材料的形變。也就是得到l/l ， 再用公式就可以得到： 100,111,110等磁致伸縮常數(shù)。第四章 軟磁材料21、 軟磁材料，衡量材料“軟”的指標(biāo)，如何提高材料軟磁性，電工純鐵及用途，硅鋼及用途，坡莫合金及用途，軟磁鐵氧體，非晶軟磁材料及制備方法，納米晶軟磁材料及制備方法軟磁材料：軟磁材料能夠迅速響應(yīng)外磁場(chǎng)的變化， 且能低損耗地獲得高磁感應(yīng)強(qiáng)度的材料。其特點(diǎn)是既容易受外加磁場(chǎng)磁化，又容易退磁。衡量材料“軟”的指標(biāo)：1)、初始

26、磁導(dǎo)率mi和最大磁導(dǎo)率mmax要高；2)、 矯頑力Hc要小；3)、飽和磁化強(qiáng)度MS要高；4)、功率損耗P要低;5)、高的穩(wěn)定性。 如何提高材料軟磁性： 電工純鐵及用途：硅鋼及用途：坡莫合金及用途：軟磁鐵氧體：非晶軟磁材料及制備方法：納米晶軟磁材料及制備方法：第5章23、硬磁材料，衡量材料“硬”的指標(biāo)，提高材料硬磁性方法，淬火硬化磁鋼，析出硬化磁鋼，時(shí)效硬化磁鋼，有序硬化永磁合金，鐵氧體永磁材料，稀土永磁材料，SmCo5 /Sm2Co17晶體結(jié)構(gòu)、硬磁性能、制備工藝，Nd-Fe-B永磁材料晶體結(jié)構(gòu)、硬磁性能、制備工藝硬磁材料是指材料被外磁場(chǎng)磁化以后， 去掉磁場(chǎng)仍保持著較強(qiáng)的剩磁的磁性材料。 磁性

27、材料“硬” 的要求1)、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br要高；2)、 矯頑力Hc要大；3)、最大磁能積(BH) max要高；4)、高的穩(wěn)定性。衡量材料“硬”的指標(biāo)：提高材料硬磁性方法：淬火硬化磁鋼通過高溫淬火手段，把已加工的零件內(nèi)原奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，以獲得較高的矯頑力。如碳鋼、鎢鋼、鉻鋼、鈷鋼、鋁鋼等，這類永磁材料的矯頑力和磁能積相比以后新型永磁材料較低，當(dāng)前很少使用。析出硬化型磁鋼又稱沉淀硬化型磁鋼，其矯頑力是在合金冷卻過程中獲得的，通過失穩(wěn)分解沉淀出近似單疇大小的伸長形磁性相彌散分布于弱磁性相中，利用磁性相的形狀各向異性，其反磁化依靠磁矩的非均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，具有很高的矯頑力。i) Fe-Cu 合金，

28、主要用在鐵簧繼電器等方面。ii) Fe-Co 合金， 主要用在電子器件的存儲(chǔ)單元。iii) Al-Ni-Co合金，基于Fe-Ni-Al合金發(fā)展的一種被廣泛應(yīng)用的金屬永磁材料。居里溫度為890， 具有非常好的溫度穩(wěn)定性， 在儀器儀表、 電機(jī)電器、 磁傳動(dòng)裝置、 航天元器件等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，時(shí)效硬化型磁鋼通過淬火、塑性形變、時(shí)效硬化等工藝手段，使得磁鋼中析出具有磁各向異性的微粒，具有很高的矯頑力。i) a-鐵基合金，包括鈷鉬、鐵鎢鈷和鐵鉬鈷等合金，其磁能積較低，用在電話接收機(jī)中;鐵錳鈦和鐵鈷釩合金, 主要用于指南針和儀表零件；ii) 銅基合金， 主要有銅鎳鐵和銅鎳鈷， 可用于測(cè)速儀和轉(zhuǎn)速計(jì)；iii)

29、 Fe-Cr-Co系合金，其永磁性能類似于Al-Ni-Co永磁合金，主要用于揚(yáng)聲器、電度表、有序硬化型永磁合金高溫下處于無序狀態(tài)，經(jīng)過淬火、退火等工藝之后，在無序相中析出彌散分布的有序相，從而具有較高的矯頑力。Co-Pt , Fe-Pt, Ag-Mn-Al, Mn-Al, Mn-Al-C等合金。應(yīng)用：磁性彈簧、小型儀表元件和小型磁力馬達(dá)的磁系統(tǒng)等鐵氧體永磁材料又稱永磁鐵氧體，是由Fe的氧化物和Sr(或Ba等)化合物按照一定比例混合，經(jīng)過預(yù)燒、粉碎、制粉、壓制成型、燒結(jié)、打磨加工而成。當(dāng)前的永磁鐵氧體主要是六角晶系的磁鉛石型鐵氧體，化學(xué)式為MO·xFe2O3,(M=Ba, Sr,Ca,

30、 Pb等)，實(shí)用的是BaO·6Fe2O3, SrO·6Fe2O3等。永磁鐵氧體具有性價(jià)比高，工藝成熟， 抗退磁性能優(yōu)良等特點(diǎn)， 至今仍被廣泛應(yīng)用， 占永磁材料總產(chǎn)值40%，被廣泛應(yīng)用在小型電機(jī)、電聲音響、測(cè)量器件等方面。稀土永磁材料：稀土永磁材料是稀土金屬元素R(Sm, Nd, Pr等)和過渡族金屬TM(Fe, Co等)形成的金屬間化合物， 是目前永磁性能最高的材料， 在科研、 生產(chǎn)和應(yīng)用方面得到了很大的發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，成為當(dāng)代新技術(shù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。自20世紀(jì)60年代起，已經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展：SmCo5 /Sm2Co17晶體結(jié)構(gòu)、硬磁性能、制備工藝，Nd-F

31、e-B永磁材料晶體結(jié)構(gòu)、硬磁性能、制備工藝Sm2Co17永磁材料制備方法與工藝： 粉末冶金法、還原擴(kuò)散法、快淬法、粘結(jié)法Nd-Fe-B稀土永磁材料（P148）從制造方法上來說， Nd-Fe-B系永磁材料主要包括：燒結(jié)永磁和粘結(jié)永磁24、磁記錄材料，磁記錄過程，模擬磁記錄，數(shù)字磁記錄，磁頭，磁頭材料，磁光效應(yīng)。25、磁制冷原理，磁制冷技術(shù)，磁制冷材料，磁制冷面臨的問題二、 簡(jiǎn)答題(&計(jì)算題)1、 克分子磁化率和體積磁化率的定義分別是什么？它們之間有怎樣的聯(lián)系？以CoFeB為例，說明如何從實(shí)驗(yàn)上測(cè)量分別得到此樣品的克分子磁化率和體積磁化率。2、 磁性材料常見的有哪5種磁性？它們分別具有怎樣的特點(diǎn)？分別畫出它們磁化率隨溫度變化曲線，分別寫出高溫區(qū)域它們所遵循的表達(dá)式。3、 證明：4、 畫出貝特-斯勒特曲線的示意圖，并說明此曲線是怎樣反映海森堡直接交換作用的？5、 外斯的分子場(chǎng)理論的主要內(nèi)容是什么？它是基于什么樣的假設(shè)建立起來的理論？利用外斯的分子場(chǎng)理論對(duì)鐵磁性材料在的居里溫度TC上下的宏觀磁性的表現(xiàn)進(jìn)行理論的分析，并推導(dǎo)出其高溫順磁區(qū)域所遵守的居里外斯定律(S