永磁材料磁學基礎(chǔ)

1、永磁材料磁學基礎(chǔ)永磁材料磁學基礎(chǔ) 潘仲彬潘仲彬2013年年3月月22日日SPINEL內(nèi)內(nèi) 容容v 磁基本參量磁基本參量技術(shù)磁化與反磁化技術(shù)磁化與反磁化過程過程v 矯頑力與矯頑力理論矯頑力與矯頑力理論v 磁性材料的穩(wěn)定性磁性材料的穩(wěn)定性v 永磁材料的基本要求永磁材料的基本要求v 提高永磁性能途徑提高永磁性能途徑SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁矩磁矩: :m= iS (Am2)磁矩是表示磁體本質(zhì)的一個物理量。任何一個封閉的電磁矩是表示磁體本質(zhì)的一個物理量。任何一個封閉的電流都具有磁矩流都具有磁矩=I=I S S。其方向與環(huán)形電流法線的方向一。其方向與環(huán)形電流法線的方向一致，其

2、大小為電流與封閉環(huán)形的面積的乘積致，其大小為電流與封閉環(huán)形的面積的乘積I IS S。磁偶極矩磁偶極矩:j:jm m= ml (Wb= ml (Wbm) , 其中其中m為磁偶極子的磁極強為磁偶極子的磁極強度度. . 兩個磁極間作用力：兩個磁極間作用力：F =F =（m m1 1m m2 2）/ /（4 40 r2) j jm m = = 0 m , , 其中其中0= 410-7 H/mSPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁化強度磁化強度 M M 定義為物質(zhì)單位體積的磁矩：定義為物質(zhì)單位體積的磁矩：VMnimi1m是一個面積為是一個面積為 s s 的電流為的電流為 i i 的環(huán)形電

3、的環(huán)形電流的磁矩。單位是流的磁矩。單位是 A Am2,m2,因此磁化強因此磁化強度的單位是度的單位是 A Am-1, m-1, 它和磁場強度它和磁場強度 H H 的單位是一樣的的單位是一樣的。磁極化強度磁極化強度 JmJm 定義為物質(zhì)單位體積的磁偶極矩：定義為物質(zhì)單位體積的磁偶極矩：VjJimimj jm m 是一個長度為是一個長度為 l l , , 磁荷為磁荷為qmqm的磁偶的磁偶極子，其單位是：極子，其單位是：WbWbm m，因此磁極化強，因此磁極化強度的單位是：度的單位是：WbWbm-2 (m-2 (和磁感應(yīng)強度和磁感應(yīng)強度 B B 單位單位 T T 一致一致) )兩個物理量之間的關(guān)系為

4、：兩個物理量之間的關(guān)系為：0JM SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁場強度（磁場強度（H H）：）：電流為電流為 I I 的電流在一個每米有的電流在一個每米有N N匝線圈的匝線圈的無限長螺旋管軸線中央產(chǎn)生的磁場強度無限長螺旋管軸線中央產(chǎn)生的磁場強度 H H 為：為： H H = n = n I I A/m A/m （安（安/ /米）米）無限長載流直導線的磁場強度無限長載流直導線的磁場強度 H H 為：為： H= I/（2r）磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度( (B B ): ):物質(zhì)在外磁場作用下，其內(nèi)部原子磁矩的物質(zhì)在外磁場作用下，其內(nèi)部原子磁矩的有序排列還將產(chǎn)生一個附加磁場。在磁性

5、材料內(nèi)部外加磁場有序排列還將產(chǎn)生一個附加磁場。在磁性材料內(nèi)部外加磁場與附加磁場的和與附加磁場的和, ,單位為單位為T T（特斯拉）或（特斯拉）或Wb/mWb/m2 2。磁化強度磁化強度( (M M ): ):單位體積磁體內(nèi)各磁疇磁矩的矢量和，單單位體積磁體內(nèi)各磁疇磁矩的矢量和，單A/mA/mB B = = 0 (0 (H H+ +M) M) SI BSI B單位是單位是TT或或Wb/m2Wb/m2）B B = = 0 0 H H+4+4M) M) CGS BCGS B單位是高斯（單位是高斯（GaussGauss）SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁性材料的磁導率磁性材料的磁導

6、率( (): :定義為磁感應(yīng)強度與磁場強度之比定義為磁感應(yīng)強度與磁場強度之比 = =B B/ /H H 0 0 : : 真空磁導率真空磁導率; ; : : 絕對磁導率，單位為絕對磁導率，單位為 H/m H/m，r r: : 相對磁導率相對磁導率 r r = =/0 0 磁化率磁化率( (): :定義為磁化強度與磁場強度之比定義為磁化強度與磁場強度之比. . = = M M/ /H H 反映物質(zhì)磁化的難易程度。反映物質(zhì)磁化的難易程度。 SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量 當鐵磁體由于磁化，在表面具有面磁極當鐵磁體由于磁化，在表面具有面磁極( ( 荷荷 ) )或體磁或體磁( (

7、荷荷 ) )時，在鐵磁體內(nèi)將產(chǎn)生與磁化強度方向相反的退磁場時，在鐵磁體內(nèi)將產(chǎn)生與磁化強度方向相反的退磁場H Hd d。如如果磁化均勻，則退磁場也是均勻磁場，且與磁化強度成比例果磁化均勻，則退磁場也是均勻磁場，且與磁化強度成比例而方向相反，因此而方向相反，因此dHN M 退磁場退磁場N N 稱作退磁因子稱作退磁因子，它的大小與它的大小與M M無關(guān)，只依賴于樣品的幾無關(guān)，只依賴于樣品的幾何形狀及所選取的坐標，一般情況下它是一個二階張量。何形狀及所選取的坐標，一般情況下它是一個二階張量。這時磁性體內(nèi)部的有效磁場為：這時磁性體內(nèi)部的有效磁場為：effexdHHH SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基

8、礎(chǔ)基本磁性參量 退磁場能：退磁場能：它是在磁化強度逐步增加的過程中逐步積累它是在磁化強度逐步增加的過程中逐步積累起來的，單位體積內(nèi)起來的，單位體積內(nèi)000ddJMdddFH JH M退磁場能退磁場能對于均勻材料制成的橢球樣品，容易得出對于均勻材料制成的橢球樣品，容易得出; ;20001d2MdFNM MNMN N 是磁化方向的退磁因子。對于非球形樣品，沿不同方向是磁化方向的退磁因子。對于非球形樣品，沿不同方向磁化時退磁場能大小不同，這種由形狀造成的退磁場能隨磁化時退磁場能大小不同，這種由形狀造成的退磁場能隨磁化方向的變化，通常也稱磁化方向的變化，通常也稱形狀各向異性能形狀各向異性能。退磁能的存

9、退磁能的存在是自發(fā)磁化后的強磁體出現(xiàn)磁疇的主要原因。在是自發(fā)磁化后的強磁體出現(xiàn)磁疇的主要原因。SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量靜磁能：靜磁能：強磁性物質(zhì)的磁化強度與外磁場的相互作用能。強磁性物質(zhì)的磁化強度與外磁場的相互作用能。靜磁能靜磁能 任何磁體被置于外磁場（穩(wěn)恒磁場任何磁體被置于外磁場（穩(wěn)恒磁場oror交變磁場）中交變磁場）中將處于磁化狀態(tài)，此時磁體具有靜磁能量將處于磁化狀態(tài)，此時磁體具有靜磁能量00cos mHUjHFVVJ HMMHH 說明：說明：（1 1）當）當 0 0，jmjm與與H H方向一致，方向一致，F(xiàn)HminFHmin 0MH0MH，處于處于能量最低狀態(tài)

10、能量最低狀態(tài)（2 2）當）當 逐漸增大時，需要外力來克服逐漸增大時，需要外力來克服磁場做功，磁體在磁場中的能量增加磁場做功，磁體在磁場中的能量增加（3 3）當）當 180 180 ，能量密度達到最大，能量密度達到最大值值 0MH0MHSPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁晶各向異性能磁晶各向異性能SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁晶各向異性能磁晶各向異性能：飽和磁化強度矢量在鐵磁體中取不同方飽和磁化強度矢量在鐵磁體中取不同方向而改變的能量。向而改變的能量。 只與磁化強度矢量在晶體中相對的取向有關(guān)。在易磁只與磁化強度矢量在晶體中相對的取向有關(guān)。在易磁化軸上，磁

11、晶各向異性能最小，化軸上，磁晶各向異性能最小，M Ms s與磁疇取向它最穩(wěn)定。與磁疇取向它最穩(wěn)定。sMHdMW0磁晶各向異性能磁晶各向異性能磁化功磁化功：鐵磁體磁化時所需要的磁化能。鐵磁體磁化時所需要的磁化能。 沿鐵磁晶體不同的晶軸方向上，磁化到飽和時所需要沿鐵磁晶體不同的晶軸方向上，磁化到飽和時所需要 的磁化能不同的磁化能不同。磁化功小的晶體方向稱為易磁化方向，磁化功。磁化功小的晶體方向稱為易磁化方向，磁化功大的晶體方向稱為難磁化方向。大的晶體方向稱為難磁化方向。SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁致伸縮：磁致伸縮：鐵磁體在磁場中被磁化時，形狀和尺寸都發(fā)生變鐵磁體在磁場中被

12、磁化時，形狀和尺寸都發(fā)生變化的現(xiàn)象?；默F(xiàn)象。LL磁致伸縮磁致伸縮磁致伸縮系數(shù)：磁致伸縮系數(shù)：原因原因：當原子磁矩有序排列時，電子間的相互作用導致原子：當原子磁矩有序排列時，電子間的相互作用導致原子間距的自發(fā)調(diào)整引起的。間距的自發(fā)調(diào)整引起的。磁致伸縮的四種表現(xiàn)：磁致伸縮的四種表現(xiàn)：線磁致線磁致伸縮伸縮體積磁致伸縮：體積磁致伸縮：鐵磁體被磁化時其體積大小的相對變化。鐵磁體被磁化時其體積大小的相對變化。縱向磁致伸縮縱向磁致伸縮：沿磁場方向尺寸大小的相沿磁場方向尺寸大小的相 對變化。對變化。橫向磁致伸縮橫向磁致伸縮：垂直于磁場方向尺寸大小垂直于磁場方向尺寸大小 的相對變化。的相對變化。SPINEL磁

13、學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁致伸縮效應(yīng)與磁化過程有一定的聯(lián)系：磁致伸縮效應(yīng)與磁化過程有一定的聯(lián)系：磁致伸縮磁致伸縮磁致伸縮的討論將主要限于線磁致伸縮（簡稱為磁致伸縮）。磁致伸縮的討論將主要限于線磁致伸縮（簡稱為磁致伸縮）。磁彈性能：磁彈性能：2sin23sE 磁致伸縮效應(yīng)將使材料內(nèi)部產(chǎn)生拉（或壓）應(yīng)力，因而產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)將使材料內(nèi)部產(chǎn)生拉（或壓）應(yīng)力，因而產(chǎn)生磁彈性能。磁彈性能。SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁磁疇疇：未加磁場時鐵磁體內(nèi)部已經(jīng)到飽未加磁場時鐵磁體內(nèi)部已經(jīng)到飽和狀態(tài)的小區(qū)和狀態(tài)的小區(qū)域域。磁疇結(jié)構(gòu)包括磁疇和疇壁兩部分。磁疇磁疇結(jié)構(gòu)包括磁疇和疇壁

14、兩部分。磁疇的體積為的體積為1010-1-11010-6-6cmcm3 3。疇壁是指磁。疇壁是指磁疇交界處原子磁矩方向逐漸轉(zhuǎn)變的過疇交界處原子磁矩方向逐漸轉(zhuǎn)變的過渡層渡層特征：特征：磁矩同方向。磁矩同方向。磁疇壁與磁疇能磁疇壁與磁疇能磁磁疇壁疇壁：相鄰磁疇的界限。相鄰磁疇的界限。180180疇、疇、9090疇疇SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁疇壁的種類磁疇壁的種類1809090（a a）（b b）（c c）疇壁布洛赫(Bloch)磁疇壁奈耳（Neel）磁疇壁疇壁兩側(cè)的原子磁矩的旋轉(zhuǎn)平面與疇壁平面平行，兩個疇的磁化方向相差180 疇壁內(nèi)原子磁矩的旋轉(zhuǎn)平面與兩磁疇的磁矩在同一

15、平面平行于界面SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量它表示它表示磁場強度磁場強度H H與所感生的與所感生的B B或或M M之間的關(guān)系（非線性）之間的關(guān)系（非線性）O O點：點：H H0 0、B B0 0、M M0 0，磁中性或原始退磁狀態(tài)磁中性或原始退磁狀態(tài)OAOA段：近似線性，起始磁化階段段：近似線性，起始磁化階段ABAB段：較陡峭，表明急劇磁化段：較陡峭，表明急劇磁化HHmHHmHHm后，后，M M逐漸趨于一定值逐漸趨于一定值MSMS（飽和磁化強度），而（飽和磁化強度），而B B則仍不斷增大則仍不斷增大( (原因原因? ?) )由由B BH H（M MH H）曲線可求）曲線可

16、求出出 或或 SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量從飽和磁化狀態(tài)開始，再使磁場從飽和磁化狀態(tài)開始，再使磁場H H減小，減小，B B或或M M不再沿原始曲線不再沿原始曲線返回。當返回。當H H0 0時，仍有一定的時，仍有一定的剩磁剩磁BrBr或或MrMr。為使為使B B（M M）趨于零，需反向趨于零，需反向加一磁場，此時加一磁場，此時H=HH=Hc c稱為稱為矯矯頑力頑力。B BH HC C ：使：使B B0 0的的H Hc c ( (磁感矯頑磁感矯頑力）。力）。M MH HC C ： M M0 0時的時的H Hc c（內(nèi)稟矯（內(nèi)稟矯頑力）頑力） 一般一般| | B BH HC

17、C | | | | M MH HC C | |SPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量NOTE:NOTE: Hc Hc是表征材料在是表征材料在磁化后保持磁化狀態(tài)的能力磁化后保持磁化狀態(tài)的能力。通常以通常以HcHc劃分軟磁、永磁、半永磁材料：劃分軟磁、永磁、半永磁材料：軟磁軟磁硬磁硬磁半硬磁半硬磁之間介于mAmAmABB/1010/108108/10810853532CCHHSPINEL磁學基礎(chǔ)基本磁性參量磁學基礎(chǔ)基本磁性參量 H H從正的最大到負的最大，再回到正的最大時，從正的最大到負的最大，再回到正的最大時，BHBH或或 MHMH形成一封閉的曲線形成一封閉的曲線磁滯回線磁滯回線。

18、（磁材的重要特性之。（磁材的重要特性之一一) ) 磁滯回線的第二象限為磁滯回線的第二象限為退磁曲線退磁曲線（依據(jù)此考察永磁材（依據(jù)此考察永磁材料性能），退磁曲線上每一點所對應(yīng)的料性能），退磁曲線上每一點所對應(yīng)的B B和和H H的乘積的乘積BHBH為磁能為磁能積，表征永磁材料中能量大小。積，表征永磁材料中能量大小。 最大磁能積最大磁能積(BH)(BH)maxmax 是永磁是永磁的重要特性參數(shù)之一。的重要特性參數(shù)之一。SPINEL技術(shù)磁化與反磁化過程技術(shù)磁化與反磁化過程技術(shù)磁化的本質(zhì)：技術(shù)磁化的本質(zhì)：外加磁場對磁疇的作用過程即外加磁場外加磁場對磁疇的作用過程即外加磁場把各個磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)到外磁場

19、方向（和）或近似外磁把各個磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)到外磁場方向（和）或近似外磁場方向的過程。場方向的過程。磁化過程：磁化過程：磁性材料受外磁場作用，發(fā)生磁疇轉(zhuǎn)動或疇壁磁性材料受外磁場作用，發(fā)生磁疇轉(zhuǎn)動或疇壁位移，原有磁疇消失，代之以新的磁疇結(jié)構(gòu)，使材料從磁位移，原有磁疇消失，代之以新的磁疇結(jié)構(gòu)，使材料從磁中性狀態(tài)變到所有磁疇都取外磁場方向的磁飽和狀態(tài)過程，中性狀態(tài)變到所有磁疇都取外磁場方向的磁飽和狀態(tài)過程，稱之為稱之為磁化過程。磁化過程。反之，從磁飽和狀態(tài)回到退磁狀態(tài)的過反之，從磁飽和狀態(tài)回到退磁狀態(tài)的過程稱為程稱為反磁化過程。反磁化過程。技術(shù)磁化過程的描述：磁化曲線與磁滯回線。技術(shù)磁化過程的描述：磁

20、化曲線與磁滯回線。技術(shù)磁化與反磁化技術(shù)磁化與反磁化過程過程由由C C點的磁化狀態(tài)（點的磁化狀態(tài)（+MS+MS）到）到CC點的磁化狀態(tài)（點的磁化狀態(tài)（-MS-MS），稱為反磁化過程。），稱為反磁化過程。與反磁化過程相對應(yīng)的與反磁化過程相對應(yīng)的B BH H或或M MH H曲線稱為曲線稱為反磁化曲線反磁化曲線 。兩條反磁化曲線兩條反磁化曲線組成的閉合回線為組成的閉合回線為磁滯回線。磁滯回線。（I I）區(qū)：晶粒的磁矩轉(zhuǎn)動到最靠近外）區(qū)：晶粒的磁矩轉(zhuǎn)動到最靠近外磁場的易磁化方向；也可能產(chǎn)生新的反磁場的易磁化方向；也可能產(chǎn)生新的反磁化疇。磁化疇。（IIII）區(qū)：可能是磁矩的轉(zhuǎn)動過程；也）區(qū)：可能是磁矩的轉(zhuǎn)

21、動過程；也可能是疇壁的小巴克豪森跳躍；也可能可能是疇壁的小巴克豪森跳躍；也可能產(chǎn)生新的反磁化疇。產(chǎn)生新的反磁化疇。（IIIIII）區(qū)：不可逆的大巴克豪森跳躍。）區(qū)：不可逆的大巴克豪森跳躍。（IVIV）區(qū)：磁矩轉(zhuǎn)動到反磁化場方向的）區(qū)：磁矩轉(zhuǎn)動到反磁化場方向的過程。過程。對于單疇體或單疇體的集合體，其磁化與反磁化過程都是對于單疇體或單疇體的集合體，其磁化與反磁化過程都是磁矩的可逆與不可逆的轉(zhuǎn)動過程，而不存在壁移過程。磁矩的可逆與不可逆的轉(zhuǎn)動過程，而不存在壁移過程。鐵磁材料的基本磁化曲線鐵磁材料的基本磁化曲線技術(shù)磁化與反磁化技術(shù)磁化與反磁化過程過程磁化的三個階段在第 I 階段，外磁場H 較小，磁感

22、應(yīng)強度B 和磁化強度M 隨H 增大緩慢上升，B 與H 基本上是線性關(guān)系，磁化是可逆的。稱為起始磁化階段起始磁化階段。在這一階段，與外磁場方向成銳角的磁疇能量低，磁疇擴大；而與外磁場成鈍角的磁疇縮小。磁疇大小的變化通過磁疇壁的遷移實現(xiàn)。在第 II 階段：隨H 增大，B 和H 都迅速增大， 增加很快，并出現(xiàn)最大值。這個階段是不可逆的，去掉外磁場還保留部分磁化。技術(shù)磁化與反磁化技術(shù)磁化與反磁化過程過程在第 III 階段：隨H 進一步增大，B 和M 逐漸變緩， 變小，并趨向于 0。當磁場強度達到Hs 時達到磁飽和，這時隨著H 增大，M 不變。稱為飽和磁化階段飽和磁化階段。在第二階段磁疇壁隨磁疇的增大而

23、快速移動，稱磁疇壁跳躍（巴克豪生跳躍）。與磁場夾角比較大的難磁化磁疇轉(zhuǎn)向夾角較小的易磁化方向。當磁場增大到很大時，所有自旋磁矩通過磁疇壁的跳動來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)動到與磁疇成最小夾角的易磁化方向。在這一階段發(fā)生磁疇轉(zhuǎn)動。磁疇由易磁化方向轉(zhuǎn)動到與外磁場一致的方向。這時去除外磁場，磁疇由與外磁場一致的方向轉(zhuǎn)動到易磁化方向。技術(shù)磁化與反磁化技術(shù)磁化與反磁化過程過程技術(shù)磁化與反磁化技術(shù)磁化與反磁化過程過程2 2）技術(shù)磁化的兩種機制）技術(shù)磁化的兩種機制疇壁的遷移磁化（壁移磁化）疇壁的遷移磁化（壁移磁化）磁疇的旋轉(zhuǎn)磁化（疇轉(zhuǎn)磁化）磁疇的旋轉(zhuǎn)磁化（疇轉(zhuǎn)磁化）MsHMsH易軸方向0壁移磁化轉(zhuǎn)動磁化技術(shù)磁化與反磁化技術(shù)磁

24、化與反磁化過程過程技術(shù)磁化與反磁化技術(shù)磁化與反磁化過程過程SPINEL技術(shù)磁化與反磁化技術(shù)磁化與反磁化過程過程磁能積磁能積（BHBH） ：磁鐵在氣隙空間所建立的磁能量密度。磁鐵在氣隙空間所建立的磁能量密度。永磁體均在開路狀態(tài)下使用，作為磁場源或動作源。主要作用永磁體均在開路狀態(tài)下使用，作為磁場源或動作源。主要作用是在磁鐵的兩磁極空間是在磁鐵的兩磁極空間( (或稱空氣隙或稱空氣隙) )產(chǎn)生磁場產(chǎn)生磁場HgHg。HgHg=(=(BmHmVmBmHmVm/ /0Vg0Vg)1/2 )1/2 式中式中VmVm、BmBm和和HmHm分別是磁鐵的體積、磁感強度和磁場強度，分別是磁鐵的體積、磁感強度和磁場強

25、度，VgVg、HgHg是氣隙的體積和磁場強度。磁場強度（是氣隙的體積和磁場強度。磁場強度（ HgHg）除與磁體的體）除與磁體的體積及氣隙體積有關(guān)外，主要取決于磁體的積及氣隙體積有關(guān)外，主要取決于磁體的磁能積磁能積（BHBH） 。最大磁能積最大磁能積（BHBH）maxmax：退磁曲線上磁能積最大的一點，工程應(yīng)退磁曲線上磁能積最大的一點，工程應(yīng)用中通常將用中通常將(BH)max(BH)max稱為磁能積。稱為磁能積。SPINEL磁性的分類磁性的分類 抗磁性抗磁性 順磁性順磁性 反鐵磁性反鐵磁性鐵磁性鐵磁性亞鐵磁性亞鐵磁性弱磁性弱磁性強磁性強磁性SPINEL磁性的分類磁性的分類SPINEL矯頑力與矯頑

26、力理論矯頑力與矯頑力理論鐵磁體內(nèi)部的應(yīng)力鐵磁體內(nèi)部的應(yīng)力阻礙疇壁運動。阻礙疇壁運動。材料內(nèi)部周期性分布的內(nèi)應(yīng)力對材料內(nèi)部周期性分布的內(nèi)應(yīng)力對180180疇壁位移的公式：疇壁位移的公式：SMC0SSMC0SLHMHML （L時） 當應(yīng)力波長當應(yīng)力波長L L與疇壁與疇壁 相當時，有最大的矯頑力。相當時，有最大的矯頑力。 由于材料的內(nèi)應(yīng)力不可能超過其斷裂強度，因此通過提由于材料的內(nèi)應(yīng)力不可能超過其斷裂強度，因此通過提高內(nèi)應(yīng)力來提高矯頑力是有限的。高內(nèi)應(yīng)力來提高矯頑力是有限的。 該理論適于描述軟磁合金的矯頑力。該理論適于描述軟磁合金的矯頑力。 為降低軟磁合金的矯頑力，應(yīng)設(shè)法降低材料內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)為降低軟磁

27、合金的矯頑力，應(yīng)設(shè)法降低材料內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力，同時應(yīng)選擇磁致伸縮系數(shù)力，同時應(yīng)選擇磁致伸縮系數(shù) S S低的材料（最好低的材料（最好 S S0 0 ）。）。當當 S S很大時，只要微小的內(nèi)應(yīng)力都會引起矯頑力的提高。很大時，只要微小的內(nèi)應(yīng)力都會引起矯頑力的提高。SPINEL 矯頑力的摻雜理論矯頑力的摻雜理論疇壁位移的矯頑力公式：疇壁位移的矯頑力公式：3 21MC0S3 21MC0SKRH2MKH2MR（R時）當摻雜物半徑當摻雜物半徑R R與疇壁與疇壁 相當時，有最大的矯頑力。相當時，有最大的矯頑力。該理論適于描述約該理論適于描述約101-2A/m101-2A/m數(shù)量級的矯頑力。數(shù)量級的矯頑力。合金靠析

28、出周期性分布的非鐵磁性摻雜物來阻礙疇壁位移。合金靠析出周期性分布的非鐵磁性摻雜物來阻礙疇壁位移。SPINEL 矯頑力的缺陷理論（釘扎理論）矯頑力的缺陷理論（釘扎理論）v晶體中的點缺陷（如空位、錯位原子）、線缺陷晶體中的點缺陷（如空位、錯位原子）、線缺陷（如位錯）、面缺陷（如晶界、亞晶界、相界、反（如位錯）、面缺陷（如晶界、亞晶界、相界、反相疇邊界、堆垛層錯和孿晶界等）和體缺陷（如空相疇邊界、堆垛層錯和孿晶界等）和體缺陷（如空洞、大塊摻雜物等）與疇壁存在相互作用。洞、大塊摻雜物等）與疇壁存在相互作用。v若缺陷處的若缺陷處的K K1 1或或A A比非缺陷區(qū)的比非缺陷區(qū)的K K1 1或或A A小時，

29、則缺陷小時，則缺陷區(qū)的疇壁能比非缺陷區(qū)的疇壁能低，在平衡態(tài)時，區(qū)的疇壁能比非缺陷區(qū)的疇壁能低，在平衡態(tài)時，疇壁位于缺陷處。即疇壁與缺陷是相互吸引的，缺疇壁位于缺陷處。即疇壁與缺陷是相互吸引的，缺陷對疇壁起釘扎作用。陷對疇壁起釘扎作用。v缺陷對疇壁的釘扎作用與疇壁厚度有關(guān)。缺陷對疇壁的釘扎作用與疇壁厚度有關(guān)。SPINEL磁性材料的穩(wěn)定性磁性材料的穩(wěn)定性 衡量磁性材料的磁參量隨外界因素作用產(chǎn)生的變化，主要衡量磁性材料的磁參量隨外界因素作用產(chǎn)生的變化，主要考慮考慮B Br r和和H Hc c。v（1 1）溫度穩(wěn)定性：磁性能隨溫度的變化。）溫度穩(wěn)定性：磁性能隨溫度的變化。v（2 2）時間穩(wěn)定性：在某一

30、特定工作環(huán)境下長期工）時間穩(wěn)定性：在某一特定工作環(huán)境下長期工 作過程中磁性隨時間的變化。作過程中磁性隨時間的變化。 v（3 3）化學穩(wěn)定性：在腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中磁性隨時）化學穩(wěn)定性：在腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中磁性隨時 間的變化。間的變化。性能不穩(wěn)性能不穩(wěn)定的原因定的原因磁疇結(jié)構(gòu)變化磁疇結(jié)構(gòu)變化引起的磁時效引起的磁時效可逆，再次充磁時材可逆，再次充磁時材料能恢復原來的磁性料能恢復原來的磁性顯微組織變化引顯微組織變化引起的組織時效起的組織時效不可逆不可逆 SPINEL永磁材料的基本要求永磁材料的基本要求v（1 1）剩余磁感應(yīng)強度強度）剩余磁感應(yīng)強度強度BrBr要高要高v（2 2）矯頑力）矯頑力HcHc要高要

31、高v（3 3）最大磁能積（）最大磁能積（BHBH）maxmax要高要高v（4 4）從實用角度考慮，材料穩(wěn)定性要高）從實用角度考慮，材料穩(wěn)定性要高所謂永磁材料，所謂永磁材料，是指材料被外磁場磁化以后，去掉是指材料被外磁場磁化以后，去掉磁場仍保持著較強的剩磁的磁性材料。磁場仍保持著較強的剩磁的磁性材料。SPINEL提高永磁性能途徑提高永磁性能途徑 永磁材料磁性的優(yōu)劣主要由最大磁能積永磁材料磁性的優(yōu)劣主要由最大磁能積（BHBH）maxmax判定，而（判定，而（BHBH）maxmax又取決于又取決于BrBr、HcHc及隆起度及隆起度w w。 一般一般BrBr變化范圍小，如由變化范圍小，如由0.20.2

32、至至1.5T,1.5T,僅相差約僅相差約8 8倍倍; ;而而HcHc變化范圍大變化范圍大, ,如由如由4 410103 3至至8 810103 3安安/ /米米, ,相相差差200200倍倍, , w w可在可在0.0250.850.0250.85間變化。間變化。SPINEL提高永磁性能途徑提高永磁性能途徑一、剩磁一、剩磁BrBr提高提高M MS S (M (MS S由成分決定）由成分決定）對于成分給定的永磁材料，提高對于成分給定的永磁材料，提高Br/BsBr/Bs的的比值比值v定向結(jié)晶定向結(jié)晶 （鋁鎳鈷系列）（鋁鎳鈷系列）v磁場熱處理磁場熱處理 （鋁鎳鈷系列）（鋁鎳鈷系列）v磁場成型磁場成型

33、 v結(jié)晶定向、磁疇定向結(jié)晶定向、磁疇定向SPINEL提高永磁性能途徑提高永磁性能途徑SPINEL提高永磁性能途徑提高永磁性能途徑二、矯頑力二、矯頑力Hc Hc 不可逆壁移不可逆壁移 磁疇內(nèi)磁化矢量的不可逆轉(zhuǎn)動磁疇內(nèi)磁化矢量的不可逆轉(zhuǎn)動v是使殘余磁感應(yīng)強度變?yōu)榱銜r所需的反向磁場的大小，主要是使殘余磁感應(yīng)強度變?yōu)榱銜r所需的反向磁場的大小，主要依賴增加疇壁位移和疇轉(zhuǎn)的阻力增大依賴增加疇壁位移和疇轉(zhuǎn)的阻力增大HcHc值。值。v如果如果HcHc是由壁移機制決定的，可在合金內(nèi)增加應(yīng)力梯度及非是由壁移機制決定的，可在合金內(nèi)增加應(yīng)力梯度及非磁性相來增加磁性相來增加HcHc。這種機制只能獲得較低的。這種機制只能獲得較低的HcHc值。值。v若若HcHc是由疇轉(zhuǎn)過程決定的，則磁疇在不可逆轉(zhuǎn)動過程中受