材料物理性能5a

1、第四章 材料的磁性能2011年3月材料物理性能15.1 磁學(xué)現(xiàn)象及磁性材料物理性能材料的磁性能 外磁場發(fā)生改變時，系統(tǒng)的能量也隨之改變，這時就表現(xiàn)出系統(tǒng)的宏觀磁性。 在學(xué)童時代，我們都接觸過磁現(xiàn)象：磁鐵吸引鐵片，同極相斥、異極相吸，接觸過磁鐵的大頭針用細線吊起會自動南北指向，磁鐵上的鐵屑會形成毛刺并構(gòu)成連線等等。 磁性是物質(zhì)的基本屬性之一。 磁性不只是一個宏觀的物理量，而且與物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。它不僅取決于物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)，還取決于原子間的相互作用鍵合情況、晶體結(jié)構(gòu)。因此，研究磁性是研究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要方法之一。2磁學(xué)基本量材料物理性能材料的磁性能 環(huán)形電流在其運動中心處產(chǎn)生一個磁矩m(或

2、稱磁偶極矩)一個環(huán)形電流的磁矩定義為：式中：I為環(huán)形電流的強度，S為環(huán)流所包圍的面積，m的方向可用右手定則來確定。 將磁矩m放入磁感應(yīng)強度為B的磁場中，它將受到磁場力的作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，其所受轉(zhuǎn)矩為： 磁矩與外磁場的作用能稱為靜磁能。處于磁場中某方向的磁矩所具有的靜磁能為，3材料物理性能材料的磁性能 磁場在真空中的磁感應(yīng)強度為B0，其磁場強度H與B0的關(guān)系是，式中 ，稱為真空磁導(dǎo)率。 任何材料在外磁場作用下都會或大或小地顯示出磁性，這種現(xiàn)象稱為材料被磁化。 一個物體在外磁場中被磁化的程度，用單位體積內(nèi)磁矩多少來衡量，稱之為磁化強度M， 將材料放入磁場強度為H的自由空間，材料中的磁感應(yīng)強度為，式中

3、 稱為束縛電流的磁感應(yīng)強度。4材料物理性能材料的磁性能式中 稱為相對磁導(dǎo)率。絕對磁導(dǎo)率為：式中 稱為磁化率。5物質(zhì)磁性分類：材料物理性能材料的磁性能根據(jù)物質(zhì)的磁化率，可以把物質(zhì)的磁性大致分為五類： 抗磁體磁化率 為很小的負(fù)數(shù)，大約在10-6數(shù)量級。它們在磁場中受微弱斥力。金屬中約有一半簡單金屬是抗磁體。根據(jù) 與溫度的關(guān)系，抗磁體又可分為：“經(jīng)典”抗磁體，它的 不隨溫度變化，如銅、銀、金、汞、鋅等。反?？勾朋w，它的 隨溫度變化，且其大小是前者的10一100倍，如鉍、鎵、銻、錫、銦、銅一鋯合金中的 相等。6材料物理性能材料的磁性能 順磁體磁化率 為正值，大約在10-3 10-6數(shù)量級。根據(jù) 與溫度

4、的關(guān)系可分為：正常順磁體，其 隨溫度變化符合 lT關(guān)系，如，金屬鉑、鈀、奧氏體不銹鋼、稀土金屬等。 與溫度無關(guān)的順磁體，例如鋰、鈉、鉀、銣等金屬。7材料物理性能材料的磁性能在較弱的磁場作用下，就能產(chǎn)生很大的磁化強度。 鐵磁體 是很大的正數(shù)，且與外磁場呈非線性關(guān)系變化。具體金屬有鐵、鈷、鎳等。鐵磁體在溫度高于某臨界溫度后變成順磁體。此臨界溫度稱為居里溫度或居里點，常用Tc表示。鐵磁體是我們要重點介紹的磁性物質(zhì)。8材料物理性能材料的磁性能 這類磁體有些像鐵磁體，但 值沒有鐵磁體那樣大通常所說的磁鐵礦、鐵氧體等屬于亞鐵磁體。 亞鐵磁體 這類磁體的 是小的正數(shù)，在溫度低于某溫度時，它的磁化率同磁場的取

5、向有關(guān)；高于這個溫度，其行為像順磁體。 反鐵磁體 具體材料有一Mn、鉻，還有如氧化鎳、氧化錳等。9材料物理性能材料的磁性能五類磁體的磁化曲線示意圖10原子本征磁矩、抗磁性和順磁性材料物理性能材料的磁性能 材料的磁性來源于原子磁矩。 原子磁矩包括：電子軌道磁矩、電子自旋磁矩和原子核磁矩。 電子軌道磁矩 電子繞原子核運動，猶如一環(huán)形電流，此環(huán)流也應(yīng)在其運動中心處產(chǎn)生磁矩，稱為電子軌道磁矩。設(shè)電子運動軌道的半徑為 ，電子軌道運動的速度為 ，電子的電量為 ，質(zhì)量為 。運動軌道的周期為：沿著圓形軌道的電流為：運動軌道的周期為：11材料物理性能材料的磁性能因此，電子軌道磁矩為：因此，電子軌道磁矩是量子化的

6、。 電子軌道磁矩在外磁場方向上的分量，滿足量子化條件：為玻爾磁子。12材料物理性能材料的磁性能 實驗和理論證明原子核磁矩很小，只有電子磁矩的幾千分之一，通常不考慮它對原子磁矩貢獻。 電子除了做軌道運動還有自旋，因此具有自旋磁矩。實驗測定電子自旋磁矩在外磁場方向上的分量恰為一個玻爾磁子： 原子中電子的軌道磁矩和電子的自旋磁矩構(gòu)成了原子固有磁矩，也稱本征磁矩。 如果原子中所有電子殼層都是填滿的，由于形成一個球形對稱的集體，則電子軌道磁矩和自旋磁矩各自相抵消，此時原子本征磁矩為， 電子自旋磁矩13材料物理性能材料的磁性能 原子的磁矩14材料物理性能材料的磁性能 原子的磁矩15材料物理性能材料的磁性能

7、 原子的磁矩16材料物理性能材料的磁性能 原子的磁矩17材料物理性能材料的磁性能 原子的磁矩18材料物理性能材料的磁性能19材料物理性能材料的磁性能20材料物理性能材料的磁性能21材料物理性能材料的磁性能22材料物理性能材料的磁性能 實驗和理論證明原子核磁矩很小，只有電子磁矩的幾千分之一，通常不考慮它對原子磁矩貢獻。 原子中電子的軌道磁矩和電子的自旋磁矩構(gòu)成了原子固有磁矩，也稱本征磁矩。 如果原子中所有電子殼層都是填滿的，由于形成一個球形對稱的集體，則電子軌道磁矩和自旋磁矩各自相抵消，此時原子本征磁矩為， 原子的磁矩23材料物理性能材料的磁性能 宏觀物質(zhì)的磁性24材料物理性能材料的磁性能25材

8、料物理性能材料的磁性能26材料物理性能材料的磁性能27材料物理性能材料的磁性能28材料物理性能材料的磁性能29材料物理性能材料的磁性能30材料物理性能材料的磁性能31材料物理性能材料的磁性能 理論研究證明，在外磁場作用下，一個電子的軌道運動和自旋運動以及原子核的自旋運動都會發(fā)生變化，產(chǎn)生一附加磁矩m。 抗磁性來源電子的軌道運動產(chǎn)生一附加磁矩感生磁矩。32材料物理性能材料的磁性能 故可以說任何物質(zhì)在外磁場作用下均應(yīng)有抗磁性效應(yīng)。但只有原子的電子殼層完全填滿了電子的物質(zhì)，抗磁性才能表現(xiàn)出來，否則抗磁性就被別的磁性掩蓋了。 凡是電子殼層被填滿了的物質(zhì)都屬于抗磁性物質(zhì)。例如惰性氣體；離子型固體，如氯化

9、鈉等；共價鍵的碳、硅、鍺、硫、磷等通過共有電子而填滿了電子層，故也屬于抗磁性物質(zhì)；大部分有機物質(zhì)也屬于抗磁性物質(zhì)。金屬的行為比較復(fù)雜，要具體分析，其中屬于抗磁性物質(zhì)的有鉍、鉛、銅、銀等。33材料物理性能材料的磁性能 順磁性來源材料的順磁性來源于原子的固有磁矩。產(chǎn)生順磁性的條件就是原子的固有磁矩不為零：具有奇數(shù)個電子的原子或點陣缺陷；內(nèi)殼層未被填滿的原子或離子金屬中主要有過渡族金屬(d殼層沒有填滿電子)和稀土族金屬(f殼層沒有填滿電子)。345.2 鐵磁性和亞鐵磁性材料的特性材料物理性能材料的磁性能 鐵磁性材料鐵、鈷、鎳及其合金，稀土族元素鏑以及亞鐵磁性材料鐵氧體等都很容易磁化，在不很強的磁場作

10、用下，就可得到很大的磁化強度。 磁學(xué)特性與順磁性、抗磁性物質(zhì)不同，主要特點表現(xiàn)在磁化曲線和磁滯回線上。35磁化曲線材料物理性能材料的磁性能鐵磁性物質(zhì)的磁化曲線(MH或BH)是非線性的。 隨磁化場的增加，磁化強度M或磁感強度B開始時增加較緩慢，然后迅速地增加，再轉(zhuǎn)而緩慢地增加，最后磁化至飽和。 磁化至飽和后，磁化強度不再隨外磁場的增加而增加。 稱為飽和磁化強度； 稱為飽和磁感應(yīng)強度。36材料物理性能材料的磁性能起始磁導(dǎo)率 ： 它相當(dāng)于磁化曲線起始部分的斜率。技術(shù)上規(guī)定在0.10.001Oe磁場的磁導(dǎo)率為起始磁導(dǎo)率，它是軟磁材料的重要技術(shù)參量。最大磁導(dǎo)率 ： 它是磁化曲線拐點處的斜率，它也是軟磁材

11、料的重要技術(shù)參量。37磁滯回線材料物理性能材料的磁性能 將一個試樣磁化至飽和，然后慢慢地減少H，則M也將減小，這個過程叫退磁。 M不按照磁化曲線反方向進行，而是按另一條曲線改變。當(dāng)H減小到零，當(dāng)H為一反向磁場Hc，剩余磁化強度剩余磁感應(yīng)強度矯頑力內(nèi)稟矯頑力試樣的磁化曲線形成一個封閉曲線，稱為滋滯回線。 磁滯回線所包圍的面積表征磁化一周時所消耗的功，稱為磁滯損耗Q。38磁晶各向異性和各向異性能材料物理性能材料的磁性能磁性各向異性在單晶體的不同晶向上，磁性能不同。磁化功示意圖磁化功為了使鐵磁體磁化，要消耗一定的能，它在數(shù)值上等于右圖中陰影部分的面積。沿不同方向的磁化功不同。反映了磁化強度矢量( )

12、在不同方向取向時的能量不同。 沿易磁化軸時能量最低(通常取此能量為基準(zhǔn))，沿難磁化軸時能量最高。 磁化矢量沿不同晶軸方向的能量差代表磁晶各向異性能，用 表示，磁晶各向異性能是磁化矢量方向的函數(shù)。對于立方晶體， 磁晶各向異性常數(shù)，同物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)；而Ko代表主晶軸方向磁化能量，與變化的磁化方向無關(guān)。一般情況，K2較小可忽略，把K1視為晶體各向異性能常數(shù)。39材料物理性能材料的磁性能鐵、鎳、鈷沿不同晶向的磁化曲線40鐵磁體的形狀各向異性及退磁能材料物理性能材料的磁性能 鐵磁體在磁場中的能量為靜磁能。它包括鐵磁體與外磁場的相互作用能和鐵磁體在自身退磁場中的能量。后一種靜磁能常稱為退磁能。 非取向的多晶

13、體并不顯示磁的各向異性，把它做成球形則是各向同性的。 形狀對磁性有重要影響。長片狀試樣，沿不同方向測得的磁化曲線是不同的，其磁化行為是不同的，這種現(xiàn)象稱為形狀各向異性。鐵磁體的形狀各向異性41材料物理性能材料的磁性能 鐵磁體的形狀各向異性是由退磁場引起的。當(dāng)鐵磁體表面出現(xiàn)磁極后，除在鐵磁體周圍空間產(chǎn)生磁場外，在鐵磁體的內(nèi)部也產(chǎn)生磁場。這一磁場與鐵磁體的磁化強度方向相反，它起到退磁的作用，因此稱為退磁場，如圖所示。鐵磁體的退磁場退磁場強度的表達式為，式中，N和D稱為退磁因子。說明退磁場與磁化強度成正比。退磁因子的大小與鐵磁體的形狀有關(guān)。單位體積的退磁能可表示為，42磁致伸縮與磁彈性能材料物理性能

14、材料的磁性能 鐵氧體在磁場中磁化，其形狀和尺寸都會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。 設(shè)鐵磁體原來的尺寸為 ，放在磁場中磁化時，其尺寸變?yōu)?，長度的相對變化為，稱為線磁致伸縮系數(shù)。計算多晶體與磁化方向成 角的磁致伸縮系數(shù)公式，43材料物理性能材料的磁性能 在非取向的多晶體材料中，其磁致伸縮是不同取向的晶粒的磁致伸縮的平均值，44材料物理性能材料的磁性能 把鐵磁物質(zhì)和順磁件物質(zhì)的磁化情形做一比較，可以很清楚地看出它們的差別。5.3 磁性材料的自發(fā)磁化和技術(shù)磁化 從達些物質(zhì)的原子磁矩來看，鐵磁物質(zhì)的原子磁矩和相似元素的原子磁矩并無本質(zhì)的差別。例如過渡族的快礎(chǔ)物質(zhì)Fe，Co，Ni，與非鐵磁性的Mn，C

15、r的原子內(nèi)的3d層電子都是沒什填滿的殼層，原子都有一定的磁矩。 怎樣解釋鐵磁物質(zhì)和順磁物質(zhì)的巨大差異呢？現(xiàn)在知道，物質(zhì)是否具有鐵磁性，關(guān)鍵不在于組成物質(zhì)的原子本身所具有的磁矩的大小，而在于形成宏觀物體后，原子之間的相互作用的不同。45材料物理性能材料的磁性能 自發(fā)磁化理論 鐵磁性材料的磁性是自發(fā)產(chǎn)生的，所謂磁化過程(又稱感磁或充磁)只不過是把物質(zhì)本身的磁性顯示出來，而不是由外界向物質(zhì)提供磁性的過程。 鐵磁性產(chǎn)生的原因 實驗證明，鐵磁物質(zhì)自發(fā)磁化的根源是原子(正離子)磁矩。而且在原子磁矩中起主要作用的是電子自旋磁矩。與原子順磁性一樣，在原子的電子殼層中存在沒有被電子填滿的狀態(tài)是產(chǎn)生鐵磁性的必要條

16、件。46材料物理性能材料的磁性能 根據(jù)量子力學(xué)理淪，物質(zhì)內(nèi)部相鄰原子的電子之間有一種來源于靜電的交換作用，它迫使各原子的磁矩平行或反平行排列。在鐵磁物質(zhì)內(nèi)，這種作用的效果好象有一很強的磁場作用在各個原于磁矩上一樣，使得各個原子磁矩按同一方向平行排列。 以氫分子的模型，簡單地分析氫分子內(nèi)電子的交換作用。 當(dāng)兩個原子的距離非常遠時，兩個原子之間無相互作用，兩個原子中電子自旋的取向是互不干擾的。每個原子處于基態(tài)，能量為：47材料物理性能材料的磁性能兩個氫原子基態(tài)能量的總和為： 當(dāng)兩個原子接近而結(jié)合成氫分子后，原子之間便產(chǎn)生了一些新的相互作用。這供新的相互作用及相應(yīng)的勢能是：48材料物理性能材料的磁性

17、能分子的能量不是簡單地等于兩個氫原子能量的相加，而是， 不但與相互作用有關(guān)，而且與電子自旋的相對取向有關(guān)。根據(jù)量子力學(xué)，兩個電子的自旋只能相互平行或反平行。 在這兩種不同狀態(tài)下， 是不相同的。對應(yīng)的分子能量分別為： C是由于電子之間、原子核與電了之間的庫侖作用而增加的能量項。49材料物理性能材料的磁性能 可以看做是兩個氫原于的電子交換位置而產(chǎn)生的相互作用能，稱為交換能。屬于靜電性質(zhì)的。能量E1和E2之中哪個比較低，取決于A的符號：如果A0，則E1E 2，即電子自旋反平行排列的狀態(tài)為較低能態(tài)，是穩(wěn)定態(tài)；如果A 0，則E1 E 2，即電子自旋平行排列的狀態(tài)為較低能態(tài)，是穩(wěn)定態(tài)；50材料物理性能材料

18、的磁性能51材料物理性能材料的磁性能 量子力學(xué)計算表明，當(dāng)磁性物質(zhì)內(nèi)部相鄰原子的電子交換積分A為正時(A0)，相鄰原子磁矩將同向平行排列，從而實現(xiàn)自發(fā)磁化。這就是鐵磁性產(chǎn)生的原因。 理論計算證明，交換積分A不僅與電子運動狀態(tài)的波函數(shù)有關(guān)，而且強烈地依賴于原子核之間的距離 (點陣常數(shù))。 這種相鄰原子的電子交換效應(yīng)，其本質(zhì)仍是靜電力迫使電子自旋磁矩平行排列，作用的效果好像強磁場一樣。外斯分子場就是這樣得名的。 52材料物理性能材料的磁性能 只有當(dāng)原子核之間的距離與參加交換作用的電子距核的距離(電子殼層半徑) 之比大于3時，交換積分才有可能為正鐵、鈷、鎳以及某些稀土元素滿足自發(fā)磁化的條件；鉻、錳的

19、A是負(fù)值，不是鐵磁性金屬，但通過合金化作用，改變其點陣常數(shù)，便可得到鐵磁性合金。53材料物理性能材料的磁性能鐵磁性產(chǎn)生的條件是：原子內(nèi)部要有未填滿的電子殼層；Rabr大于3使交換積分A為正； 前者指的是原子本征磁矩不為零；后者指的是要有一定的晶體結(jié)構(gòu)。54材料物理性能材料的磁性能 根據(jù)自發(fā)磁化的過程和理論，可以解釋許多鐵磁特性。 例如溫度對鐵磁性的影響。當(dāng)溫度升高時，原子間距加大，降低了交換作用，同時熱運動不斷破壞原子磁矩的規(guī)則取向、故自發(fā)磁化強度下降。直到溫度高于居里點，以致完全破壞了原子磁矩的規(guī)則取向，自發(fā)磁矩就不存在了，材料由鐵磁性變?yōu)轫槾判浴?同樣，可以解釋磁晶各向異性、磁致伸縮等。5

20、5材料物理性能材料的磁性能 反鐵磁性 前面的討論使我們知道，鄰近原子的交換積分A0時，原子磁矩取同向平行排列時能量最低，自發(fā)磁化強度Ms不為0，從而具有鐵磁性。如果交換積分A0時，則原子磁矩取反向平行排列能量最低。如果相鄰原子磁矩相等，由于原子磁矩反平行排列，原子磁矩相互抵消，自發(fā)磁化強度等于零。這樣一種特性稱為反鐵磁性。 研究發(fā)現(xiàn)，純金屬Mn、Cr等屬于反鐵磁性物；還有許多金屬氧化物如MnO、Cr2O3、CuO、NiO等也屬于反鐵磁性物質(zhì)。56材料物理性能材料的磁性能 亞鐵磁性物質(zhì)由磁矩大小不同的兩種離子(或原子)組成，相同磁性的離子磁矩同向平行排列，而不同磁性的離子磁矩是反向平行排列。由于

21、兩種離子的磁矩不相等，反向平行的磁矩就不能恰好抵消，二者之差表現(xiàn)為宏觀磁矩，這就是亞鐵磁性。 具有亞鐵磁性的物質(zhì)絕大部分是金屬的氧化物，是非金屬磁性材料，一般稱為鐵氧體(又稱磁性瓷)。按其導(dǎo)電性而論屬于半導(dǎo)體，但常作為磁介質(zhì)而被利用。它不易導(dǎo)電，其高電阻率的特點使它可以應(yīng)用于高頻磁化過程。 亞鐵磁性57材料物理性能材料的磁性能 磁疇 外斯假說認(rèn)為自發(fā)磁化是以小區(qū)域磁疇存在的。各個磁疇的磁化方向是不同的，所以大塊磁鐵對外不顯示磁性。磁疇已為實驗觀察所證實。 從對磁疇組織的觀察中，可以看到有的磁疇大而長，稱為主疇，其自發(fā)磁化方向必定沿晶體的易磁化方向；小而短的磁疇叫副疇，其磁化方向就不一定是晶體的

22、易磁化方向， 相鄰磁疇的界限稱為磁疇壁，可分為兩種：一種為180o磁疇壁，另一種稱為90o磁疇壁。58材料物理性能材料的磁性能 磁疇壁是一個過渡區(qū)，有一定厚度。磁疇的磁化方向在疇壁處不能突然轉(zhuǎn)一個很大角度，而是經(jīng)過疇壁的一定厚度逐步轉(zhuǎn)過去的，即在這過渡區(qū)中原子磁矩是逐步改變方向的。 磁疇壁具有交換能、磁晶各向異性能及磁彈性能。59材料物理性能材料的磁性能 磁疇的形狀、尺寸、疇壁的類型與厚度總稱為磁疇結(jié)構(gòu)。同一磁性材料，如果磁疇結(jié)構(gòu)不同，則其磁化行為也不同。因此說磁疇結(jié)構(gòu)類型的不同是鐵磁性物質(zhì)磁性干差萬別的原因之一。 疇壁內(nèi)部的能量總比疇內(nèi)的能量高，壁的厚薄和面積的大小都使它具有一定的能量。 磁

23、疇結(jié)構(gòu)受到交換能、各向異性能、磁彈性能、磁疇壁能、退磁能的影響。60材料物理性能材料的磁性能可以從能量的觀點來研究磁疇的形成過程：61材料物理性能材料的磁性能交換能力圖使整個晶體自發(fā)磁化至飽和，磁化方向沿著晶體易磁化方向，這樣就使交換能和磁晶各向異性能都達到最小值，但必然在其端面處產(chǎn)生磁極；62材料物理性能材料的磁性能有磁極存在就必然產(chǎn)生退磁場，從而增加了退磁場能。退磁場將要破壞已形成的自發(fā)磁化，兩個矛盾相互作用使大磁疇分割為小磁疇，如圖6.15(b)、(c)、(d)所示。減少退磁能是分疇的基本動力。63材料物理性能材料的磁性能分疇后退磁能雖然減少，卻增加了疇壁能，因此不能無限制地分疇。隨磁疇

24、數(shù)目的增加。退磁能減少，疇壁能增加，當(dāng)達到疇壁能與退磁能之和為最小值時，分疇就停止了，從而達到一種平衡狀態(tài)的疇結(jié)構(gòu)。 實際使用的鐵磁物質(zhì)大多數(shù)是多晶體。多晶體的晶界、第二相、晶體缺陷、夾雜、應(yīng)力、成分的不均勻性等對疇結(jié)構(gòu)有顯著的影響，因而實際晶體的疇結(jié)構(gòu)是十分復(fù)雜的。在多晶體中，每一個晶粒都可能包括許多磁疇。在一個磁疇內(nèi)磁化強度一般都沿晶體的易磁化方向。64材料物理性能材料的磁性能65材料物理性能材料的磁性能66材料物理性能材料的磁性能 技術(shù)磁化理論 技術(shù)磁化過程，就是外加磁場對磁疇的作用過程，也就是外加磁場把各個磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)到外磁場方向(或近似外磁場方向)的過程。它與自發(fā)磁化有本質(zhì)的不同

25、。 技術(shù)磁化是通過兩種形式進行的：一是磁疇壁的遷移，一是磁疇的旋轉(zhuǎn)。磁化過程中有時只有其中一種方式起作用，有時是兩種方式同時作用。 磁化曲線和磁滯回線是技術(shù)磁化的結(jié)果。67材料物理性能材料的磁性能技術(shù)磁化過程分區(qū)示意圖：區(qū)稱為磁疇壁可逆遷移區(qū)；區(qū)為不可逆遷移區(qū)，又稱巴克豪森跳躍區(qū)；區(qū)稱為磁疇旋轉(zhuǎn)區(qū)。68材料物理性能材料的磁性能在未加外磁場時，材料是自發(fā)磁化形成的兩個磁疇，磁疇壁通過夾雜相；當(dāng)外磁場H逐漸增加時，與外磁場方向相同(或相近)的那個磁疇的壁將有所移動，壁移的過程就是壁內(nèi)原子磁矩依次轉(zhuǎn)向的過程，最后可能變?yōu)閹锥螆A弧線(如團中影線所示)，但它暫時還離不開夾雜物。如果此時取消外磁場，則疇壁

26、又會自動遷回原位，因為原位狀態(tài)能量最低。這就是所謂可逆遷移階段。疇壁的遷移過程：69材料物理性能材料的磁性能當(dāng)外磁場繼續(xù)增強，一旦弧形磁疇壁的總長超過不通過夾雜物時的長度(如圖中點虛線)時，則疇壁就會脫離夾雜物而遷移到點虛線位置，從而自動遷移到下一排夾雜物的位置，處于另一穩(wěn)態(tài)。完成這一過程后，材料的磁化強度將有一較大的變化，相當(dāng)于磁化曲線上的陡峭部分，磁導(dǎo)率較高。疇壁的這種遷移，不會由于磁場取消而自動遷回原始位置，故稱不可逆遷移；70材料物理性能材料的磁性能繼續(xù)增加外磁場，則促使整個磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)向外磁場方向。這個過程稱為疇的旋轉(zhuǎn)，即曲線第區(qū)。旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，使磁疇的磁化強度方向與外磁場方向平行

27、，此時材料的宏觀磁性最大，達到了飽和。以后再增加外磁場，材料的磁化強度也不會再增加，因為磁疇的磁矩方向都轉(zhuǎn)到外磁場方向上去了。71材料物理性能材料的磁性能影響磁疇壁遷移的因素：鐵磁材料中夾雜物、第二相、空隙的數(shù)量及其分布；內(nèi)應(yīng)力起伏的大小和分布，起伏愈大，分布愈不均勻，對峙壁遷移阻力愈大。為提高材料磁導(dǎo)率就必須減少夾雜物的數(shù)量，減小內(nèi)應(yīng)力；磁晶各向異性能的大小。因為壁移實質(zhì)上是原子磁矩的轉(zhuǎn)動，它必然要通過難磁化方向，故降低磁晶各向異性能也可提高磁導(dǎo)率；磁致伸縮和磁彈性能也影響壁移過程，因為壁移也會引起材料某一方向的伸長，另一方向則要縮短，故要增加磁導(dǎo)率，應(yīng)使材料具有較小的磁致伸縮和磁彈性能。72影響合金鐵磁性和亞鐵磁性的因素材料物理