《材料物理性能》王振廷版課后答案106頁(yè)要點(diǎn)

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1、1、試說(shuō)明下列磁學(xué)參量的定義和概念：磁化強(qiáng)度、矯頑力、飽和磁 化強(qiáng)度、磁導(dǎo)率、磁化率、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁各向異性常數(shù)、飽和 磁致伸縮系數(shù)。 a、 磁化強(qiáng)度：一個(gè)物體在外磁場(chǎng)中被磁化的程度，用單位體積內(nèi)磁矩的多少來(lái) 衡量，成為磁化強(qiáng)度M b、 矯頑力Hc： 一個(gè)試樣磁化至飽和，如果要p=0或B=0，則必須加上一個(gè)反向 磁場(chǎng)Hc，成為矯頑力。 c、 飽和磁化強(qiáng)度：磁化曲線中隨著磁化場(chǎng)的增加，磁化強(qiáng)度M或磁感強(qiáng)度B開(kāi) 始增加較緩慢，然后迅速增加，再轉(zhuǎn)而緩慢地增加，最后磁化至飽和。Ms成為 飽和磁化強(qiáng)度，Bs成為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。 d、 磁導(dǎo)率：p=B/H，表征磁性介質(zhì)的物理量，p稱(chēng)為磁導(dǎo)率。

2、 e、 磁化率：從宏觀上來(lái)看，物體在磁場(chǎng)中被磁化的程度與磁化場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度有 關(guān)。 M=%?H，x稱(chēng)為單位體積磁化率。 f、 剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度：將一個(gè)試樣磁化至飽和，然后慢慢地減少H，則M也將減 少，但M并不按照磁化曲線反方向進(jìn)行，而是按另一條曲線改變，當(dāng)H減少到 零時(shí)，M=Mr或Br=4nMr。（Mr、Br分別為剩余磁化強(qiáng)度和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度） g、 磁滯消耗：磁滯回線所包圍的面積表征磁化一周時(shí)所消耗的功，稱(chēng)為磁滯損 耗 Q（ J/m3） h、 磁晶各向異性常數(shù)：磁化強(qiáng)度矢量沿不同晶軸方向的能量差代表磁晶各向異 性能，用Ek表示。磁晶各向異性能是磁化矢量方向的函數(shù)。 i、 飽和磁致伸縮

3、系數(shù)：隨著外磁場(chǎng)的增強(qiáng)，致磁體的磁化強(qiáng)度增強(qiáng)，這時(shí)仇|也 隨之增大。當(dāng)H=Hs時(shí)，磁化強(qiáng)度M達(dá)到飽和值，此時(shí)E，稱(chēng)為飽和磁致伸 縮所致。 2、計(jì)算Gd3+和 仆3+的自由離子磁矩？ Gd3+的離子磁矩比Cr3+離 子 磁 矩 高的原 因 是 什 么 ？ 6.計(jì)算:Fe2\ Fe3\ Mn2\ Ni2\ Co2\ Ti4\與CP\ Cu2\ Zn2+等離子在物質(zhì)中 的磁矩 」即過(guò)渡族元素組成物質(zhì)時(shí)，其離子磁矩主要由電子自 旋作貢獻(xiàn)，而軌道角動(dòng)量不作貢獻(xiàn)，這是"軌道角動(dòng) 量猝滅"所致。 ?所以有幾個(gè)未成對(duì)電子，就有幾個(gè)日 AtoiTiic nr Element tilectror

4、iic structure of Moment《口占 > 21 Sc □ □ □ 1 22 Ti D D O 2 23 V m n a 3 24- Cr m u h 5 2S Mn q m ki 5 2^ Fc ① EZ3 H 4 27 Co P~l F E 3 28 Mi eu m ra 2 29 Cli (J electronic spin or Sen Cation 離子兀素 原子 電子排布 3d軌道孤對(duì)電子數(shù) 基態(tài)磁矩 Fe2+ 3d64S2 3d

5、6 4 4應(yīng) Fe3+ 3d64S2 3ds 5 5pB Mn2+ 3d54S2 3ds 5 Or2+ Sd^S1 3d4 4 4.B Co2+ 3d74S2 3d7 3 3〃B Ni2+ 3dE4S2 3da 2 2pB Gd3+有7個(gè)未成對(duì)電子,Cr3+ 3個(gè)未成對(duì)電子. 所以，Gd3+的離子磁矩為7「B, Cr3+的離子磁矩K B. 3、過(guò)渡族金屬晶體中的原子（或離子）磁矩比它們各自的自由離子 磁矩低的原因是什么? 4、試?yán)L圖說(shuō)明抗磁性、順磁性、鐵磁性物質(zhì)在外場(chǎng)B=0的磁行為。 5、分析物質(zhì)的抗磁性、順磁性、反鐵磁性

6、及亞鐵磁性與溫度之間的 關(guān)系？ 答：(1)抗磁性是由外磁場(chǎng)作用下電子循軌運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的附加磁矩所造成的，與溫度無(wú)關(guān)，或 隨溫度變化很小。 (2) 根據(jù)順磁磁化率與溫度的關(guān)系，可以把順磁體分為三類(lèi)，一是正常順磁體，其原子磁化 率與溫度成反比；二是磁化率與溫度無(wú)關(guān)的順磁體；三是存在反鐵磁體轉(zhuǎn)變的順磁體，當(dāng)溫 度高于一定的轉(zhuǎn)變溫度TN時(shí)，它們和正常順磁體一樣服從局里外斯定律，當(dāng)溫度低于TN 時(shí)，它們的原子磁化率隨著溫度下降而減小，當(dāng)T-0K時(shí)，磁化率趨于常數(shù)。 (3) 反鐵磁性物質(zhì)的原子磁化率在溫度很高時(shí)很小，隨著溫度逐漸降低，磁化率逐漸增大， 溫度降至某一溫度TN時(shí)，磁化率升至最大值；再降低溫度

7、，磁化率又減小。 (4 )亞鐵磁性物質(zhì)的原子磁化率隨溫度的升高而逐漸降低。 6、什么是自發(fā)磁化？鐵磁體形成的條件是什么？有人說(shuō)“鐵磁性金屬 沒(méi)有抗磁性”，對(duì)嗎？為什么? a、 組成鐵磁性材料的原子或離子有未滿(mǎn)殼層的電子，因此有固有原子磁矩。在鐵磁性材料 中，相鄰離子或原子的未滿(mǎn)殼層的電子之間有強(qiáng)烈的交換耦合作用，在低于居里溫度并且沒(méi) 有外加磁場(chǎng)的情況下，這種作用會(huì)使相鄰原子或離子的磁矩在一定區(qū)域內(nèi)趨于平行或者反平 行排列，處于自行磁化的狀態(tài)，稱(chēng)為自發(fā)磁化。 b、 鐵磁性材料具有一個(gè)磁性轉(zhuǎn)變溫度:居里溫度Tc。一般自發(fā)磁化隨環(huán)境溫度的升高而逐漸 減小，超過(guò)居里溫度Tc后全部消失，此時(shí)材

8、料表現(xiàn)出順磁性，材料內(nèi)部的原子磁矩變?yōu)榛?亂排列。只有當(dāng)T

9、的順磁磁矩。原子系統(tǒng)具有總磁矩時(shí)，只 有那些抗磁性大于順磁性的物質(zhì)才成為抗磁體。 7、分子場(chǎng)的本質(zhì)是什么？在鐵磁體中起什么作用? 答：分子場(chǎng)的本質(zhì)：分子場(chǎng)的性質(zhì)不是磁場(chǎng)，量子力學(xué)告訴我們，分子場(chǎng)來(lái)源于相鄰原子中 電子間的交換作用，它導(dǎo)致了磁有序。從本質(zhì)上講，這是屬于靜電作用。 在鐵磁體中的作用：鐵磁物質(zhì)內(nèi)部存在很強(qiáng)的“分子場(chǎng)”，它使原子磁矩同向平行排列，即 自發(fā)磁化到飽和；鐵磁體的自發(fā)磁化分成若干磁疇，由于磁體中各磁疇的磁化方向不一致， 所以大塊磁體對(duì)外不顯示磁性。 8、試用磁疇模型解釋軟磁材料的技術(shù)磁化過(guò)程。 L技術(shù)磁化過(guò)程 前面說(shuō)過(guò)磁化曲線可以分為3個(gè)階段.這對(duì)應(yīng)著3種不同的磁

10、化過(guò)程;弱磁場(chǎng)中為起始 磁化階段;中等磁場(chǎng)中為不可逆磁化階段才較強(qiáng)磁場(chǎng)中為磁化緩慢增加階段.3個(gè)階段分別 對(duì)應(yīng)著不同的讖化機(jī)制?為了說(shuō)明磁化機(jī)割，取4個(gè)成封閉結(jié)構(gòu)的磁疇，如圖9-16.在蹴化 的起始階段，磁化矢最與碰場(chǎng)成銳角的磁疇磁位能較低，而與磁場(chǎng)成鈍角的槌疇磁位能較 高.由于磁疇壁上的自旋磁矩本來(lái)就處于高能狀態(tài)，此時(shí)受到磁場(chǎng)的影響很容易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)? ■晴壁有一定的厚度，它不受磁場(chǎng)的影響，所以磁魄壁白旋磁矩轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果相當(dāng)于磁疇壁移 動(dòng)，使與磴場(chǎng)成銳角的盛疇擴(kuò)大.而與磁場(chǎng)成鈍角的截疇編小，于是磁疇的磁化矢量之和在 瞞場(chǎng)方向上的投影便大于零，使鐵磁體宏觀上表現(xiàn)出有微弱的麟化.當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增大并超過(guò)

11、一定值時(shí)便進(jìn)入了不可逆轉(zhuǎn)磁化階段,此時(shí)郵壁隨著顧場(chǎng)的漕大而快速移動(dòng)?禰為磁疇壁 圖9-16德化機(jī)制示意圖 的躍遷.結(jié)果使大塊的磁疇從與磁場(chǎng)夾痢較大的難磁化方 向轉(zhuǎn)向夾常戴小的易磁化方向，因此威化進(jìn)行得很強(qiáng)烈, 噌化曲線急劇上升,當(dāng)噌場(chǎng)增加到更強(qiáng)時(shí)，所有的自旋礴 矩通過(guò)磁聘壁的跳動(dòng)，轉(zhuǎn)向了與磁場(chǎng)成最小夾布的易磁化 方向，攜場(chǎng)強(qiáng)度再繼續(xù)增大時(shí)，便進(jìn)入磁化的磁晡轉(zhuǎn)向階 段,這--階段主要是銳角磁疇進(jìn)一步轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向的過(guò) 程,由于銳角磁疇的磁短方向是易磁化方向，而現(xiàn)在要轉(zhuǎn) 向的外磁場(chǎng)方向卻是非易磁化方向，甚至有可能是最難磁 化方向，因此這一繡度必須克報(bào)磁各向異性能，故磁疇轉(zhuǎn) 動(dòng)很困難，導(dǎo)致磁化強(qiáng)

12、度緩慢上升，并且只有在外加磁場(chǎng) 很大時(shí)，才能將所有銳布磁疇轉(zhuǎn)向與外磁場(chǎng)一致的方向. 如果此時(shí)將外磁場(chǎng)戚小，磁矩很容易從外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)回到銳角磁疇的方向.故將磁矩由銳布 轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)政，稱(chēng)為磁疇的可逆轉(zhuǎn)動(dòng)一 9、磁疇大小和結(jié)構(gòu)有哪些條件決定。 疇結(jié)構(gòu)受到 疇壁球, 磁晶各向異性能E*, 退磁場(chǎng), 的制約。 其中退磁場(chǎng)能是鐵磁體分成疇的動(dòng)力， 其它能量將決定磁疇的形狀I(lǐng)、尺寸和取IM 10、哪些磁性能是組織敏感的？舉例說(shuō)明成分、熱處理、冷變形、晶 粒取向等因素對(duì)磁性的影響？ 從金屬內(nèi)部的因素考查，可把鐵磁參量分為兩類(lèi)，即組織敏感性參量和組織不敏感參量。組 織和結(jié)構(gòu)不敏感參

13、量不受組織和結(jié)構(gòu)的影響或影響很小，屬于這類(lèi)參量的有Ms（飽和磁化強(qiáng) 度），入s（飽和磁致伸縮系數(shù)），K（磁晶各向異性參數(shù)）和Tc （居里溫度）等，它們與合金的 成分和鐵磁相性質(zhì)及數(shù)量有關(guān)。組織和結(jié)構(gòu)敏感參量強(qiáng)烈地受組織、結(jié)構(gòu)因素以及應(yīng)力狀態(tài) 的影響，屬于這類(lèi)參量的有Hc（矯頑力），p （磁導(dǎo)率），X （磁化率）和Br（剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度）等， 它們均與技術(shù)磁化有關(guān)。 1） 冷塑性變形會(huì)使組織敏感的鐵磁性參量發(fā)生變化° 隨著形變度的增加，磁導(dǎo)率P皿減小而嬌頑力HC增高n冷塑性變形不影響飽和磁 化強(qiáng)度MS 2） 形成形變織構(gòu)和再結(jié)晶織構(gòu)'則磁性會(huì)呈現(xiàn)明顯的方向性。 當(dāng)硅鋼片在再姑晶退火后形成＜

14、100） {001}的立方織構(gòu)時(shí)，沿軋制方向和垂 直軋制方向均為易磁化方向，因而能獲得最優(yōu)良的磁性，所以立方織構(gòu)是最理想 的織構(gòu)口 黔晶界處原子排列不規(guī)則，晶界附近位銷(xiāo)密度也較高，造成點(diǎn)陣畸變和應(yīng)力場(chǎng). 阻礙疇壁的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng).晶粒越細(xì)，相對(duì)晶界影響區(qū)越大，從而使磁導(dǎo)率越低， 矯頑力越高。 例如.很純并經(jīng)過(guò)真空退火的純鐵，當(dāng)晶粒直徑分別為6. 3、0. 6、. 0.1皿時(shí)， 磁導(dǎo)率pm分別為8200、6970, 4090（亨/米）° 11、什么叫磁彈性能？他受哪些因素影響？ 物體在磁化時(shí)伸長(zhǎng)或收縮受到限制，則在物體內(nèi)部形成應(yīng)力，從而內(nèi)部將產(chǎn)生彈性能，即磁 彈性能。 物體內(nèi)部的缺陷、雜質(zhì)

15、等都可以增加其磁彈性能。 對(duì)于多晶體而言，若磁彈性能是由于應(yīng)力的存在而引起的，那么磁化方向和應(yīng)力方向的夾角、 材料所受的應(yīng)力、飽和磁致伸縮系數(shù)和單位體積中的磁彈性能都會(huì)影響該磁彈性能。 12、技術(shù)磁化過(guò)程可分為那幾個(gè)階段，各個(gè)技術(shù)磁化階段的特點(diǎn)是什 么？什么叫單疇體？單晶體一定是單疇體嗎？ 第一部分OA是可逆磁化過(guò)程可逆是指磁場(chǎng)減少到零時(shí)M沿原曲線減少到零在可逆磁 化階段 磁化曲線是線性的沒(méi)有剩磁和磁滯。在金屬軟磁材料中此階段以可逆壁移為主。 第二部分AB是不可逆磁化階段此階段內(nèi)M隨磁化場(chǎng)急劇地增加M與H曲線不再是線 性。此階段中若把磁場(chǎng)減少到零M不再沿原曲線減少到零而出現(xiàn)剩磁這種現(xiàn)

16、象成為磁滯 巴克豪森指出這一階段由許多M的跳躍性變化組成是疇壁的不可逆跳躍引起的。 第三部分BC是磁化矢量的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程第二階段結(jié)束后疇壁消失整個(gè)鐵磁體成為一個(gè)單 疇體但其內(nèi)部磁化強(qiáng)度方向還與外磁場(chǎng)方向不一致。在這一階段內(nèi)隨磁化場(chǎng)進(jìn)一步增大磁 矩逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)到與外磁場(chǎng)一致的方向當(dāng)磁化到S點(diǎn)時(shí)磁體已磁化到技術(shù)飽和這時(shí)的磁化強(qiáng) 度稱(chēng)飽和磁化強(qiáng)度Ms。 第四部分自C點(diǎn)以后M-H曲線已近似于水平線而M-H曲線大體上成為直線自C點(diǎn)繼續(xù) 增大外磁Ms還稍有增加這一過(guò)程稱(chēng)為順磁磁化過(guò)程。 （注：書(shū)上為三個(gè)過(guò)程，但相對(duì)而言，我認(rèn)為這個(gè)答案更為合理和完整。若有疑慮，可省去 第四部分） 說(shuō)法一、具有強(qiáng)磁化強(qiáng)度的顆

17、粒（如磁鐵礦）其自發(fā)能隨著體積增大能夠迅速增大。在某些非 常小的顆粒中，這些電子自旋最終定向排列。這種顆粒被均勻磁化，并被稱(chēng)為單疇（single domain, SD）。 說(shuō)法二、多疇的大塊材料在很強(qiáng)的外磁場(chǎng)的作用下，被磁化至飽和狀態(tài)，整塊材料內(nèi)的自發(fā) 磁化強(qiáng)度基本上取在一個(gè)磁化方向上，形成一個(gè)單疇。 單晶體不一定是單疇體 假如單晶半徑為R，單疇體的臨界尺寸為r，如果R>r,則不是單疇結(jié)構(gòu)；如果R

18、答：第一部分（OA）是可逆磁化過(guò)程：可逆是指磁場(chǎng)減少到零時(shí)，M沿原曲線減少到零， 在可逆磁化階段，磁化曲線是線性的，沒(méi)有剩磁和磁滯。在金屬軟磁材料中，此階段以可逆 壁移為主。 第二部分（AB）是不可逆磁化階段：此階段內(nèi)，M隨磁化場(chǎng)急劇地增加，M與H曲線不再 是線性。此階段中，若把磁場(chǎng)減少到零，M不再沿原曲線減少到零，而出現(xiàn)剩磁，這種現(xiàn) 象成為磁滯，巴克豪森指出，這一階段由許多M的跳躍性變化組成，是疇壁的不可逆跳躍 引起的。 第三部分（BC）是磁化矢量的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程：第二階段結(jié)束后，疇壁消失，整個(gè)鐵磁體成為一 個(gè)單疇體，但其內(nèi)部磁化強(qiáng)度方向還與外磁場(chǎng)方向不一致。在這一階段內(nèi)隨磁化場(chǎng)進(jìn)一步增 大，

19、磁矩逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)到與外磁場(chǎng)一致的方向，當(dāng)磁化到S點(diǎn)時(shí)，磁體已磁化到技術(shù)飽和，這 時(shí)的磁化強(qiáng)度稱(chēng)飽和磁化強(qiáng)度Ms。 第四部分自C點(diǎn)以后，M-H曲線已近似于水平線，而M-H曲線大體上成為直線，自C點(diǎn)繼 續(xù) 增 大 外 磁 ， Ms 還 稍 有 增 加 ， 這 一 過(guò) 程 稱(chēng) 為 順 磁 磁 化 過(guò) 程。 13、飽和磁化強(qiáng)度M：磁性體被磁化到飽和狀態(tài)時(shí)的磁化強(qiáng)度 飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs：磁性體被磁化到飽和狀態(tài)時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 14、何為起始磁導(dǎo)率？何種場(chǎng)合需要高起始磁導(dǎo)率？受哪些因素影 響？ 起始磁導(dǎo)率 ⑴起始磁導(dǎo)率四 1 1 r B u.-——lim—— % J。H 磁中性

20、狀態(tài)下磁導(dǎo)率的極限值，實(shí)驗(yàn)上等于曲線在原點(diǎn) 。處切線的斜率除以 場(chǎng)合：研究非晶態(tài)鐵磁合金的磁性穩(wěn)定性 鐵芯也需要高起始磁導(dǎo)率。 因素影響 ⑴材料的Ww肱$越大，批越高； (2) 材料的嗎和婦和確越小，叫越高； (3) 材料的內(nèi)應(yīng)力6材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)越完整均勻， 產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越小，仙越高； (4) 材料內(nèi)的雜質(zhì)濃度用碾低，疇壁位移磁化過(guò)程決 定的片越高。 15、什么叫做最大磁導(dǎo)率？舉例說(shuō)明提高軟磁材料最大磁導(dǎo)率的途 徑？ 最大磁導(dǎo)率〃 m 圖中 曲線表示了^r值是隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的曲線。在某一磁場(chǎng)強(qiáng)度下，相對(duì)磁導(dǎo)率達(dá)到 最大值，稱(chēng)為最大磁導(dǎo)率p m。

21、 16、 什么叫剩余磁化強(qiáng)度，什么叫剩余磁感強(qiáng)度？他們間存在什么 樣的關(guān)系？提高剩磁途徑? 永磁材料在閉路狀態(tài)下經(jīng)外磁場(chǎng)磁化至飽和后，再撤消外磁場(chǎng)時(shí)，永磁材料的磁極化強(qiáng)度J 和內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度B并不會(huì)因外磁場(chǎng)H的消失而消失，而會(huì)保持一定大小的值，該值即稱(chēng) 為該材料的剩余磁極化強(qiáng)度Jr和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br，統(tǒng)稱(chēng)剩磁。 剩磁Jr和Br的單位與磁極化強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度單位相同。 提高剩磁的方法 永磁材料的磁極化強(qiáng)度Js是很重要的磁參量，它是該材料剩磁Br的極限值,也是決定該材料磁能 積極限值或理論值(BH)m=Js2/4的磁學(xué)量。 為提高殘留磁化強(qiáng)度，要選用飽和磁化強(qiáng)度高的

22、物質(zhì)，同時(shí)要通過(guò)制造工藝等保證方形度接 近1。實(shí)際的工藝過(guò)程中，可采用下述技術(shù)實(shí)現(xiàn)單軸磁各向異性。這些技術(shù)包括： ①使鑄造組織柱狀晶化；②通過(guò)冷加工形成加工纖維組織； ③通過(guò)磁場(chǎng)中加工誘導(dǎo)磁各向異性；④通過(guò)磁場(chǎng)中熱處理誘導(dǎo)磁谷向異性。 17、什么叫矯頑力？提高材料的矯頑力的途徑有哪些？ 使磁化至技術(shù)飽和的永磁體的B (磁感應(yīng)強(qiáng)度)降低至零所需要的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度稱(chēng)為磁感矯 頑力。 提高材料的矯頑力的途徑：1)、使合金從有序結(jié)構(gòu)向無(wú)序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，2)、范性形變使晶體中 產(chǎn)生大量的缺陷和內(nèi)應(yīng)力，矯頑力隨形變量增大而增大，3)、加工硬化，4)、晶粒細(xì)化 18、什么叫最大磁能積？為什么最大磁能積

23、越大越好？提高最大磁能 積的途徑？ 退磁曲線上任何一點(diǎn)的B和H的乘積既BH我們稱(chēng)為磁能積，而B(niǎo)XH的最大值稱(chēng)之為最大 磁能積(BH)max。 磁能積是恒量磁體所儲(chǔ)存能量大小的重要參數(shù)之一，(BH)max越大說(shuō)明磁體蘊(yùn)含的磁能量越 大，表示此時(shí)磁體對(duì)外做功的能力最大。 為使(BH)m盡可能大，需要幾個(gè)條件。首先，Br要高；其次，因反磁場(chǎng)造成的Br減少并且 應(yīng)盡量小，也就是說(shuō)，方形度要盡量大；最后，具有較大的矯頑力。 20、一個(gè)合金中肯定有兩種鐵磁性相，用什么方法證明。 ? 10、一個(gè)合金中存在兩種或兩種以上的鐵 磁性相時(shí)，不同的鐵磁性相其居里溫度 （鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘臏囟赛c(diǎn)）不同

24、， 利用材料在加熱或冷卻過(guò)程中的相變（二 級(jí)相變…順磁性一.鐵磁性轉(zhuǎn)變），通過(guò)磁 化強(qiáng)度隨溫度的變化就可反映出來(lái)。 槃化強(qiáng)度 22、 ? 14、面心立方的奧氏體確實(shí)是順磁性的。 ?奧氏體不銹鋼中含有大量合金元素，這些合金元素極易 形成碳化物，所以…般情況下奧氏體要經(jīng)過(guò)高溫固溶處 理，即加熱到1000G以上溫度保溫使合金元素及其化合 物能夠完全溶解到奧氏體中，隨后快速冷卻得到單一奧 氏體組織，這種單相奧氏體組織不但抗蝕性能好，而且 是完全順磁性的° ?若緩慢冷卻，則容易形成碳化物析出相，碳化物在室溫 下是鐵磁性相，所以造成不銹鋼呈現(xiàn)微弱磁性。 ?奧氏體不銹鋼經(jīng)過(guò)嚴(yán)重塑性變形，

25、內(nèi)部形成大量晶體缺 陷，晶格嚴(yán)重畸變，局部區(qū)域已經(jīng)不是面心立方結(jié)構(gòu)， 可能形成類(lèi)似于體心立方的鐵素體的晶體結(jié)構(gòu)，這一結(jié) 構(gòu)是鐵磁性的，因此，不銹鋼強(qiáng)烈塑變厚會(huì)變成鐵磁性 經(jīng)過(guò)高溫退火后這種鐵磁性將消失。 23、自發(fā)磁化的物理本質(zhì)是什么？材料具有鐵磁性的充要條件是什 么？ 鐵磁體自發(fā)磁化的本質(zhì)是電子間的靜電交換相互作用 材料具有鐵磁性的充要條件為:1）必要條件:材料原子中具有未充滿(mǎn)的電子殼層，即原子磁矩 2）充分條件:交換積分A > 0 24、論述各類(lèi)磁性x -T的相互關(guān)系 抗磁性.Xd與溫度無(wú)關(guān)，Xd <0 1) 2）順磁性：x = —^ ,T為臨界溫度，成為順磁居里溫度,T>

26、T時(shí)顯順磁性 T - T c c c 反鐵磁性:當(dāng)溫度達(dá)到某個(gè)臨界值tn以上,服從居里-外斯定律 4）鐵磁性：Zf>0, T< Tc,否則將轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判裕⒎木永?外斯定律 5亞鐵磁性：是未抵消的反鐵磁性結(jié)構(gòu)的鐵磁性 5） 25、比較鐵磁體中五種能量的下列關(guān)系: (1) 數(shù)學(xué)表達(dá)式; （2） 來(lái)源和物理意義 （3） 對(duì)磁矩取向的作用。 答:鐵磁材料的五種相互作用能分別為：交換能Fex,磁晶各向異性能Fx,磁彈 性能F ,退磁場(chǎng)能F和外磁場(chǎng)能F 相鄰原子電子自旋的單位體積內(nèi)的交換能 F = 土 = A2 [v以）2 + （V以）2

27、 + （V以）2〕 ex V a 1 2 3 A>0時(shí)，電子自旋不平行，則會(huì)引起系統(tǒng)交換能的增加，F(xiàn) >0,只有當(dāng)不考 慮自旋軌道耦合時(shí)，交換能F是各向同性的. " 磁晶各向異性能F，是飽和磁化強(qiáng)度矢量在鐵磁材料中取不同方向時(shí)隨 時(shí)間而改變的能量，僅與磁化強(qiáng)度矢量在晶體中的相對(duì)晶軸的取向有關(guān) F = —「』吃 HdM - f Ms HdM ' x V k o[iii] olio。〕 ^ 磁晶各向異性來(lái)源于電子自旋與軌道的相互耦合作用以及晶體電場(chǎng)效應(yīng). 這種原子或離子的自旋與軌道的耦合作用，會(huì)導(dǎo)致鐵磁體的長(zhǎng)度和體積的大 小發(fā)生變化,出現(xiàn)所謂的磁致伸縮 鐵磁體在受到應(yīng)力作用時(shí)會(huì)發(fā)生相應(yīng)

28、的應(yīng)變，從而引起磁彈性能F，包括由 于自發(fā)形變而引起的磁應(yīng)力能，包括外加應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力 ° 鐵磁體在外磁場(chǎng)中具有位能成為外磁場(chǎng)能舟外磁場(chǎng)能是鐵磁體磁化的動(dòng)力 Fh =或。HM =或0M H cos 0 有限尺寸的鐵磁體材料,受到外加磁場(chǎng)H的變化，會(huì)在兩端面上分別出現(xiàn)正 負(fù)磁荷，從而產(chǎn)生減弱外磁場(chǎng)的磁場(chǎng)％均勻磁化材料的退磁場(chǎng)能Fd為： F =-日 jMi dM = p jMNMdM =-日 NM2 d 0 0 d 0 0 2 0 26、用能量的觀點(diǎn)說(shuō)明鐵磁體內(nèi)形成磁疇的原因。 根據(jù)熱力學(xué)定律，穩(wěn)定的磁狀態(tài)一定是對(duì)應(yīng)于鐵磁材料內(nèi)總自由能極小值的狀態(tài). 磁疇的形成和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，也是對(duì)應(yīng)于滿(mǎn)足總的自由能為極小值的條件.對(duì) 于鐵材料來(lái)說(shuō)，分成磁疇后比分成磁疇前能量縮小，故鐵磁材料自發(fā)磁化后必然 分成小區(qū)域的磁疇，使總自由能為最低，從而滿(mǎn)足能量最低原理.可見(jiàn)，退磁場(chǎng)能 是形成磁疇的原因。