3钕铁硼磁铁金属磁性材料如何划分?

2024-07-10 09:02 雷恩创智
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物质吸引铁、钴、镍等的特性被称为磁性。该特性可以分为几类:

1. 抗磁性:当物质的磁化强度M为负值时,表现出抗磁性。例如铋(Bi)、铜(Cu)、银(Ag)和金(Au)等金属。在外磁场中,这类物质内部的磁感应强度B小于真空中的磁感应强度。抗磁性物质的原子(离子)磁矩为零,即没有**磁矩。当这些物质置于外磁场中,外磁场会使电子轨道发生变化,产生一个与外磁场方向相反的磁矩,从而表现出抗磁性。抗磁性通常很微弱,磁化率X一般约为-10^-5,且为负值。


2. 顺磁性:顺磁性物质的特点是无论外加磁场是否存在,原子内部都存在**磁矩。然而,在没有外加磁场时,由于原子的热振动无序,宏观上不显示磁性。在外加磁场作用下,每个原子磁矩会趋向于规则排列,物质显示出微弱的磁性。磁化强度M与外磁场方向一致,为正值,并且严格与外磁场H成正比。顺磁性物质的磁化率X一般也很小,室温下约为10^-5。这类物质包括那些含有奇数个电子的原子或分子,电子未填满壳层的原子或离子,如过渡元素、稀土元素、锕系元素以及铝箔等金属。


3. 铁磁性:对于铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等物质,在室温下的磁化率可达到10^-3的数量级,这种磁性称为铁磁性。铁磁性物质即使在较弱的磁场中也能获得极高的磁化强度,并且在外磁场移除后仍能保持强烈的磁性。其磁化率为正值,但随着外磁场增强,磁化强度迅速达到饱和,磁化率X会减小。铁磁性物质之所以具有强磁性,主要是因为它们具有强大的内部交换场。铁磁物质的交换能为正值且较大,导致相邻原子的磁矩平行排列,在物质内部形成许多小区域——磁畴。每个磁畴大约包含10^15个原子,这些原子的磁矩沿同一方向排列。铁磁物质的磁化强度叫自发磁化强度,由于它的存在,铁磁物质能在弱磁场下强烈磁化。自发磁化是铁磁物质的基本特征,也是区分铁磁物质和顺磁物质的关键。铁磁性仅在某一温度以下表现出来,超过这个温度,铁磁性会消失,这一温度称为居里点。在居里点以上,材料表现为强顺磁性,其磁化率与温度的关系遵循居里-外斯定律。


4. 反铁磁性:反铁磁性是指电子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自发磁化强度,电子磁矩同向排列;在不同子晶格中,电子磁矩反向排列。两个子晶格中的自发磁化强度大小相等,方向相反,整个晶体不显示宏观磁性。反铁磁性物质通常是非金属化合物,如二氧化锰(MnO)。不论温度如何,反铁磁性物质都不会显示任何自发磁化现象,因此其宏观特性是顺磁性的,磁化强度M与磁场H同向,磁化率X为正值。在高温时,X很小;随着温度降低,X逐渐增大。在特定温度TN时,X达到**值,这个温度被称为反铁磁性物质的奈尔温度。在极低温度下,相邻原子的自旋完全反向,磁矩几乎完全抵消,磁化率X接近于0。当温度上升至奈尔点以上时,热骚动影响较大,反铁磁体与顺磁体表现出相似的磁化行为。


5. 亚铁磁性:亚铁磁性是指由两套子晶格组成的磁性材料。不同子晶格的磁矩方向相反,类似于反铁磁性,但不同子晶格的磁化强度不同,不能完全抵消,因此存在剩余磁矩,称为亚铁磁。亚铁磁性物质通常是合金,如铽铁(TbFe)合金。亚铁磁性也有一个临界温度,称为居里温度,超过这个温度,亚铁磁性转变为顺磁性。

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