磁畴结构和磁化曲线-课件

磁学与磁性材料（磁学与磁性材料（3 3）Magnetism and Magnetic Materials李李 军军2007年年10月月1ppt课件磁畴结构和磁化曲线磁畴结构和磁化曲线2ppt课件磁畴结构磁畴结构畴壁和畴壁能畴壁和畴壁能畴壁和畴壁能畴壁和畴壁能单轴晶体中单轴晶体中BlochBloch壁的厚度和畴壁能密度壁的厚度和畴壁能密度 铁磁薄膜内的畴壁铁磁薄膜内的畴壁磁畴的形成原因磁畴的形成原因3ppt课件磁畴的形状磁畴的形状 片形畴片形畴 封闭畴封闭畴 片形畴的变异片形畴的变异 封闭畴的变异封闭畴的变异 三轴晶体中的磁畴三轴晶体中的磁畴 不均匀物质中的磁畴不均匀物质中的磁畴 4ppt课件磁化曲线磁化曲线技术磁化和反磁化技术磁化和反磁化畴壁位移的磁化过程畴壁位移的磁化过程磁矩转动的磁化过程磁矩转动的磁化过程单晶体的磁化过程单晶体的磁化过程单轴单晶体的磁化过程单轴单晶体的磁化过程 三轴晶体的磁化过程三轴晶体的磁化过程 畴壁运动的阻力畴壁运动的阻力5ppt课件根据根据Weiss假设，在假设，在居里点温度以下居里点温度以下的磁体都分成的磁体都分成许多许多微小但却是宏观的区域微小但却是宏观的区域，在这些区域中，在这些区域中存在着存在着与某一温度对应的自发磁化强度与某一温度对应的自发磁化强度，这种区域被称之，这种区域被称之为为磁畴磁畴。磁畴的磁畴的形状、大小及它们之间的搭配方式形状、大小及它们之间的搭配方式，统称为，统称为磁畴结构磁畴结构。磁性材料的技术性能都是由磁畴结构的变化决定。磁性材料的技术性能都是由磁畴结构的变化决定。研究磁畴结构的形状和变化，对材料磁性的改善起研究磁畴结构的形状和变化，对材料磁性的改善起着指导性的作用。着指导性的作用。6ppt课件磁畴壁磁畴壁 铁磁体中磁畴沿晶体的易磁化方向进行磁化，那么铁磁体中磁畴沿晶体的易磁化方向进行磁化，那么在在相邻两磁畴之间相邻两磁畴之间必然存在必然存在过渡层过渡层作为磁畴间的分作为磁畴间的分界，称为界，称为畴壁畴壁。畴壁厚度畴壁厚度约等于几百个原子间距。约等于几百个原子间距。畴壁是磁畴结构的重要组成部分畴壁是磁畴结构的重要组成部分，它对，它对磁畴大小、磁畴大小、形状以及相邻磁畴的关系形状以及相邻磁畴的关系等都有重要影响。等都有重要影响。铁磁体中磁畴的示意图铁磁体中磁畴的示意图7ppt课件铁磁体中一个易轴上有两个相反的易磁化方向，铁磁体中一个易轴上有两个相反的易磁化方向，两个相邻磁畴的磁化方向恰好相反，这两个磁畴两个相邻磁畴的磁化方向恰好相反，这两个磁畴之间的畴壁称为之间的畴壁称为180壁，也称为壁，也称为Bloch壁壁。如果两个磁畴的磁化易轴相互垂直，它们之间的如果两个磁畴的磁化易轴相互垂直，它们之间的畴壁为畴壁为90壁壁。如果铁磁体的易磁化方向是如果铁磁体的易磁化方向是方向，两个这方向，两个这样的方向相交样的方向相交109或或71，则两个相邻磁畴的易磁，则两个相邻磁畴的易磁化方向也相差化方向也相差109或或71，它们之间的畴壁为，它们之间的畴壁为109壁或壁或71壁壁。8ppt课件畴壁既然是一个过渡层，那它就有一定的厚度。畴壁既然是一个过渡层，那它就有一定的厚度。相邻磁畴的磁矩形成一定的角度，相邻磁畴的磁矩形成一定的角度，那么从这一磁畴那么从这一磁畴的磁矩方向变到相邻磁畴的磁矩方向，是怎样变化的磁矩方向变到相邻磁畴的磁矩方向，是怎样变化的呢的呢？也就？也就畴壁内的原于磁矩是怎样排列畴壁内的原于磁矩是怎样排列？假定假定在大块样品内，在大块样品内，畴壁的表面和内部都不出现磁畴壁的表面和内部都不出现磁荷荷(磁荷的出现会使畴壁的能量大大增加磁荷的出现会使畴壁的能量大大增加),),畴壁内畴壁内原子磁矩只能采取特殊方式排列：原子磁矩只能采取特殊方式排列：每一原子磁矩在每一原子磁矩在畴壁法线方向的分量都必须相等畴壁法线方向的分量都必须相等。9ppt课件180畴壁内的原子磁矩的排列方式：所有原子磁矩畴壁内的原子磁矩的排列方式：所有原子磁矩都只在与畴壁平行的原子面上改变方向都只在与畴壁平行的原子面上改变方向，同一原子，同一原子面的磁矩方向则相同，面的磁矩方向则相同，它们在畴壁法线方向的分量它们在畴壁法线方向的分量都为零都为零。原子磁矩在畴壁内是逐渐转向的。原子磁矩在畴壁内是逐渐转向的。180180畴壁内原子磁矩方向改变示意图畴壁内原子磁矩方向改变示意图10ppt课件如果磁化强度的取向从一个磁畴内最后一个原子如果磁化强度的取向从一个磁畴内最后一个原子处的处的0突然转变成相邻磁畴的第一个原子处的突然转变成相邻磁畴的第一个原子处的180(这种情况也可理解为畴壁厚度很小，甚至为这种情况也可理解为畴壁厚度很小，甚至为零零)，虽然磁化方向还是保持在磁畴的易磁化方向，虽然磁化方向还是保持在磁畴的易磁化方向，磁晶各向异性能磁晶各向异性能没有变化，但却引起没有变化，但却引起交换作用能交换作用能的急剧变化的急剧变化。BaBa铁氧体铁氧体SmCoSmCo合金合金11ppt课件跨过畴壁的一对原子之间的交换作用能为：跨过畴壁的一对原子之间的交换作用能为：如果材料的如果材料的Tc很高，如很高，如Fe的的Tc为为1000K，玻尔磁，玻尔磁子子kB为为9.2710-24Am2，则交换积分常数，则交换积分常数 Eex的数值在的数值在10-20J左右，畴壁能密度左右，畴壁能密度w经过计算经过计算大约在大约在10-2J/m2左右，这比化学表面能大几个数左右，这比化学表面能大几个数量级，甚至大于材料的磁晶各向异性能。量级，甚至大于材料的磁晶各向异性能。材料将寻找一种材料将寻找一种从一个磁畴到另外一个磁畴转变从一个磁畴到另外一个磁畴转变时时耗能较小的磁化方式耗能较小的磁化方式。12ppt课件畴壁内的磁矩如果逐渐变化，畴壁内的磁矩如果逐渐变化，交换能可通过分布在交换能可通过分布在180旋转跨越的若干自旋磁矩来减小旋转跨越的若干自旋磁矩来减小。如果畴壁厚度为如果畴壁厚度为N个原子间距，则相邻自旋将相差个原子间距，则相邻自旋将相差一个角度一个角度ij/N。当当N较大时，交换能将变为：较大时，交换能将变为：这种自旋方式的交换能相对于直接自旋转向方式大这种自旋方式的交换能相对于直接自旋转向方式大约约减小了减小了1/N2；但不利之处在于；但不利之处在于原子磁矩的逐渐转原子磁矩的逐渐转向引起磁晶各向异性能的增加向引起磁晶各向异性能的增加。系统总能量是交换能和磁晶各向异性能之和，畴壁系统总能量是交换能和磁晶各向异性能之和，畴壁的厚度和畴壁能密度也主要由两者确定。的厚度和畴壁能密度也主要由两者确定。13ppt课件Bloch壁的厚度和畴壁能密度壁的厚度和畴壁能密度 选选直直角角坐坐标标系系的的Z轴轴与与畴畴壁壁的的法法向向一一致致，则则xy面面为为壁面。壁面。如如果果设设为为任任一一磁磁矩矩与与易易磁磁化化方方向向间间的的夹夹角角，则则是是z的的函函数数(z)，而而任任意意两两个个最最近近邻邻磁磁矩矩间间的的角角度度ij=a(d/dz)，a为为晶晶格格常常数。数。BlochBloch壁内的原子磁矩方向改变壁内的原子磁矩方向改变14ppt课件两两个个近近邻邻原原子子磁磁矩矩从从平平行行排排列列变变到到不不平平行行排排列列，其其交换能的增加为：交换能的增加为：长长度度为为dz的的畴畴壁壁内内有有dz/a个个磁磁矩矩自自旋旋，所所以以一一条条线线链上的交换能为链上的交换能为畴畴壁壁单单位位表表面面共共有有1/a2条条线线链链，设设F=AS2/a，则则交交换能密度为换能密度为15ppt课件单轴晶体的磁晶各向异性能密度为单轴晶体的磁晶各向异性能密度为Ek=K1Sin2，畴壁单位面积上的磁晶各向异性能为：畴壁单位面积上的磁晶各向异性能为：畴壁单位面积的总能量为畴壁单位面积的总能量为 16ppt课件畴壁内原子磁矩的转向方式必须满足畴壁内原子磁矩的转向方式必须满足为最小时才为最小时才能实现，即要求上式的积分最小。能实现，即要求上式的积分最小。将上式进行变分：将上式进行变分：对上式中的一部分进行分步积分：对上式中的一部分进行分步积分：17ppt课件可以认为自旋开始转向的位置可以认为自旋开始转向的位置z z1 1和转向结束的位置和转向结束的位置z z2 2所对应所对应的所对应所对应的都等于零都等于零，所以上式变为：，所以上式变为：由此可以得到：由此可以得到：令令=0，上式可变成：，上式可变成：18ppt课件朗道指出，畴壁厚度朗道指出，畴壁厚度0总是比磁畴本身的厚度总是比磁畴本身的厚度d小小得多，得多，d/0趋近于趋近于。选畴壁中心为坐标原点，则在磁畴内的选畴壁中心为坐标原点，则在磁畴内的Z都是趋都是趋近于近于的，所以设定以下边界条件：的，所以设定以下边界条件：当当Z=-时，时，=0；当当Z=+时，时，=；当当Z=时，时，d/dz=0。将上式进行一次积分，得出将上式进行一次积分，得出19ppt课件利用边界条件，利用边界条件，C=1，所以上式可变为：，所以上式可变为：将上式进行积分：将上式进行积分：将上式进行代数变化，令将上式进行代数变化，令20ppt课件利用边界条件可以得到积分常数利用边界条件可以得到积分常数C=0上式表示单轴晶体上式表示单轴晶体180畴壁内的原子磁矩的方畴壁内的原子磁矩的方向变化。向变化。21ppt课件单轴晶体单轴晶体180180畴壁内的原子磁矩的方向变化的图畴壁内的原子磁矩的方向变化的图解如图所示。由此可见，磁矩在壁内的方向改变，解如图所示。由此可见，磁矩在壁内的方向改变，开始较慢，开始较快，至畴壁中央最快。开始较慢，开始较快，至畴壁中央最快。180180畴壁内原子磁矩的变化畴壁内原子磁矩的变化22ppt课件下表列出壁内不同厚度的磁矩方向。当壁厚为下表列出壁内不同厚度的磁矩方向。当壁厚为50时，时，磁矩方向改变就可从磁矩方向改变就可从=9变为变为=171，即在此厚度，即在此厚度内，内，180壁磁矩方向变化已完成壁磁矩方向变化已完成90%。Z-0.500.50-00622811732402613934Z-1.501.50-2.502.502506154549171180180畴壁内的磁矩方向畴壁内的磁矩方向23ppt课件由于由于而而所以所以又由于又由于24ppt课件因而因而对于对于Co而言，利用上式，其而言，利用上式，其K1=5105J/m2。F=410-7 J/m2，算得，算得=1.79J/m2，这与实际测，这与实际测得的得的1.6 J/m2相近。相近。由此可见，理论和实验值相当符合。由此可见，理论和实验值相当符合。25ppt课件铁磁薄膜内的畴壁铁磁薄膜内的畴壁铁磁薄膜铁磁薄膜指的是这样一类材料：指的是这样一类材料：厚度不超过厚度不超过10-8-10-9m；晶粒边界与晶体体积之比远远超过大块材料同类数晶粒边界与晶体体积之比远远超过大块材料同类数值之比值之比存在一个临界厚度，同样的材料，在小于临界厚度存在一个临界厚度，同样的材料，在小于临界厚度时，磁性要发生变化时，磁性要发生变化 磁性薄膜器件磁性薄膜器件-光盘光盘薄膜合金磁头薄膜合金磁头26ppt课件在计算在计算Bloch壁的厚度和能量密度中，壁的厚度和能量密度中，假设假设畴壁畴壁与样品表面交界处不出现磁荷，与样品表面交界处不出现磁荷，实际情况是要出实际情况是要出现磁荷的现磁荷的，但，但一般不考虑大块样品的退磁能一般不考虑大块样品的退磁能（大（大块样品厚度块样品厚度D比畴壁厚度比畴壁厚度大得多大得多，畴壁平面内的，畴壁平面内的退磁因子很小退磁因子很小，所以退磁能可以忽略不计），所以退磁能可以忽略不计）如果样品是如果样品是铁磁薄膜铁磁薄膜，样品厚度，样品厚度D比畴壁厚度比畴壁厚度大大得多的条件不成立，得多的条件不成立，退磁能不能忽略退磁能不能忽略。考虑退磁能，薄膜的畴壁特性会有显著变化。考虑退磁能，薄膜的畴壁特性会有显著变化。27ppt课件把把畴壁近似的看作长轴为畴壁近似的看作长轴为D，短轴为，短轴为的无限长的的无限长的椭圆柱体椭圆柱体，其长轴方向的退磁能为，其长轴方向的退磁能为Ed=0NM2/2，N为椭圆长轴方向的退磁因子，且为椭圆长轴方向的退磁因子，且N=/(+D)。考虑退磁能后的畴壁能密度为：考虑退磁能后的畴壁能密度为：28ppt课件假定畴壁内相邻原子磁矩之间的夹角不变，即假定畴壁内相邻原子磁矩之间的夹角不变，即ij=a(d/dz)是常数，在是常数，在180畴壁中畴壁中d/dz=/，因而，因而函数函数(z)=z/，将上式代入后得出：将上式代入后得出：29ppt课件由于椭圆内长轴方向的磁化强度由于椭圆内长轴方向的磁化强度这里正弦平均是相对畴壁内所有原子磁矩，即：这里正弦平均是相对畴壁内所有原子磁矩，即：所以所以30ppt课件令令/=0，可得畴壁厚度与有关参数的关系：，可得畴壁厚度与有关参数的关系：两种极端情况下畴壁的厚度两种极端情况下畴壁的厚度B和畴壁能量和畴壁能量B，当当D趋近于趋近于时，得到：时，得到：当当D趋近于趋近于0时，得到：时，得到：31ppt课件如果畴壁仍然是如果畴壁仍然是Bloch的话，那么随着样品厚度的的话，那么随着样品厚度的减小，畴壁内的能量要升高。减小，畴壁内的能量要升高。为了使畴壁内的能量降低，为了使畴壁内的能量降低，Neel提出了畴壁内原提出了畴壁内原子磁矩方向改变的新模式，子磁矩方向改变的新模式，这种新方式就是原子这种新方式就是原子磁矩的方向变化在和样品表面平行的平面进行，磁矩的方向变化在和样品表面平行的平面进行，凡是这样的畴壁被称为凡是这样的畴壁被称为Neel壁壁，铁磁薄膜内的铁磁薄膜内的Neel壁壁32ppt课件按照上面的讨论过程，得到按照上面的讨论过程，得到Neel壁的能量和厚度，壁的能量和厚度，不同的是不同的是Neel壁的退磁因子变为壁的退磁因子变为D/(D+)：也可求出两种极端情况下畴壁的厚度和能量：也可求出两种极端情况下畴壁的厚度和能量：当当D趋近于趋近于时，得到：时，得到：当当D趋近于趋近于0时，得到：时，得到：33ppt课件当样品厚度增加时，当样品厚度增加时，Bloch壁的能量较低；壁的能量较低；当样品厚度变薄时，出现当样品厚度变薄时，出现Neel壁的能量较低壁的能量较低。Neel壁的存在使样品内有了体积磁荷，它的退磁场壁的存在使样品内有了体积磁荷，它的退磁场将影响到周围原子磁矩的取向，因此薄膜内出现一将影响到周围原子磁矩的取向，因此薄膜内出现一种外形象交叉的刺的特殊畴壁，称为种外形象交叉的刺的特殊畴壁，称为十字畴壁十字畴壁。34ppt课件十字畴壁实质是在十字畴壁实质是在Neel壁上分成许多磁荷正负相间壁上分成许多磁荷正负相间的小段，它的形成显然是为减小的小段，它的形成显然是为减小Neel壁上磁荷的影壁上磁荷的影响。可是，当膜的厚度进一步减小时，十字壁的能响。可是，当膜的厚度进一步减小时，十字壁的能量并不比量并不比Neel壁低了，壁低了，当当D200埃时，出现埃时，出现Neel壁；壁；当当200埃埃D1000埃，出现埃，出现Bloch壁。壁。十字壁的磁力线十字壁的磁力线35ppt课件磁畴的形成原因磁畴的形成原因磁畴的存在是磁体中各种能量共同作用的结果磁畴的存在是磁体中各种能量共同作用的结果。这些能量包括这些能量包括交换作用能、退磁能、磁晶各向异交换作用能、退磁能、磁晶各向异性能以及畴壁能性能以及畴壁能等。等。36ppt课件根据自发磁化理论，冷却到居里点以下的铁磁体在根据自发磁化理论，冷却到居里点以下的铁磁体在不受到外场的作用下，在交换作用能的作用下，整不受到外场的作用下，在交换作用能的作用下，整个晶体应该自发磁化到饱和。个晶体应该自发磁化到饱和。为降低晶体的磁晶各向异性能和交换作用能，磁化为降低晶体的磁晶各向异性能和交换作用能，磁化应沿着晶体的易磁化方向进行，如图应沿着晶体的易磁化方向进行，如图(a)所示。所示。磁畴的起因磁畴的起因37ppt课件晶体是有一定形状和尺寸的，晶体是有一定形状和尺寸的，整个晶体均匀磁化整个晶体均匀磁化导致的结果是必然产生磁极导致的结果是必然产生磁极，产生一个退磁场，产生一个退磁场，如图如图(a)所示。所示。退磁场的出现给整个系统增加很大的退磁能。对退磁场的出现给整个系统增加很大的退磁能。对硅钢片来说，设长与厚度之比为硅钢片来说，设长与厚度之比为200，则长度方向，则长度方向的退磁因子为的退磁因子为0.0009，又设，又设Ms1700kA/m，则，则Ed=0.7104J/m3，如果不分畴，单位体积的退磁能达到如果不分畴，单位体积的退磁能达到104J左右。左右。38ppt课件为降低退磁能，晶体将分成两个、四个或者多个磁为降低退磁能，晶体将分成两个、四个或者多个磁矩相互平行反向的区域，形成如图矩相互平行反向的区域，形成如图(b)、(c)所示的所示的片形畴结构。片形畴结构。退磁能的大小与退磁因子退磁能的大小与退磁因子N有密切的关系。将磁体有密切的关系。将磁体分成多个区域，退磁因子减小，退磁能将减小。分成多个区域，退磁因子减小，退磁能将减小。如果磁体被分成如果磁体被分成n个区域，经统计计算，退磁能将个区域，经统计计算，退磁能将降低到原来的降低到原来的1/n。39ppt课件在分畴后的片形畴的结构中，端面上仍有磁荷，仍在分畴后的片形畴的结构中，端面上仍有磁荷，仍然存在然存在退磁能退磁能，只是比不分畴时小得多。，只是比不分畴时小得多。此外，在片形畴中还需要考虑此外，在片形畴中还需要考虑畴壁能畴壁能，其他能量就其他能量就不需要考虑了不需要考虑了。磁矩在易磁化方向，磁矩在易磁化方向，磁晶各向异性能磁晶各向异性能为零；为零；没有应力，没有应力，磁弹性能磁弹性能为零；为零；畴内的相邻原子磁矩同向排列，畴内的相邻原子磁矩同向排列，交换能交换能也不需要考虑。也不需要考虑。分畴后单位体积退磁能与畴壁能和为分畴后单位体积退磁能与畴壁能和为5.6102J。40ppt课件不能无限增大不能无限增大n值值。n值越大，磁体被分成的区域越多，磁畴就越多，值越大，磁体被分成的区域越多，磁畴就越多，由于相邻畴壁之间存在磁畴壁，这又将给系统增由于相邻畴壁之间存在磁畴壁，这又将给系统增加一定的畴壁能。加一定的畴壁能。磁畴的出现是畴壁能和退磁能的相加等于极小值磁畴的出现是畴壁能和退磁能的相加等于极小值为条件为条件。为进一步降低退磁能，试样将在端表面形成为进一步降低退磁能，试样将在端表面形成封闭封闭磁畴磁畴，如图，如图(d)、(e)所示。这种结构的形成允许磁所示。这种结构的形成允许磁通量完全保持在试样内，从而通量完全保持在试样内，从而完全消除退磁能完全消除退磁能对对系统总能量的影响系统总能量的影响。41ppt课件封闭畴中磁矩的方向与晶体中的易磁化方向有很封闭畴中磁矩的方向与晶体中的易磁化方向有很大的偏离，因而封闭畴的出现将增加系统的磁晶大的偏离，因而封闭畴的出现将增加系统的磁晶各向异性能和磁弹性能。各向异性能和磁弹性能。封闭畴的出现是使退磁能、磁晶各向异性能和磁封闭畴的出现是使退磁能、磁晶各向异性能和磁弹性能相加得到最小值的结果弹性能相加得到最小值的结果。磁通量在样品内是闭合的，样品端面上没有磁荷，所磁通量在样品内是闭合的，样品端面上没有磁荷，所以以没有退磁能没有退磁能。样品是立方晶体，封闭畴的磁矩和主畴的磁矩都是在样品是立方晶体，封闭畴的磁矩和主畴的磁矩都是在易磁化方向上，易磁化方向上，磁晶各向异性能也没有磁晶各向异性能也没有，此时要考虑的此时要考虑的只有畴壁能和磁弹性能只有畴壁能和磁弹性能。42ppt课件磁弹性能的出现是在于封闭畴在磁致伸缩时磁弹性能的出现是在于封闭畴在磁致伸缩时(自发自发形变形变)受到主畴的挤压而不能自由形变，相当于一受到主畴的挤压而不能自由形变，相当于一个内应力作用在封闭畴上，所以要考虑。个内应力作用在封闭畴上，所以要考虑。封闭畴内单位体积的总能量便是磁弹性能与畴壁封闭畴内单位体积的总能量便是磁弹性能与畴壁能之和，其数量为能之和，其数量为1.2710J。43ppt课件实际磁畴的形成往往还要受到实际磁畴的形成往往还要受到材料的尺寸、晶材料的尺寸、晶界、应力以及掺杂等界、应力以及掺杂等因素的影响，因而磁畴结因素的影响，因而磁畴结构还更加复杂。构还更加复杂。要使一个系统从高磁能的饱和状态转变到低磁要使一个系统从高磁能的饱和状态转变到低磁能的分畴状态，能的分畴状态，凡是能够导致系统能量降低的凡是能够导致系统能量降低的可能性都可能是磁畴形成的原因可能性都可能是磁畴形成的原因。44ppt课件片形畴片形畴 样品内的磁畴为片形，相邻磁畴的自发磁化强度样品内的磁畴为片形，相邻磁畴的自发磁化强度成成180，如图所示，如图所示，仅需考虑退磁能和畴壁能仅需考虑退磁能和畴壁能。片形磁畴的理论模型片形磁畴的理论模型45ppt课件设畴的大小为设畴的大小为d，样品的厚度为，样品的厚度为L，则在样品单位，则在样品单位面积、厚度为面积、厚度为L的一个特定体积内的能量的一个特定体积内的能量f为为f=畴壁能畴壁能+退磁能退磁能对上式求对上式求f/d=0，得到，得到：46ppt课件形成片形畴的最小能量形成片形畴的最小能量fmin：试样越薄，形成片形畴所需要的能量就越小。所试样越薄，形成片形畴所需要的能量就越小。所以在铁磁性薄膜中，如果薄膜足够薄，磁畴很容以在铁磁性薄膜中，如果薄膜足够薄，磁畴很容易出现单畴，这和实验所观察的现象是符合的，易出现单畴，这和实验所观察的现象是符合的，BaBa铁氧体的片形磁畴，铁氧体的片形磁畴，L=8L=8微米微米47ppt课件封闭畴封闭畴 封闭畴是变形的片状畴封闭畴是变形的片状畴，它在端部形成闭合磁，它在端部形成闭合磁畴，封闭畴结构由主畴和塞漏畴组成中间部畴，封闭畴结构由主畴和塞漏畴组成中间部分为主畴，边缘部分为塞漏畴，如图所示。分为主畴，边缘部分为塞漏畴，如图所示。封闭畴的理论模型封闭畴的理论模型48ppt课件这种结构使磁通量闭合在样品内部，不向空间发这种结构使磁通量闭合在样品内部，不向空间发散，因此端面上不出现磁荷，散，因此端面上不出现磁荷，退磁能为零退磁能为零。塞漏畴的易磁化方向和主畴有较大的偏离，因而塞漏畴的易磁化方向和主畴有较大的偏离，因而增加了塞漏畴的各向异性能增加了塞漏畴的各向异性能。在样品单位表面，厚度为在样品单位表面，厚度为L的特定体积内的能量为的特定体积内的能量为f=主畴的畴壁能主畴的畴壁能+塞漏畴的各向异性能塞漏畴的各向异性能+塞漏畴的畴壁能塞漏畴的畴壁能49ppt课件对上式求对上式求f/d=0，得到：，得到：把片形畴的能量和封闭畴的能量加以对比把片形畴的能量和封闭畴的能量加以对比对具体材料而言，如果它的单轴磁晶各向异性常对具体材料而言，如果它的单轴磁晶各向异性常数数Ku1大于饱和磁化强度大于饱和磁化强度Ms平方的平方的3.4210-7倍，倍，则在该材料内出现片形畴结构是有利的；反之出则在该材料内出现片形畴结构是有利的；反之出现封闭畴结构是有利的。现封闭畴结构是有利的。50ppt课件 Co是六角晶体，是六角晶体，Ku1=5.1105J/m3，Ms=1.42106A/m，所以，所以计算的结果，有封闭畴时的能量比没有封闭畴时的计算的结果，有封闭畴时的能量比没有封闭畴时的能量要低，所以在能量要低，所以在Co中应该有封闭畴存在，事实也中应该有封闭畴存在，事实也确是这样。确是这样。51ppt课件Ba铁氧体是六角晶体。它的铁氧体是六角晶体。它的Ku1=3.2105J/m3，Ms=3.8105A/m，所以，所以计算结果表明单纯的片形磁畴比有封闭畴时的情况计算结果表明单纯的片形磁畴比有封闭畴时的情况更稳定，所以在更稳定，所以在Ba铁氧体中应该出现片形畴，事实铁氧体中应该出现片形畴，事实也确是这样，一般单轴各向异性的铁氧体都属于这也确是这样，一般单轴各向异性的铁氧体都属于这样的情况。样的情况。52ppt课件当然，实际观察到的磁畴结构远不止片形畴和封当然，实际观察到的磁畴结构远不止片形畴和封闭畴，还有各种各样的变形畴。闭畴，还有各种各样的变形畴。为降低片形畴的退磁能，将片形畴分成许多正长为降低片形畴的退磁能，将片形畴分成许多正长方体的棋盘结构；方体的棋盘结构；为降低退磁能，同时有不太增加畴壁能的蜂窝状为降低退磁能，同时有不太增加畴壁能的蜂窝状畴结构和波形畴等。畴结构和波形畴等。具体地说，只要能够使磁畴的能量降低，那么可具体地说，只要能够使磁畴的能量降低，那么可以形成各种形状的磁畴以形成各种形状的磁畴。53ppt课件片形畴的变异片形畴的变异 在讨论片形畴时，可以看到片形畴的能量主要是在讨论片形畴时，可以看到片形畴的能量主要是退磁能所占比例较大，而且晶体厚度愈厚，能量退磁能所占比例较大，而且晶体厚度愈厚，能量愈高。因此，只有当晶体厚度小于愈高。因此，只有当晶体厚度小于10微米时，才微米时，才能保证出现片形畴。能保证出现片形畴。如果晶体厚度大于如果晶体厚度大于10微米，片形畴的出现便没有微米，片形畴的出现便没有保证；而封闭畴的出现使畴壁能也有所增加。保证；而封闭畴的出现使畴壁能也有所增加。为减少退磁能，同时又不增加太多的畴壁能，磁为减少退磁能，同时又不增加太多的畴壁能，磁畴结构呈现出各种形状，畴结构呈现出各种形状，以保证进一步降低系统以保证进一步降低系统的能量。的能量。54ppt课件蜂窝状的磁畴蜂窝状的磁畴结构是片形畴的变异结构，这种结构是片形畴的变异结构，这种结构的特点是，每一蜂窝的面为正六边形，深结构的特点是，每一蜂窝的面为正六边形，深度为度为L，如图所示。，如图所示。蜂窝畴结构的理论模型蜂窝畴结构的理论模型 55ppt课件蜂窝内的自发磁化强度与蜂窝外的自发磁化强度蜂窝内的自发磁化强度与蜂窝外的自发磁化强度彼此反平行彼此反平行。卡泽计算了蜂窝畴退磁能为卡泽计算了蜂窝畴退磁能为0.666Ms2d10-7。在特定体积内的总能量为：在特定体积内的总能量为：56ppt课件对上式求对上式求f/d=0，得到，得到 由于片形畴和蜂窝畴的能量较由于片形畴和蜂窝畴的能量较小，二者比较接近，实验上可小，二者比较接近，实验上可以观察到蜂窝畴，如右图所示以观察到蜂窝畴，如右图所示 在在Ba铁氧体中观察到的蜂窝畴铁氧体中观察到的蜂窝畴L=75微米微米57ppt课件当晶体的厚度大于当晶体的厚度大于10微米时，片形畴结构在能量上微米时，片形畴结构在能量上并不有利，因此往往被其他型式的畴结构所代替。并不有利，因此往往被其他型式的畴结构所代替。除了蜂窝畴，还出现其他形式的畴结构。除了蜂窝畴，还出现其他形式的畴结构。一种是具有一种是具有波纹畴壁波纹畴壁的结构，即畴壁在样品瑞面上的结构，即畴壁在样品瑞面上是具有振幅的波片，从端面向样品中部前进时，振是具有振幅的波片，从端面向样品中部前进时，振幅逐渐诚小，直至最后消失，如图所示。幅逐渐诚小，直至最后消失，如图所示。波纹畴结构理论模型波纹畴结构理论模型58ppt课件这种结构的出现，一方面可以减少退磁能，另一这种结构的出现，一方面可以减少退磁能，另一方面又可以减少畴壁能。方面又可以减少畴壁能。斯策克得到可能出现波纹畴结构的晶体厚度的临斯策克得到可能出现波纹畴结构的晶体厚度的临界尺寸界尺寸L。当晶体的厚度达到临界尺寸时，片形畴。当晶体的厚度达到临界尺寸时，片形畴便会被波纹畴所代替，这和实验结果基本相符。便会被波纹畴所代替，这和实验结果基本相符。Ba铁氧体中的波纹畴铁氧体中的波纹畴L=25微米微米59ppt课件还有一种是还有一种是楔形楔形-片形结构片形结构，即在片形主畴的端面，即在片形主畴的端面上，再出现一种楔子形的次级畴，如图所示。上，再出现一种楔子形的次级畴，如图所示。楔形畴结构的理论模型楔形畴结构的理论模型;60ppt课件卡泽对这种结构也估算了临界尺寸，该尺寸下片形卡泽对这种结构也估算了临界尺寸，该尺寸下片形畴结构是不利的，楔形畴结构是不利的，楔形-片形畴结构是有利的。片形畴结构是有利的。为了进一步降低系统的退磁能，实验中还观察到了为了进一步降低系统的退磁能，实验中还观察到了楔形楔形-波形畴，如图所示。波形畴，如图所示。Ba铁氧体中的楔形铁氧体中的楔形-波纹畴，波纹畴，L=750微米微米61ppt课件封闭畴的变异封闭畴的变异 塞漏畴的各向异性能与晶体的厚度的平方根成正塞漏畴的各向异性能与晶体的厚度的平方根成正比。这就是说，比。这就是说，随着晶体厚度的增加，塞漏畴的随着晶体厚度的增加，塞漏畴的各向异性能愈来愈大各向异性能愈来愈大。为了降低这项能量，必须设想另一种封闭式的磁为了降低这项能量，必须设想另一种封闭式的磁畴结构，使得晶体厚度增加时，塞漏畴的各向异畴结构，使得晶体厚度增加时，塞漏畴的各向异性能不会增加太多。性能不会增加太多。62ppt课件图图(a)是设想的一种封闭式的畴结构在样品的端是设想的一种封闭式的畴结构在样品的端面上有两类塞漏畴面上有两类塞漏畴(这两类塞漏畴是由图这两类塞漏畴是由图(b)的塞漏的塞漏畴分裂而成，图畴分裂而成，图(a)虚线表示分裂前的界线虚线表示分裂前的界线)在样品的内部除主畴以外，还多了一种匕首畴，因在样品的内部除主畴以外，还多了一种匕首畴，因此把这种畴结构称为此把这种畴结构称为匕首封闭畴匕首封闭畴。(a)(a)(a)变异封闭畴变异封闭畴-匕首畴结构：匕首畴结构：(b)(b)普通封闭畴普通封闭畴(b)63ppt课件在图在图(a)的结构，匕首畴的畴壁与主畴的畴壁并不的结构，匕首畴的畴壁与主畴的畴壁并不平行，匕首畴的尖瑞会出现磁荷，因而需要考虑平行，匕首畴的尖瑞会出现磁荷，因而需要考虑匕首畴的退磁能。匕首畴的退磁能。在图在图(a)匕首封闭畴的结构中需要考虑的能量有：匕首封闭畴的结构中需要考虑的能量有：两类塞漏畴的磁晶各向异性能两类塞漏畴的磁晶各向异性能主畴和匕首畴的畴壁能主畴和匕首畴的畴壁能匕首畴的退磁能匕首畴的退磁能64ppt课件设主畴的宽度为设主畴的宽度为d，第一类塞漏畴的畴宽为，第一类塞漏畴的畴宽为d，第，第二类塞漏畴的畴宽为二类塞漏畴的畴宽为(1-2)d，匕首畴的长度为，匕首畴的长度为l，则在晶体单位表面，厚度为则在晶体单位表面，厚度为L的特定体积内，各种的特定体积内，各种能量的计算如下：能量的计算如下：65ppt课件所以特定体积的总能量为：所以特定体积的总能量为：66ppt课件匕首畴总能量是主畴的宽匕首畴总能量是主畴的宽度度L、塞漏畴的分裂因子、塞漏畴的分裂因子和匕首畴的长度和匕首畴的长度l的函数。的函数。这些变数确定以后，匕首这些变数确定以后，匕首封闭畴的具体尺寸也就确封闭畴的具体尺寸也就确定了。定了。运用能量极小的原理，可运用能量极小的原理，可得到得到L、和和l的表达式。的表达式。实验中也观察到了匕首畴实验中也观察到了匕首畴的存在，如图所示。的存在，如图所示。金属金属Co中的匕首畴中的匕首畴67ppt课件三轴晶体中的磁畴三轴晶体中的磁畴在三轴晶体的在三轴晶体的(001)面上，有两个易磁化轴，因此面上，有两个易磁化轴，因此主畴和塞漏畴的自发磁化强度都在易磁化轴上，主畴和塞漏畴的自发磁化强度都在易磁化轴上，而且由于晶体的长度方向就是而且由于晶体的长度方向就是100，因此磁畴结，因此磁畴结构是典型的封闭畴，如图所示。构是典型的封闭畴，如图所示。三轴晶体的封闭畴结构三轴晶体的封闭畴结构68ppt课件在这种情况下，在这种情况下，退磁能和磁晶各向异性能都不需要退磁能和磁晶各向异性能都不需要考虑，只需考虑畴壁能和磁致伸缩能考虑，只需考虑畴壁能和磁致伸缩能。材料自居里点冷下来时，发生自发形变。主畴和塞材料自居里点冷下来时，发生自发形变。主畴和塞漏畴都要在其自发磁化强度的方向上伸长；漏畴都要在其自发磁化强度的方向上伸长；由于主畴和塞漏畴的自发磁化强度彼此成由于主畴和塞漏畴的自发磁化强度彼此成90，所以，所以形变方向互相牵制。形变方向互相牵制。由于由于主畴的阻挡，塞漏畴不能自由变形主畴的阻挡，塞漏畴不能自由变形，因此塞漏，因此塞漏畴好象受到压缩而增加了能量，因而系统的能量中畴好象受到压缩而增加了能量，因而系统的能量中要考虑要考虑磁致伸缩能磁致伸缩能。69ppt课件在三轴单晶材料的表面上，有时在三轴单晶材料的表面上，有时出现从畴壁界线出发，向两边磁出现从畴壁界线出发，向两边磁畴作斜线伸展的树枝状磁畴，如畴作斜线伸展的树枝状磁畴，如图所示，图中图所示，图中pq线是两个主畴之线是两个主畴之间的畴壁界线。间的畴壁界线。这种树枝状畴是一种附加畴，产这种树枝状畴是一种附加畴，产生的原因和封闭畴相似，中间的生的原因和封闭畴相似，中间的立体矩形代表两个相邻磁畴的状立体矩形代表两个相邻磁畴的状况，它们被畴壁间隔开，两边磁况，它们被畴壁间隔开，两边磁化方向是相反的。树枝状磁畴从化方向是相反的。树枝状磁畴从这个畴壁向左右伸展而形成。这个畴壁向左右伸展而形成。树枝状磁畴树枝状磁畴70ppt课件产生树枝状磁畴的原因是两个主畴的磁化方向与产生树枝状磁畴的原因是两个主畴的磁化方向与样品的表面不平行，有一个微小的倾角。样品的表面不平行，有一个微小的倾角。在图中矩形体的左右两个面上，以及分画出来的在图中矩形体的左右两个面上，以及分画出来的CDD1C1和和EFF1E1截面图上，都用箭头表示了这截面图上，都用箭头表示了这种倾角的情况。种倾角的情况。树枝状磁畴的产生树枝状磁畴的产生71ppt课件在左边主畴中，磁化方向向上倾斜，所以表面的左在左边主畴中，磁化方向向上倾斜，所以表面的左半部出现半部出现N极；极；右边主畴的磁化方向同左边磁畴的磁化方向相反，右边主畴的磁化方向同左边磁畴的磁化方向相反，它的磁化方向向下倾斜，因而出现它的磁化方向向下倾斜，因而出现S极。极。由于左右两个主畴的磁化方向对表面稍有倾斜，在由于左右两个主畴的磁化方向对表面稍有倾斜，在垂直于表面的方向有微弱的磁矩分量，表面上出现垂直于表面的方向有微弱的磁矩分量，表面上出现磁极。这使接近表面的畴壁左右区域产生了方向从磁极。这使接近表面的畴壁左右区域产生了方向从N极到极到S极的磁场，引起这个区域的横向磁化，产生极的磁场，引起这个区域的横向磁化，产生了树枝状畴。了树枝状畴。72ppt课件树枝状磁畴正如封闭畴那样起减低退磁能的作用树枝状磁畴正如封闭畴那样起减低退磁能的作用。材料表面上如果有一系列很密的树枝状畴，材料表材料表面上如果有一系列很密的树枝状畴，材料表面的磁极会减少很多，退磁能减低很多。面的磁极会减少很多，退磁能减低很多。这样会增加一些畴壁面积，畴壁能会有增加。但畴这样会增加一些畴壁面积，畴壁能会有增加。但畴壁能的增加少于退磁能的减低，总能量还是减低。壁能的增加少于退磁能的减低，总能量还是减低。这种附加畴经常在三轴晶体中出现。这种附加畴经常在三轴晶体中出现。73ppt课件不均匀物质中的磁畴不均匀物质中的磁畴 多晶体中晶粒的方向是杂乱的。通常每一晶粒中有多晶体中晶粒的方向是杂乱的。通常每一晶粒中有许多磁畴，也有一个磁畴跨越两个晶粒的。许多磁畴，也有一个磁畴跨越两个晶粒的。在同一晶粒内，各磁畴的磁化方向是有一定关系的；在同一晶粒内，各磁畴的磁化方向是有一定关系的；在不同晶粒间，由于易磁化轴方向不同，磁畴的磁在不同晶粒间，由于易磁化轴方向不同，磁畴的磁化方向就没有一定关系。化方向就没有一定关系。就整块材料来说，磁畴有各种方向，就整块材料来说，磁畴有各种方向，材料对外显出材料对外显出各向同性各向同性。74ppt课件下图是多晶体中滋畴结构的简单示意图，下图是多晶体中滋畴结构的简单示意图，每一个晶每一个晶粒分成片状畴粒分成片状畴。跨过晶粒边界时，跨过晶粒边界时，磁化方向虽转了一个角度，但磁磁化方向虽转了一个角度，但磁力线大多仍是连续的力线大多仍是连续的。这样，晶粒边界上才少出现。这样，晶粒边界上才少出现两极，退磁能比较低，结构较稳定。两极，退磁能比较低，结构较稳定。当然，为降低系统能量，当然，为降低系统能量，多晶体的磁畴结构中还必多晶体的磁畴结构中还必然存在许多附加畴然存在许多附加畴，形成复杂的磁畴结构。，形成复杂的磁畴结构。多晶体中的磁畴多晶体中的磁畴75ppt课件材料中出现非磁性夹杂物和空隙，磁畴结构将复材料中出现非磁性夹杂物和空隙，磁畴结构将复杂化。杂化。不论夹杂物和空隙的形状如何，在它们的接触面不论夹杂物和空隙的形状如何，在它们的接触面上都会出现磁极，因而会产生退磁场。上都会出现磁极，因而会产生退磁场。在离磁极不远的区域内，退磁场的方向同原有的在离磁极不远的区域内，退磁场的方向同原有的磁化方向有很大的差别，这就造成这些区域在新磁化方向有很大的差别，这就造成这些区域在新的方向上磁化，形成附着在夹杂物或空隙上的的方向上磁化，形成附着在夹杂物或空隙上的楔楔型磁畴型磁畴。楔型磁畴的磁化方向垂直于主畴方向，。楔型磁畴的磁化方向垂直于主畴方向，它们之间为它们之间为90壁。壁。76ppt课件夹杂物或空隙附近的退磁场和楔形磁畴夹杂物或空隙附近的退磁场和楔形磁畴77ppt课件技术磁化和反磁化技术磁化和反磁化 处于热退磁状态的大块铁处于热退磁状态的大块铁磁休磁休(多晶体多晶体)在外磁场中在外磁场中磁化，磁化，当磁场由零逐渐增当磁场由零逐渐增加时，铁磁体的加时，铁磁体的M或或B也也逐渐的增加，这个过程称逐渐的增加，这个过程称为为技术磁化过程技术磁化过程。反映反映B与与H或或M与与H的关的关系曲线称为磁化曲线系曲线称为磁化曲线，右，右图是图是3SiFe在室温时的在室温时的磁化曲线。磁化曲线。3%SiFe的磁化曲线，放大插的磁化曲线，放大插图为曲线第二部分的图为曲线第二部分的Barkhausen跳跃跳跃78ppt课件技术磁化过程大致可分为四个阶段技术磁化过程大致可分为四个阶段，每一个阶段与，每一个阶段与一定的畴结构相对应。一定的畴结构相对应。畴壁的可逆位移畴壁的可逆位移，如图中，如图中OA段所示。段所示。在外磁场较小的时候，对于自发磁化方向与外场相在外磁场较小的时候，对于自发磁化方向与外场相同或夹角小的磁畴，由于处于静磁能低的有利地位，同或夹角小的磁畴，由于处于静磁能低的有利地位，这种磁畴将发生扩张；这种磁畴将发生扩张；相反，那些自发磁化方向与外场方向相反或成钝角相反，那些自发磁化方向与外场方向相反或成钝角的磁畴则缩小。的磁畴则缩小。79ppt课件这个过程是通过畴壁的迁移来完成的，通过畴壁这个过程是通过畴壁的迁移来完成的，通过畴壁的迁移，材料在宏观上显示出微弱的磁化。的迁移，材料在宏观上显示出微弱的磁化。畴壁的这种微小迁移是可逆的畴壁的这种微小迁移是可逆的，如果去除外场，如果去除外场，磁畴结构和宏观磁化都将恢复到原来状态磁畴结构和宏观磁化都将恢复到原来状态,该阶段的磁化曲线是线性的该阶段的磁化曲线是线性的。80ppt课件畴壁的不可逆位移畴壁的不可逆位移如图中的如图中的AB段所示。段所示。M和和H曲线或者曲线或者B和和H曲线不再是线性的曲线不再是线性的，磁化曲，磁化曲线上升很快，样品的磁化强度急剧增加。线上升很快，样品的磁化强度急剧增加。1919年，年，Barkhausen指出这一阶段是由许多指出这一阶段是由许多M或或B跳跃性的变化组成，实际上是畴壁的不可逆跳跳跃性的变化组成，实际上是畴壁的不可逆跳跃，称为跃，称为Barkhausen跳跃跳跃，或者是原来某些自发，或者是原来某些自发磁化方向与磁场成钝角的磁畴瞬时转向到与磁场磁化方向与磁场成钝角的磁畴瞬时转向到与磁场成锐角的易磁化方向，由于大量元磁矩的瞬时转成锐角的易磁化方向，由于大量元磁矩的瞬时转向，故表现出强烈的磁化。向，故表现出强烈的磁化。81ppt课件这个过程是不可逆的，即使外磁场降低到这个过程是不可逆的，即使外磁场降低到0，畴，畴壁的位置或畴壁的结构也不会减小到零，而是出壁的位置或畴壁的结构也不会减小到零，而是出现现剩磁剩磁，这种现象称为，这种现象称为磁滞磁滞。Fe的磁化曲线和磁滞回线的磁化曲线和磁滞回线82ppt课件磁畴磁矩的转动：磁畴磁矩的转动：如图中的如图中的BS段所示。段所示。不可逆壁移阶段结束后，即磁化到不可逆壁移阶段结束后，即磁化到B点时，畴壁点时，畴壁已消失，整个铁磁体成为一个单畴体。已消失，整个铁磁体成为一个单畴体。但它的磁化强度方向与外磁场方向不一致，因此但它的磁化强度方向与外磁场方向不一致，因此随磁化场进一步增加，磁矩逐渐转动到与外磁场随磁化场进一步增加，磁矩逐渐转动到与外磁场一致的方向。一致的方向。由于这个过程是要增加磁晶各向异性能而做功，由于这个过程是要增加磁晶各向异性能而做功，因而转动很困难，磁化也进行得很弱。因而转动很困难，磁化也进行得很弱。83ppt课件磁畴磁矩的转动，既可以是可逆的，也可以是磁畴磁矩的转动，既可以是可逆的，也可以是不可逆的。不可逆的。一般情况下，两种过程同时发生于这一阶段。一般情况下，两种过程同时发生于这一阶段。当磁化到图中的当磁化到图中的S点时，磁体己磁化到技术饱点时，磁体己磁化到技术饱和，这时的磁化强度称为和，这时的磁化强度称为饱和磁化强度饱和磁化强度Ms，相，相应的磁感应强度称为应的磁感应强度称为饱和磁感应强度饱和磁感应强度Bs。84ppt课件顺磁磁化阶段：顺磁磁化阶段：如图中的如图中的SC段所示。段所示。这一阶段的特点是尽管外磁场增加很大，磁化这一阶段的特点是尽管外磁场增加很大，磁化强度增加却很小。强度增加却很小。磁化强度的增加一部分是因为磁畴磁矩的转动，磁化强度的增加一部分是因为磁畴磁矩的转动，一部分是因为磁畴内元磁矩排列的不整齐程度一部分是因为磁畴内元磁矩排列的不整齐程度得到了改善。得到了改善。85ppt课件磁化过程的四个阶段可以归结为两种基本方式：磁化过程的四个阶段可以归结为两种基本方式：畴畴壁位移和磁畴磁矩转动壁位移和磁畴磁矩转动。实际磁化中，这两个过程可能发生在上述四个过程实际磁化中，这两个过程可能发生在上述四个过程中任何一个阶段。中任何一个阶段。对于大多数磁性材料，磁化的第一阶段主要是畴壁对于大多数磁性材料，磁化的第一阶段主要是畴壁的可逆位移；但对于某些磁导率不高的铁氧体，第的可逆位移；但对于某些磁导率不高的铁氧体，第一阶段主要是磁矩的可逆转动一阶段主要是磁矩的可逆转动。任何磁性材料的磁化和反磁化，都是通过这两种方任何磁性材料的磁化和反磁化，都是通过这两种方式来实现的，至于这两种方式的先后次序应该视具式来实现的，至于这两种方式的先后次序应该视具体情况而定。体情况而定。86ppt课件铁磁体经过外磁场磁化达到饱和以后，铁磁体经过外磁场磁化达到饱和以后，若将外磁若将外磁场去除，磁化强度并不为零，而是出现一个剩余场去除，磁化强度并不为零，而是出现一个剩余磁化强度，只有在反方向再加上磁场后，才能使磁化强度，只有在反方向再加上磁场后，才能使磁化强度逐渐回复到零磁化强度逐渐回复到零。以上的这些过程就是以上的这些过程就是反磁化过程反磁化过程，它在各个阶段，它在各个阶段的情况，大致与磁化过程相类似，的情况，大致与磁化过程相类似，实质也是畴壁实质也是畴壁的位移和磁矩转动的过程的位移和磁矩转动的过程。87ppt课件由由C点的磁化状态点的磁化状态(+Ms)到到C1点的磁化状态点的磁化状态(-Ms)，称为，称为反反磁化过程磁化过程。与与反磁化过程相对应的反磁化过程相对应的B-H曲线或曲线或M-H曲线称为曲线称为反磁化反磁化曲线曲线。两条反磁化曲线组成的闭合两条反磁化曲线组成的闭合回线称为回线称为磁滞回线磁滞回线。反磁化曲线由四部分组成。反磁化曲线由四部分组成。退磁曲线和磁滞回线退磁曲线和磁滞回线88ppt课件第一部分是第一部分是CBr，当磁化场自，当磁化场自C点减少到零时，点减少到零时，每每一个晶粒的磁矩都转动到该晶粒最靠近外场的易一个晶粒的磁矩都转动到该晶粒最靠近外场的易磁化方向磁化方向。在一些磁性材料中，在磁化场减少到。在一些磁性材料中，在磁化场减少到零的过程中，铁磁体内也可产生新的反磁化畴。零的过程中，铁磁体内也可产生新的反磁化畴。第二部分是第二部分是BrD该阶段可能是磁矩的转动过程，该阶段可能是磁矩的转动过程，也可能是也可能是畴壁的小巴克豪森跳跃畴壁的小巴克豪森跳跃，也可能有新的，也可能有新的反磁化畴的形成。反磁化畴的形成。第三部分是第三部分是DF，它是，它是不可逆的大巴克豪森跳跃不可逆的大巴克豪森跳跃。第四部分是第四部分是FC1，它是，它是磁矩转动到反磁化场方向磁矩转动到反磁化场方向的过程的过程。89ppt课件畴壁位移的磁化过程畴壁位移的磁化过程 未加磁场未加磁场H前，畴壁位于前，畴壁位于a，左，左畴磁矩向上，右畴磁矩向下。畴磁矩向上，右畴磁矩向下。施加磁场施加磁场H后，左畴的磁矩与后，左畴的磁矩与H的向上分量一致，静磁能较低；的向上分量一致，静磁能较低；右畴的静磁能较高，畴壁从右畴的静磁能较高，畴壁从a位位置右移到置右移到b位置。位置。ab间原属于右畴，方向朝下的间原属于右畴，方向朝下的磁矩转到方向朝上而属于左畴，磁矩转到方向朝上而属于左畴，增加磁场方向的磁化强度。增加磁场方向的磁化强度。壁移磁化示意图壁移磁化示意图90ppt课件畴壁的位移过程实质也是一种磁矩的转动过程。畴壁的位移过程实质也是一种磁矩的转动过程。畴壁是相邻磁畴之间磁矩逐渐转向的过渡层。图畴壁是相邻磁畴之间磁矩逐渐转向的过渡层。图中左畴的磁矩向上，右畴的磁矩向下，畴壁向右中左畴的磁矩向上，右畴的磁矩向下，畴壁向右移动，即左畴发生扩张。移动，即左畴发生扩张。这个过程实际上是这个过程实际上是右畴靠近畴壁的一层磁矩由原右畴靠近畴壁的一层磁矩由原来朝下的方向开始转动，相继进入畴壁区来朝下的方向开始转动，相继进入畴壁区。与此同时，与此同时，畴壁中的磁矩也发生转动，且最左边畴壁中的磁矩也发生转动，且最左边的一层磁矩最终完成了转动过程，脱离了畴壁区的一层磁矩最终完成了转动过程，脱离了畴壁区而加入了左畴的行列而加入了左畴的行列。91ppt课件应该看到，所谓应该看到，所谓磁矩进入和脱离畴壁区，并不磁矩进入和脱离畴壁区，并不意味着磁矩挪动位置，只是通过方向的改变来意味着磁矩挪动位置，只是通过方向的改变来实现畴壁区的迁移实现畴壁区的迁移。壁移磁化本质上也是磁矩的转动过程壁移磁化本质上也是磁矩的转动过程，但，但只是只是靠近畴壁的磁矩局部地先后转动靠近畴壁的磁矩局部地先后转动，而且从一个而且从一个磁畴磁化方向到相邻磁畴磁化方向转过的角度磁畴磁化方向到相邻磁畴磁化方向转过的角度是一定的是一定的，这和整个磁畴磁矩同时一致转动有，这和整个磁畴磁矩同时一致转动有明显的区别。明显的区别。92ppt课件在平衡状态，磁体内的畴在平衡状态，磁体内的畴壁能密度分布如图所示。壁能密度分布如图所示。畴壁处在能量最低位置。畴壁处在能量最低位置。此时施加一个强度为此时施加一个强度为H H的的外场，该场与磁畴的自发外场，该场与磁畴的自发磁化方向之间的夹角为磁化方向之间的夹角为，在磁场作用下，畴壁移，在磁场作用下，畴壁移动了动了x x距离。距离。单位面积的畴壁移动单位面积的畴壁移动x x距离距离后，静磁能的变化为：后，静磁能的变化为：畴壁运动中的能量变化畴壁运动中的能量变化aa磁场作用下的磁场作用下的180180畴壁位移；畴壁位移；bb磁体内部畴壁能的不均匀分布磁体内部畴壁能的不均匀分布cc畴壁密度的变化率畴壁密度的变化率93ppt课件负号表示畴壁位移过程静磁能是降低的，因而负号表示畴壁位移过程静磁能是降低的，因而静磁能是畴壁位移的驱动力静磁能是畴壁位移的驱动力。畴壁由于离开了能量最低的位置，畴壁由于离开了能量最低的位置，畴壁能将有畴壁能将有所升高所升高。畴壁移动了畴壁移动了x的距离后，系统的能量变化为的距离后，系统的能量变化为 将上式对将上式对x微分，并令微分，并令 94ppt课件式中左边是式中左边是静磁能变化率，是推动畴壁移动的驱静磁能变化率，是推动畴壁移动的驱动力动力，右边是，右边是畴壁能梯度，是畴壁位移的阻力畴壁能梯度，是畴壁位移的阻力。随着外场的增大，畴壁位移增加，畴壁位移的阻随着外场的增大，畴壁位移增加，畴壁位移的阻力也逐渐增大。力也逐渐增大。畴壁位移达到畴壁位移达到A点前，畴壁位移是可逆的，在这点前，畴壁位移是可逆的，在这个临界点上，畴壁位移有很大的阻力峰个临界点上，畴壁位移有很大的阻力峰95ppt课件一旦畴壁位移到了这个临界点后，由于克服了最一旦畴壁位移到了这个临界点后，由于克服了最大的阻力，它将发生大的阻力，它将发生Barkh