材料物理课件 (8)材料磁性性质共37页文档

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材料物理性能 课件 第六部分 材料的磁性能

材料物理性能 课件 第六部分 材料的磁性能

有交换相互作用
1、磁性的起源
磁畴:每个区域内部包含大量原子,这些原子的 磁矩都像一个个小磁铁那样整齐排列,但相邻的 不同区域之间原子磁矩排列的方向不同
单晶磁畴结构示意图
多晶磁畴结构示意图
1、磁性的起源
磁光效应:线偏振光透过放置磁场中的物 质,沿着磁场方向传播时,光的偏振面发 生旋转的现象。 对磁畴进行可视化
4、磁性材料的应用
由于软磁材料磁滞损耗小,适合用在交变磁场中,如 变压器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软磁 材料制成。 常见的软磁材料有:铁、坡莫合金、硅钢片、铁铝合 金、铁镍合金等。
变压器
磁性传感器
4、磁性材料的应用
硬磁材料 I、具有较大的矫顽力, 典型值Hc=104~106A/m; II、剩磁很大; III、充磁后不易退磁。 IV、高的稳定性 对外加干扰磁场和温度、 震动等环境因素变化的高 稳定性。
• 1991年,英国航空公司一架波音767,从曼谷起飞后不久 失事,造成233人遇难:经查实是笔记本电脑导致了机上 一台计算机失控;
• 1996年巴西空难、1998年台湾空难:乘客违规使用了手 机;
• 2000年1月,某航班从湛江起飞后航线偏离了10海里:发 现有乘客在起飞过程中使用手机;
• 2000年2月,某航班在郑州机场降落时,导航信号不正常: 发现有乘客在降落过程中使用手机,干扰了导航系统,使 飞机无法降落。
晶粒度与矫顽力
进一步减小, 各单畴晶粒发 生转动的可能 性将越来越大 (更容易转 动)。所以矫 顽力反而减小。
晶粒度与矫顽力
4、磁性材料的应用
磁滞回线围成的面积,可以简单理解为外磁场对磁性材料做的功 对于交流环境,温度累计会使得材料的温度急剧上升。

第二十章第1节 磁现象 磁场 课件(共37张PPT)

第二十章第1节 磁现象 磁场 课件(共37张PPT)

磁现象
磁极间相互作用的规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。 一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫作磁化(
magnetization)。许多物体容易磁化。机械手表磁化后,走时不准 ;彩色电视机显像管磁化后,色彩失真;而钢针磁化后,可以用来制 作指南针。你会磁化钢针吗?
磁场
如果把磁针拿到一个磁体附近,它会发生偏转。 磁针和磁体并没有接触,怎么会有力的作用呢? 这是因为磁体周围存在着一种物质,能使磁针偏 转。这种物质看不见、摸不着,我们把它叫作磁 场(magnetic field)。在物理学中,许多看不 见、摸不着的物质,可以通过它对其他物体的作 用来认识。像磁场这种物质,我们用实验可以感 知它,所以它是确确实实存在的。
磁现象 磁场
磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。一个磁体无论多么小都有两个磁 极,可以在水平面内自由转动的磁体,静止时总是一个磁极指向南方,另 一个磁极指向北方,指向南的叫作南极(S极),指向北的叫作北极(N 极)。同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引。简称同极相斥,异极相吸 。利用磁体的这一性质可以判断一个物体是否带有磁性。 磁化:一些没有磁性的物体在磁体或电流的作用下会显现磁性,这种现 象叫作磁化。像铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质, 叫作磁性材料。
第二十章 电与磁
第1节
磁现象 磁场
复习引入
电压越高越危险 常见的触电事故 安全用电原则 注意防雷
新课引入
公元843年,在茫茫的大海上,一只帆船正在日夜不停地航行, 没有航标、没有明确的航道。船上一些聪明的中国人利用手中仪 器指示的方向,开辟了从浙江温州到达日本嘉值岛的航线。这个 神奇的仪器,就是罗盘。罗盘即平常我们说的指南针,它是我国 古代的四大发明之一。

材料物理性能(课件)

材料物理性能(课件)
· 热重法(Thermogravimetry): 测量质量与温度的关系 。 · 用途: 测量有机物分解温度 , 研究高聚物的热稳定性
TIM
Ni(OH)2
19
(二)热容
■ 热分析方法 · 差热分析(Differential thermal analysis, DTA): 测量试样与参比物之 间温差与时间或温度的关系 。分析所采用的参比物应是热惰性物质 , 即在 整个测试温度范围内不发生分解、相变和破坏 ,也不与被测物质发生化学 反应 。参比物的热容、热传导系数等应尽量与试样接近。
5
(一 )热学性能的物理基础
■ 晶格热振动
· 晶格热振动: 晶体点阵中质点围绕平衡位置的微小振动 。材料 热学性能的物理本质均与其晶格热振动相关。 · 晶格振动是三维的 , 当振动很微弱时 , 可认为原子作简谐振动。 振动频率随弹性模量Em增大而提高。
x=ACOS(ot+p)
· 温度升高时质点动能增大 , 1/2 mv2= 1/2 kT, ∑ (动能)i =热能 · 质点热振动相互影响 ,相邻质点间的振动存在一定的相位差, 晶格振动以波(格波) 的形式在整个材料内传播 。格波在固体中的 传播速度: v = 3 * 103m/s, 晶格常数a为10-10 m数量级 ,格波最高频 率:v / 2a = 1.5 * 1013 Hz · 频率极低的格波: 声频支振动; 频率极高的格波: 光频支振动
■ 亚稳态组织转变为稳定态要释放 热量 ,热容 -温度曲线向下拐折。
H
TC
T
二级相变焓和热容随温度的变化
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(二)热容
■ 热容的测量
· 量热计法 。低温及中温区: 电加热法 · 高温区:撒克司法
P:搅拌器 ,C: 量热器筒 18

《无机材料磁性》课件

《无机材料磁性》课件
指无机材料表现出的磁性。
磁性原理介绍
磁场
由磁化物体自身所赋予,可以相 互作用的物理场。
磁性材料
在一定磁场作用下表现出的磁化 现象。
原子结构
决定了物质是否表现出磁性的重 要因素。
无机材料的磁性分类
铁磁性
在外磁场作用下,原子表现出相同的磁矩方向,如铁、镍、钴。
亚铁磁性
在外磁场作用下,原子表现出部分相同的磁矩方向,如铬、锰。
总结
• 了解了无机材料的磁性定义及原理 • 掌握无机材料的磁性分类及其应用 • 了解了无机材料磁性研究的最新进展
展望
随着科技的不断发展,无机材料磁性研究将会得到 更广泛、更深入的应用和研究,为人类创造更多的 奇迹。
顺磁性
在外磁场作用下,原子表现出自发磁化的行为,如氧气、铜离子。
抗磁性
不会受到外磁场影响的物质,如金属银、金属金。
具有磁性的无机材料案例
黑金石
一种自然铁磁矿物,可以用于制 造磁铁、磁卡等。
铁氧体
一种性质稳定、矫顽力高、阻抗 高的铁磁材料。
钕铁硼磁铁
一种性质比较稳定,相对强度很 高的磁体。
无机材料磁性的应用
《无机材料磁性》PPT课 件
欢迎来到《无机材料磁性》PPT课件。我们将学习有关无机材料磁性的定义、 分类和应用,以及最新的研究进展。让我们一起探索这个神奇而有趣的领域。
无机材料磁性的定义
磁性
能对外界磁场产生相互作用 的物理性质。
无机材料
指不包含碳元素、不可燃的 物质。如金属、陶瓷、玻璃 等。
无机材料磁性
1 磁存储材料
如硬盘驱动器用于微波炉中的磁铁。
3 磁体
如电机、发电机中的磁体。
无机材料磁性的研究进展

《磁性材料》PPT课件

《磁性材料》PPT课件
1、古代的信息记录 2、磁记录是信息存储技术的里程碑
整理ppt
13
【思考】 生活中还有哪些东西是
用磁记录的方式存储数据的?
整理ppt
14
最新磁记录技术
• 新技术利用激光改变硬盘磁性 ,速度可提 高100倍。荷兰研究人员说,他们已找到利 用激光提高硬盘100倍速度的方法。实验了 用一束40飞秒(毫微微秒)的单循环偏振 激光脉冲去改变硬盘的磁性。
地球的磁场的强度和
方向随着时间的推移
在不断改变,大约每
过100万年左右,地磁
场的南北极就会完全
颠倒一次。
整理ppt
17
【课外查资料】 地球磁场为什么会改变方向呢?
整理ppt
18
【探索】 失方向?
鸽子为什么迷
整理ppt
19
金,还有一些氧化物,磁化后的磁 性比其他物质强得多,这种物质叫 做铁磁性物质。
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4
【思考】 为什么铁磁性物质磁化后
有很强的磁性?
整理ppt
5
4、磁畴:铁磁性物质的本身的 结构就是由很多已经磁化的小区 域组成的,这些磁化的小区域就 叫“磁畴”。
磁畴的大小约10-4~10-7m
整理ppt
6
5、硬磁性材料:有些铁磁性材 料,在外磁场撤去以后,各磁畴 的方向仍能很好地保持一致,物 体具有很强的剩磁。
五、磁性材料
整理ppt
1
一、磁化与退磁
1、磁化:钢铁物体与磁铁接触后 就会显示出磁性。
整理ppt
2
【实验演示】
原来有磁性的物体经过高温后失去磁性。
2、退磁:原来有磁性的物体, 经过高温、剧烈震动或者逐渐减 弱的交变磁场的作用,就会失去 磁性。这种现象叫做退磁。

第六章 材料的磁学性能

第六章 材料的磁学性能
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5、亚铁磁体 • μr>>1,χ>0。 • 它是反铁磁体的一个变种,其内部的原子磁 矩之间存在着反铁磁相互作用,只是两种相 反平行排列的磁矩大小不同,导致了一定的 自发磁化。所以在外加磁场中的表现与铁磁 体相似。 • 亚铁磁体多为金属氧化物。Χ比铁磁体小。 • 例如:铁氧体(磁铁矿,Fe3O4)、V、Cr、 Mn、Fe、Co等与O、S、Te、P、As、Sb 等的化合物,钕铁硼磁体,稀土与金属间的
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三、正离子的顺磁性 • 正原子的顺磁性来源于原子的固有磁矩。 • 原子的固有磁矩就是电子轨道磁矩和电子自旋磁矩的 矢量和,又称本征磁矩,Pm。 • 如果原子中所有电子壳层都是填满的,由于形成一个 球形对称的集体,则电子轨道磁矩和自旋磁矩各自相 抵消,Pm=0,不产生顺磁性。 • 因此,产生顺磁性的条件就是: Pm≠0。在如下情况下, Pm≠0: 1. 具有奇数个电子的原子或点阵缺陷; 2. 内壳层未被填满的原子或离子。如过渡族金属(d壳层 没有填满电子)和稀土金属(f壳层未填满电子)。
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• 在B0=0时,由于原子的热运动,各原子的磁矩倾 向于混乱分布,此时原子的动能Ek∝kT。对外表 现出宏观磁特性H’=0。 • 当加上外加磁场时,外磁场要使原子磁矩Pm与 B0的夹角θ 减小。使原子磁矩转向外加磁场方向。 • 当外磁场逐渐增加到使能量U=-PmB0cosθ 的减 少能补偿热运动能量时,原子磁矩就一致排列了。 此时有kT=PmB0。
2
rj
22
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则可得:
2

Ne 0
2
6m

j1
z
rj

第16章磁性材料的特性-13页PPT文档(2024版)


Next fill the solenoid with some material and then measure again the magnetic field in it when the same current is led in the coils (Fig.16.1(a)) . Let B0 and B be the magnetic field measured in the two cases respectively. Experimental results show that the two differ from each other and can related as
(16.3) (16.4)
H C
d r I0,in
(16.5)
C H d r 2 rH I
H I
2 r H r0I
2 r
16.4 Magnetic Shielding
► When a bock of ferromagnetic material is put in a magnetic field . Since its is very large. The surface bound current produced by magnetization is very large . The superposition of the magnetic field produced by these bound currents on the original external field would charge the distribution of the later drastically. Pictorially , the resultant field lines would be concentrated or collected in the ferromagnetic material as shown in Fig.16.4 .

第1章磁学与磁性材料基础知识PPT课件


=
Nb
=
1, 2
Nc 0
a,b c Na = Nb 0 Nc =1
13
▼静磁能
磁场中的磁体受到力的作用,力矩为:
具有的能量密度为:
高能量态 F=mH
l
F=mH H
低能量态
F=mH -m
+m F=mH
H
14
显然,磁性体在磁化过程中,也将受到自身退磁场的作
用,产生退磁场能,它是在磁化强度逐步增加的过程中外 界做功逐步积累起来的,单位体积内
c= C
• 在居里温度附近出现比热等性质的反常。
T Tp
2. 磁化强度M和磁场H之间不是单值函数,存在磁滞效应。
构成这类物质的原子也有一定的磁矩,但宏观表现却完 全不同于顺磁性,解释铁磁性的成因已成为对人类智力的最 大挑战,虽然经过近100年的努力已经有了比较成功的理论, 但仍有很多问题有待后人去解决。
适用条件:磁体内部均匀一致,磁化均匀。
16
1.2. 材料的磁化
▼磁化曲线
表示磁场强度H与所感生的B或M之间的关系 O点:H=0、B=0、M=0,磁中性或原始退磁状态 OA段:近似线性,起始磁化阶段 AB段:较陡峭,表明急剧磁化 H<Hm时,二曲线基本重合。 H>Hm后,M逐渐趋于一定值 MS(饱和磁化强度),而B 则仍不断增大(原因?) 由B-H(M-H)曲线可求 出μ或 χ
顺磁性物质的磁化率是温度的函数,服从居里定律或居里外斯(Curie-Waiss)定律。
C 称作居里常数, Tp 称作居里顺磁温度
服从居里-外斯定律的物质都是在某一个温度之上才显示顺磁 性,这个温度之下,表现为其它性质。
典型顺磁性物质的基本特点是含有具有未满壳层的原子 (或离子),具有一定的磁矩,是无规分布的原子磁矩在外磁 场中的取向产生了顺磁性。此外,传导电子也具有一定的顺磁 性。

第16章磁性材料的特性 13页PPT

In the hollow space in the box ,the magnetic field would be very weak . Thus when something is put in the closed box . It will not (or only slightly) be affected by external magnetic fields . This is the principle of magnetic shielding using iron box.
If the ferromagnetic materials is made to have a hollow interior, such as an iron box , the magnetic field lines would be collected in the iron wall as shown in Fig. 16.5

B B0 +B ' 0 nI j '
B r 0nI
j ' r 1 nI
(16.2)
j ' r 1nI

16.3 Vector H and Its Circuital Theorem
B d r 1
C r 0
0
C B0
dr

0 I0,in 0
Example 16.1 A long straight solenoid of n turn per unit length is filled inside with uniform material of relative permeability . Find the surface bound current density on the surface of the material in the solenoid.

磁性材料与器件永磁材料课件


铁氧体永磁材料
总结词
铁氧体永磁材料是一种以铁为主要成分的复合氧化物永磁材料,具有较高的磁导率和较低的矫顽力。
详细描述
铁氧体永磁材料的制备工艺简单,成本较低,因此在一些要求不高的场合得到了广泛应用。其磁导率 较高,可以有效地将磁场集中到特定的区域,提高磁场的利用率。同时,铁氧体永磁材料的矫顽力较 低,容易进行磁化或去磁化操作。
特性
具有高磁导率、高矫顽力、高剩磁和 低温度系数等特点,能够提供稳定的 磁场环境。
永磁材料的分类
硬磁材料
矫顽力较高,磁性能稳定,不易退磁,常用于制造永磁体和各种永磁元件。
软磁材料
矫顽力较低,磁导率高,易于磁化和退磁,常用于制造变压器、电机和互感器 等电磁元件。
永磁材料的应用领域
电子信息技术
用于制造各种电子器件,如扬 声器、耳机、麦克风等。
熔炼法
熔炼法是一种通过高温熔化原材料,然后进行浇 注、冷却和加工得到永磁材料的方法。
该方法的优点在于可以制备出大型的永磁体,且 生产效率较高。
熔炼法的缺点在于制备出的永磁材料性能较低, 且需要大量的能源和原材料。
化学共沉淀法
01
化学共沉淀法是一种通过化学反应将原材料转化为沉淀物,然 后进行热处理得到永磁材料的方法。
电力工业
用于制造发电机、电动机、变 压器等电气设备。
医疗器械
用于制造核磁共振成像仪等医 疗设备。
航空航天
用于制造陀螺仪、加速度计等 航空航天器仪表设备。
02
永磁材料的物理基础
磁性的基本概念
01
02
03
磁性
物质与磁场相互作用,表 现出吸引或排斥的特性。
磁荷
类似于电荷,但与电荷不 同的是,磁荷是成对出现 的,即同性相斥、异性相 吸。
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IV, Ferromagnetic materials
The most important class of magnetic materials is the ferromagnets: iron, nickel, cobalt and manganese, or their compounds (and a few more exotic ones as well). The magnetization curve looks very different to that of a diamagnetic or paramagnetic material.
4π.10-7 which corresponds to the fundamental
physical constant μ0.
P
magnetic flux density :
M
m
V
(A/m, Gs)
B = μ0 (H + M ). M = χ mH B = μH= μ0 (1+χm)H ,
μ r= μ/ μ0
Magnetic Memory materials: -Fe2O3 , CrO2, Fe-Co et
al
Read/write heads
Mechanism:
Main applications Diskette
Tape
Magnetic drum
2 Optical Memory Optical storage materials: PC、PMMA、Epoxy et al. Mechanism:
write read
ROM
Mask ROM
EPROM
PROM EEPROM (Flash)
Flash
MOSFET + Floating Gate
Dielectric Tunnel oxide
Threshold shift due to the electric charge
MOSFET
Metal-oxidesemiconductor field effect transistor
To write “1” in the cell, BL is set to VDD and PL is grounded, then a pulse is applied to activate the cell transistor. To write “o” , accomplished in the same manner but PL and BL are exchanged to reverse the polarization of Ferroelectric capacitor. Read: first BL is grounded, then it is made floating. After the cell is selected by WL, the PL voltage is raised from GND to VDD, raised voltage of BL is dependent of the polarization (data) stored in FeCAP.
FeRAM (capacitor)
1T-1C Plateline (PL) has a variable voltage level to enable the switching of the polarization of the ferroelectric capacitor.
FeRAM operation
II, Magnetic moment
The concept of magnetic moment is the starting point when discussing the behaviour of magnetic materials within a field. If you place a bar magnet in a field then it will experience a torque or moment tending to align its axis in the direction of the field. A compass needle behaves the same. This torque increases with the strength of the poles and their distance apart. So the value of magnetic moment tells you, in effect, 'how big a magnet' you have. It is also well known that a current carrying loop in a field also experiences a torque (electric motors rely on this effect). Here the torque, τ, increases with the current, i, and the area of the loop, A. θ is the angle made between the axis of the loop normal to its plane and the field direction.
source
Apply voltage to CG. If e- present in FG, no conduction between S
and D. If e- is absent, conduction happens.
NAND & NOR Flash
NAND Flash: erased and programmed block-wise. NOR Flash: erased and programmed byte-wise.
Semiconductor memories
2m+n+k-1
Cell array
I/O unit circuit
Peripheral circuit
Categories of Semiconductor memories
Memory technologies
Primary categories of electrical memory: RAM, ROM and Flash
Nonvolatile: after transition from OFF state to ON state, device remained in this state even after turning off the power. Random access memory (RAM) :The charge can be refreshed frequently. information is lost when the power removed from the device. (DRAM, SRAM) Read only memory (ROM): Information is not lost when the power is switched off, but the charge stored in chip can’t be refreshed. Flash: The charge can be refreshed frequently, and information is not lost when the power is switched off.
Paramagnetic materials are those whose atioms have unpaired electrons and
has permanent magnetic moments .
Although paramagnetic substances like oxygen, tin, aluminium and copper sulphate are attracted to a magnet the effect is almost as feeble as diamagnetism. The reason is that the permanent moments are continually knocked out of alignment with the field by thermal vibration, at room temperatures anyway (liquid oxygen at -183 °C can be pulled about by a strong magnet).
V, Hysteresis loop
Memory devices
Outline
Background Semiconductor
Conventional memory technologies Emerging memory technologies
1 MagnS
G
G
Flash write/erase/read operation
Apply voltage to control gate (CG) e- tunneling occurs from channel to FG
Apply voltage to source e- transfer occurs from FG to
Magnetic Properties of Materials
I , Magnetization Curves
Fig. MPA a) is the curve in the absence of any
material: a vacuum. The gradient of the curve is
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