【正文】 加熱或退火，即可獲得磁場(chǎng)退火效應(yīng)。對(duì)FeNi合金可以覌察到這種效應(yīng)。曲線 A和 C是經(jīng)過磁場(chǎng)退火處理， A是平行于磁場(chǎng)方向的磁化曲線， C是垂直方向磁化曲線， B是沒有經(jīng)過磁場(chǎng)熱處理的磁化曲線。從曲線 C的平均磁化率，估計(jì)感生的單軸各向異性常數(shù)為 1x102Jm3 。 在 FeNi合金系中，富鎳相 (％ Fe)有高導(dǎo)磁率，稱坡莫合金。磁場(chǎng)退火行為很特殊，即只有高溫下淬火，才能得到高磁導(dǎo)率。 解釋其機(jī)理： ( 1 )超晶格的形成 ，即有序相的產(chǎn)生。有序 無序轉(zhuǎn)變溫度大約 4900C 面心 角上 七、感生磁各向異性 FeAl合金是典型的有序相，對(duì)于 50％ Al占據(jù)體心晶位。對(duì)于 Fe3Al體心晶位分別被 Fe和 Al占據(jù)，如果是隨機(jī)占位是無序態(tài)，如果分別占據(jù) 1Fe和 2Al位則是有序態(tài)。通過適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚砭涂梢缘玫接行驊B(tài)。 ( 2 )方向有序 原子對(duì)模型 ：近角觀察到完全有序態(tài)時(shí)，感生各向異性反而趨于消失。因此試圖用方向有序來解釋。假定鐵鎳合金中有各向異性分布的 NiNi ,FeFe 和 NiFe原子對(duì)，而且 NiFe原子對(duì)的鍵長(zhǎng)短。這樣方向有序引起晶格畸變，通過磁彈性能產(chǎn)生感生各向異性。 無序 完全有序 方向有序 1 2 2 1 ( 3 )Kaya 假設(shè)，有序化是通過不同體積的有序相的長(zhǎng)大耒進(jìn)行 ， 并且用笫二相的形狀各向異性解釋了這種感生各向異性。 設(shè)第二相磁化強(qiáng)度為 Is’ ,不同于基體 Is 。退磁因子 Nz( Nz1/3 ), 靜磁能表示為 ??? 220c os)13()(4 1 ???? zss NIIU不管 Is’相對(duì)于 Is有多大，這種感生各向異性的易軸總是在磁場(chǎng)退火的磁場(chǎng)方向。 ?為第二相的體積分?jǐn)?shù)。 ( AlNiCo5 ) 以上幾種模型可以幫助了解磁場(chǎng)退火效應(yīng)。 (4) 單原子模型 ，例如最常見的在鐵中加入微量的碳原子，碳原子不是替代鐵原子晶格位置，而是在間隙位置。在磁場(chǎng)作用下，由于磁致伸縮碳原子將處在能量最低的位置，而感生出各向異性。 ? ? ? Fe C x y z z C y 2 .形狀各向異性 如果樣品是非球形的，各個(gè)方向的退磁場(chǎng)不一樣，導(dǎo)致各方向磁性能量不一樣。設(shè)樣品在 x,y,z方向的退磁場(chǎng)系數(shù)為 Nx , Ny , Nz ,退磁場(chǎng)為 Hdi=Ni/?0I si=Ni/181。0I s?i 退磁能為 ? ?2 2 2 21 2 30122 sd s d x y zIE I H N N N? ? ??? ? ? ? ?例如， 對(duì) x方向的細(xì)長(zhǎng)針形 ： Nx=0,Ny=Nz=1/2 2 2 22 2 2 22 3 10 0 0( ) ( 1 ) si n4 4 4s s sdI I IE ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?x y z 單軸各向異性的表達(dá)式： EA=Kusin2? ,與 Ed比較得 ： 024?suIK ?對(duì)于薄板 (xy面 )，退磁場(chǎng)系數(shù) ： Nz=1 ,Nx=Ny=0 2222300c os22ssd IIE ?????? 022?suIK ? ?=0 ,垂直 xy面，能量最高； ? =?/2 ,平行 xy面時(shí)能量最低。因而面內(nèi)磁化是最容易的方向。如果 Is比較小時(shí)，垂直和面內(nèi)退磁能的差也比較小。 z y x 利用形狀各向異性的一個(gè)典型例子就是 AlNiCo5永磁合金 。該合金除了 Fe以外，含有 Al,Ni和 Co 。在 13000C以上是體心立方結(jié)構(gòu)的均勻固溶體，但在 9000C以下，脫溶成兩相。通過磁場(chǎng)冷卻，感生出一種易軸平行于冷卻時(shí)所加磁場(chǎng)方向的各向異性。由電鏡照片看到針狀脫溶物，針狀相是含較多 Fe和 Co的強(qiáng)鐵磁相，基體是含較多 Al和 Ni的弱磁相。 )31)(1()(4 1 20 zssuNIIK ????? ???其中 Is與 I’s分別為基體和析出相的飽和磁化強(qiáng)度， ?為析出顆粒的體積分?jǐn)?shù)， Nz是單個(gè)弧立析出粒子沿長(zhǎng)軸方向的退磁因子。這種脫溶稱為斯皮諾答爾 ( spinodal )分解。 交換各向異性 Maiklejohn與 Bean發(fā)現(xiàn)，顆粒直徑為 10100nm的輕微氧化的 Co粉，在磁場(chǎng)下從室溫冷卻到 770k時(shí)，表現(xiàn)出 單向各向異性 ( unidirectional anisotropy )。這種各向異性，驅(qū)使磁化強(qiáng)度沿著冷卻時(shí)所加的外場(chǎng)方向。 CoO是反鐵磁性，在冷卻過程中，反鐵磁自旋結(jié)構(gòu)在奈爾點(diǎn) ( 低于室溫 )形成時(shí)，由于在外場(chǎng)作用下，表面處的 Co2+的自旋與顆粒中 Co的自旋必定平行排列。這樣產(chǎn)生的各向異性能可表示為 ?co sda KE ?? Kd的值為 1x105 Jm3的數(shù)量級(jí)，它取決于顆粒的總表面積，因面依賴顆粒尺寸。在該材料中，磁滯回線偏移原點(diǎn)，這是因?yàn)?Co粒子的磁化強(qiáng)度趨向于外磁場(chǎng)的正向，在反向磁化時(shí)，為了使磁化強(qiáng)度反轉(zhuǎn)到負(fù)方向，必須在負(fù)方向施加一個(gè)額外的場(chǎng)，也就是交換各向異性產(chǎn)生的交換場(chǎng)。 H交換 在 77K溫度下，輕微氧化的 Co粉的磁滯回線 實(shí)線：磁場(chǎng)中冷卻；虛線：無外場(chǎng)下冷卻。 4 、光感生磁各向異性 在磁場(chǎng)下用光照射一些透明的鐵磁體，會(huì)感生出一種各向異性，稱為光感生磁各向異性 ( photoinduced magic anisotropy )。頻率為 ?的光能量為 h?，對(duì)于波長(zhǎng)為 600nm的可見光，光量子能量 h?為 J= 。相當(dāng)于 24000K。因此，如果電子吸收了這種光子，它就有足夠多的能量耒克服將電子束縛于原子中的結(jié)合能。 光磁效應(yīng)之一為光磁退火 ( photomagic annealing )，這種退火是用非偏振光照射一種合適材料，形成一種新的離子分布，從而使自發(fā)磁化強(qiáng)度穩(wěn)定下耒。另外一種光磁效應(yīng)為偏振相關(guān)光感應(yīng)效應(yīng) ( polarizationdependent photoinduced effect，在該效應(yīng)中，偏振光可以選擇性的激發(fā)某些晶位上的離子中的電子。 在 YIG中， Fe3+ 占據(jù) 24d和 16a晶位，比例為 3： 2，且自旋反平行，表現(xiàn)出亜鐵磁性。非磁性 Y3+離子占據(jù) 24位。這種分布可用下式表示 當(dāng) Si 離子 ( X )進(jìn)入 YIG中后，會(huì)有選擇的占據(jù) 24d位離子分布為 { } 24C, [ ] 16A, ( ) 24d 在光磁場(chǎng)退火中，從 Si4+離子周圍的 Fe2+離子激發(fā)出的電子，將聚集于最穩(wěn)定的位置，從而增加了易軸平行于磁化強(qiáng)度方向的 Fe2+離子數(shù)。 換句話說，通過光照，沿磁化強(qiáng)度方向感生出了各向異性。激發(fā)出電子的晶位，稱之為光磁中心 ( photomagic center )。 在高溫下， 16a位上的 Fe2+和 Fe3+離子隨機(jī)分布，隨著溫度的降低， Fe2+離子由于靜電相互作用，被吸引向 24d位上的 Si4+。 Fe2+所處的八面體中心，由于前面講的靜電相互作用，而發(fā)生畸變，平行于 ( 111 )面的邊長(zhǎng)為 ，而其它邊長(zhǎng)為 。從而 Fe2+這個(gè)特殊的 16a位，[111]軸是一個(gè)特殊軸，就是該位上 Fe2+的易軸。 軋制磁各向異性 恒磁導(dǎo)率鐵鎳鈷合金，成分為 50％ Fe50％ Ni，首先經(jīng)過強(qiáng)冷軋，然后再結(jié)晶產(chǎn)生 (001)[100]的晶體織構(gòu)，最后再次冷軋，厚度減少 50％。這樣制成的片材，呈現(xiàn)出大的單軸磁各向異性，其易軸位于軋制面內(nèi)，但垂直于軋制方向。平行于冷軋方向磁化完全通過磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)末實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致線性磁化曲線。 軋制磁各向異性的大小，要比磁場(chǎng)退火產(chǎn)生的大 50倍。其機(jī)理，近角提出 《 滑移感生各向異性 》 。一般發(fā)生彈性形變時(shí)，晶體的一部分會(huì)沿著某個(gè)特定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分滑移，這個(gè)特定的晶面和晶向，稱為滑移面和滑移方向。例如 A3B型超晶格中，通過滑移面出現(xiàn)了許多 BB原子對(duì)，未滑移的部分沒有 BB對(duì)，故 BB對(duì)的分布構(gòu)成了各向異性，即方向有序。 易軸 1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 晶體結(jié)構(gòu)沒有長(zhǎng)程有序， 因此 x射線測(cè)量沒有衍射峯，只 有很寬的峯 ( 鼓包 )。 但它有近程的短程有序 。非晶態(tài)的原子堆積那怕是密堆積它有空隙，往往用體積分?jǐn)?shù)表征，因此淬態(tài)非晶合金必然產(chǎn)生結(jié)構(gòu)弛緣。 晶態(tài)材料的原子排列在規(guī)則的格點(diǎn)上； 非晶態(tài)材料原子無規(guī)則排列，像玻璃一樣，所以又稱為金屬玻璃。 對(duì) Fe 1xBx非晶態(tài)合金做的 NMR實(shí)驗(yàn) ( B11的核磁共振譜 )，依據(jù)短程序的結(jié)構(gòu)分析得到鐵周圍硼的配位數(shù)及結(jié)構(gòu)。 非晶態(tài)磁性材料至少有以下幾點(diǎn)是有趣的： a. 原子的這種無規(guī)則排列如何影響磁性； b. 如何影響電性的； c. 非晶態(tài)磁性材料是亜穩(wěn)態(tài)，它有玻璃化溫度，有晶化溫度，它的性能穩(wěn)定嗎？使用壽命怎么樣。 八、非晶態(tài) 2)非晶態(tài)的制備方法： 3)性能特點(diǎn) ： 制備非晶態(tài)材料的基本原理是高速固化 (冷卻速率約 105 0C/s)。 方法有：蒸發(fā)在冷的基底上、電鍍、化學(xué)鍍、快淬、濺射等。目前規(guī)模生產(chǎn)非晶軟磁薄帶的方法是旋轉(zhuǎn)快淬法。非晶薄膜多用磁控濺射法。 電阻率為 100500181。??cm比金屬和合金高 23個(gè)數(shù)量級(jí) 。非晶態(tài)軟磁合金適用在金屬合金和鐵氧體之間的頻率，飽和磁化強(qiáng)度高于鐵氧體。 在非晶態(tài)中 Fe、 Co和 Ni的原子磁矩小于晶態(tài)的原子磁矩，而其它的 3d、 4d、 5d金屬的原子磁矩如 Ti、V、 Cr、 Mn等分別為 3個(gè)MB，符合硬帶 (能帶 )模型，而且與鐵、鈷、鎳磁矩反平行。 4 4 非晶態(tài)磁性合金的居里溫度比晶態(tài)要低，而且隨電子濃度變化頗為平滑。 磁各向異性耒源于短程序、結(jié)構(gòu)和成分的各向異性和應(yīng)力磁致伸縮各向異性等，而沒有磁晶各向異性。 由于非晶態(tài)合金的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 強(qiáng)磁性非晶態(tài)合金中存在著部分孤立的或弱耦合的局域磁矩，因而它經(jīng)常出現(xiàn)類康德效應(yīng)、類自旋玻璃特性、混磁性和非均勻鐵磁性。 FeCrB非晶穆斯堡爾譜的超精細(xì)內(nèi)場(chǎng)分布，證實(shí)弱內(nèi)場(chǎng)的存在。 電阻極小 (近藤效應(yīng) )：從雜質(zhì)磁性原子的磁矩與傳導(dǎo)電子的 sd相互作用出發(fā)解釋電阻極小現(xiàn)象。 TccaT lo g105 ??? ??? 51511m i n5 caT ??????? ?C是濃度， ?1= AJ3與 sd相互作用有關(guān)項(xiàng)。 ? ? 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