【正文】 為磁疇磁化強(qiáng)度的方向余弦， ( ?1,?2,?3 )為結(jié)合鍵的方向余弦 , ?????? ????31)()(),( 2332211 ??????? rlrw 考慮一個(gè)形變的簡單立方晶格 ，其應(yīng)變張量的分量為 exx,eyy,ezz,exy,eyz,e zx 。為簡化， 首先考慮鍵方向平行 x軸，即 ?1=1, ?2=?3=0時(shí) ))((),( 31210 ?? ?? rlrw x晶體形變時(shí)， r = r0( 1+exx ),鍵的方向余弦為 ?1=1, ?2=exy/2,?3=ezx/2 則 zxxyxxx elelerrlw132131210 )( ??????? ???????????同樣對 y和 z方向的自旋對，有 xyyzyyy elelerrlw213231220 )( ??????? ???????????yzzxzzz elelerrlw321331230 )( ??????? ???????????對簡立方晶格中單位體積內(nèi)所有最近鄰原子對的能量相加 (磁彈性能 )為 ? ? ? ?? ?2 2 21 1 11 1 2 33 3 3()m a g e l x x y y z zE B e e e? ? ?? ? ? ? ? ?2 1 2 2 3 3 1()x y y z zxB e e e? ? ? ? ? ?? ? ?磁彈性能表達(dá)式 其中 01 rrlNB ??????? ?? NlB 22 ?用晶格應(yīng)變和磁疇的磁化強(qiáng)度方向表示的能量，被稱為磁彈性能。 對鐵： C11= /厘米 3 C12= /厘米 3 C44= /厘米 3 對鎳： C11= /厘米 3 C12= /厘米 3 C44= /厘米 3 , NlB 381 ? ?????? ???????? 02 98 rrllNB ??體心立方晶格 , ?????? ???????? 01 621 rrllNB ?? ?????? ???????? 02 2 rrllNB ??面心立方晶格 , 求平衡條件 ： 0ijEe?? ?解左邊的聯(lián)立方程組，得到平衡時(shí)的應(yīng)變?yōu)? 平衡條件是系統(tǒng)總能量為最小， 系統(tǒng)總能量為 m ag e l e lE E E??在 ( ?1,?2,?3 )方向覌察到的伸長量為 133221232221 ??????????zxyzxyzzyyxx eeeeeell ??????代入平衡時(shí)的應(yīng)變張量 ，上式為 ?????? ????? 3123232222212111121 ??????? CC Bl l )(131332322121442 ???????????? ??? CB 得到磁致伸縮的基本關(guān)系式。例如：磁疇的磁化強(qiáng)度在 100方向，則?1=?1=1 , ?2=?3=?2=?3=0 11121100100 32 CC Bll ????????? ??4421 1 11 1 1 31 CBll ????????? ??NiFe合金的磁致伸縮常數(shù)與成份的關(guān)系。 對于 111方向， ?i=?i = ( i= 1,2,3 ) , 1/ 3 由于兩原子間的交換相互作用與原子間距離有關(guān)， 交換積分 J與 d/ra的關(guān)系是 SlaterBethe曲線。因此原子間距離不會(huì)保持在 d1，必須變?yōu)?d2，因而晶體尺寸變大。 為什么自發(fā)磁化就要產(chǎn)生自發(fā)形變？ 如果在曲線 3的位置 (曲線下降段 )，則尺寸收縮。 Ms=0 TTc TTc ?0 ?0 Ms→ Ms→ 解釋自發(fā)形變的圖形 2ex i jE JS S?? 當(dāng)鐵磁晶體受外應(yīng)力作用或其內(nèi)部本耒存在著內(nèi)應(yīng)力 (在制備過程中，由高溫降低下耒，一般總有內(nèi)應(yīng)力存在 )。從彈性力學(xué)可知應(yīng)力張量為 ?ij=??i?j ,由應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)變張量為 eij? 。因此晶體自由能中應(yīng)加上應(yīng)力能 應(yīng)力能 F = 磁晶各向異性能 +磁彈性能 +應(yīng)力能 穩(wěn)定狀態(tài)的條件 ?F/?eij=0求出應(yīng)變張量 eij中與應(yīng)力有關(guān)的部分 eij? 。 ij ijijFe? ?????應(yīng)力能 , 測量磁致伸縮的一個(gè)方便可行的方法是 應(yīng)變片技術(shù) 。也就是得到 ?l / l ，再用公式就可以得到： ?100,?111,?110等磁致伸縮常數(shù)。應(yīng)變片在 [001]和 [111]方向測量，可分別得到 ?100和 ?111 。以立方晶系為例 A.( 100 )面的情況： ?1=0,?2=cos( ?/2?? )=sin??,?3=cos??, 321 1 12322221 0 0 s i nc os331c oss i n23 ?????????? ??????? ???( 1 )應(yīng)變片在 [001]方向： ?1=?2=0 ,?3=1 ? ?12c os34131c os23 1 0 021 0 0 ???????? ?? ?????( 2 )[011]方向： ?1=0, ?2=?3= ???? 2s in4341111100 ???=0,?最小， ?=?/4 ,?最大，則 ? ?m i nm a x1 1 1 32 ??? ??B.( 110 )面的情況： ?1=?2= sin? , ?3=cos? ( 1 ) [001]方向： )(32 m i nm a x100 ??? ??( 2 )[110]方向： 1 1 0 1 0 0 1 1 13 ( ) ( 1 c o s 2 )8? ? ? ?? ? ?( 3 )[111]方向： )(32 m i nm a x111 ??? ??1/ 21/ 2FeTi單晶的磁矩、磁晶各向異性和磁致伸縮 磁退火效應(yīng)： 在外磁場下將磁性材料進(jìn)行加熱或退火，即可獲得磁場退火效應(yīng)。曲線 A和 C是經(jīng)過磁場退火處理， A是平行于磁場方向的磁化曲線， C是垂直方向磁化曲線， B是沒有經(jīng)過磁場熱處理的磁化曲線。 在 FeNi合金系中，富鎳相 (％ Fe)有高導(dǎo)磁率，稱坡莫合金。 解釋其機(jī)理： ( 1 )超晶格的形成 ，即有序相的產(chǎn)生。對于 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)。 ( 2 )方向有序 原子對模型 ：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。假定鐵鎳合金中有各向異性分布的 NiNi ,FeFe 和 NiFe原子對，而且 NiFe原子對的鍵長短。 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。退磁因子 Nz( Nz1/3 ), 靜磁能表示為 ??? 220c os)13()(4 1 ???? zss NIIU不管 Is’相對于 Is有多大，這種感生各向異性的易軸總是在磁場退火的磁場方向。 ( AlNiCo5 ) 以上幾種模型可以幫助了解磁場退火效應(yīng)。在磁場作用下，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。設(shè)樣品在 x,y,z方向的退磁場系數(shù)為 Nx , Ny , Nz ,退磁場為 Hdi=Ni/?00因而面內(nèi)磁化是最容易的方向。 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 。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。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。這種脫溶稱為斯皮諾答爾 ( spinodal )分解。這種各向異性，驅(qū)使磁化強(qiáng)度沿著冷卻時(shí)所加的外場方向。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，它取決于顆粒的總表面積，因面依賴顆粒尺寸。 H交換 在 77K溫度下，輕微氧化的 Co粉的磁滯回線 實(shí)線：磁場中冷卻；虛線：無外場下冷卻。頻率為 ?的光能量為 h?，對于波長為 600nm的可見光，光量子能量 h?為 J= 。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。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。非磁性 Y3+離子占據(jù) 24位。 換句話說，通過光照，沿磁化強(qiáng)度方向感生出了各向異性。 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+。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。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。 軋制磁各向異性的大小，要比磁場退火產(chǎn)生的大 50倍。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。 易軸 1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 晶體結(jié)構(gòu)沒有長程有序， 因此 x射線測量沒有衍射峯，只 有很寬的峯 ( 鼓包 )。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。 對 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)。 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)。目前規(guī)模生產(chǎn)非晶軟磁薄帶的方法是旋轉(zhuǎn)快淬法。 電阻率為 100500181。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。 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。 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。 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。 ? ? Tmin ? ? ? ?