1、第 1 页 共 页一、名词解释磁矩：反映磁偶极子的磁性大小及方向的物理量，定义为磁偶极子等效的平面回路内的电流和回路面积的乘积 =i.s磁化强度:定义为单位体积内磁偶极子具有的磁矩矢量和，是描述宏观磁体磁性强弱的物理量磁场强度：单位正电荷在磁场中受到的力，用 H 表示磁极化强度：单位体积内磁偶极矩的矢量和磁感应强度:用来描述磁场强弱和方向的物理量，大小等于垂直于磁场方向长度为 1m，电流为 1A 的导线所受力的大小；可逆磁化：畴壁位移磁化过程中磁位能的降低和铁磁体内能的增加相等不可逆磁化：每个磁化状态都处于亚稳态且磁化状态不随时间改变 涡流损耗：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时
2、，导体内的感生的电流导致的能量损耗磁滞损耗 ： 铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗 交换作用：铁磁性物质中近邻原子之间通过电子间的静电交换作用实现的作用方式超交换作用 ：反磁性物质中的磁性离子以隔在中间的非磁性离子为媒介实现的交换作用磁化曲线：表征磁感应强度 B，磁化强度 M 与磁场强度 H 之间的非线性关系的曲线磁滞回线：在外加磁场 H 从正的最大到负的最大，再回到正的最大这个过程中， M-H 或 B-H 形成了一条闭合曲线，称为磁滞回线磁化率：置于外磁场中的磁体，其磁化率为磁化强度 M 与外磁场强度 H 的比值，是表征磁体磁性强弱的一个参量磁导率：磁导率是表征磁体的磁性，导磁率及
3、磁化难易程度的磁学量，是磁感应强度 B 与外磁场强度H 的比值起始磁导率：磁中性化的磁性材料，当磁场强度趋近于零时磁导率的极限值最大磁导率：对应基本磁化曲线上各点磁导率的最大值退磁场：当一个有限大小的样品被外磁场磁化时，在他两端的自由磁极所产生的一个与磁化强度方向相反的磁场称为退磁场退磁场 Hd 的强度与磁体的强度及形状有关，Hd=-NM退磁因子：仅与材料形状有关的影响材料退磁场强度的参数铁磁性：是指物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。反铁磁性 ：在原子自旋（磁矩）受交
4、换作用而呈现有序排列的磁性材料中，如果相邻原子自旋间是受负的交换作用，自旋为反平行排列，则磁矩虽处于有序状态（称为序磁性） ，但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。这种磁有序状态称为反铁磁性。 磁谱：指铁磁体在交变磁场中的复数磁导率的实部 和虚部 “随频率变化的关系曲线自发磁化 ：磁有序物质在无外加磁场的情况下，由于近邻原子间电子的交换作用或其他相互作用，使第 2 页 共 页物质中各原子的磁矩在一定空间范围内呈现有序排列而达到的磁化，称为自发磁化 磁各向异性 ：单晶体的磁化曲线形状与单晶体的晶轴方向有关，即磁性随晶轴方向呈现各向异性磁畴:为降低表面退磁场能，改变自发磁化的分布状态而在铁磁体内产生
5、许多自发磁化区域，这样的每一个磁化区域称为磁畴单畴 ：具有强磁化强度的颗粒其自发磁化强度能随着体积增大而迅速增大。而在某些非常小的颗粒中，这些电子自旋最终会定向排列，自发磁化强度取在一个磁化方向上，使得这种颗粒被均匀磁化，并被称为单畴 动态磁滞回线：铁磁材料的动态磁化特性曲线是指其在交变磁场磁化下，所得到的磁感应强度 B 和磁化强度 H 之间的关系曲线。磁致伸缩 ：磁性材料由于磁化状态的改变导致其长度和体积都发生微小形变的现象 布洛赫畴壁：磁化矢量从一个畴内的方向过渡到相邻磁畴内的方向时磁化方向始终保持平行于磁畴平面，且畴壁面上无自由磁极出现，这种畴壁平面称为布洛赫畴壁奈尔壁： 磁化矢量从一个
6、畴内的方向过渡到相邻磁畴内的方向时磁化方向始终保在磁畴平面内，且畴壁面上无自由磁极出现，这种畴壁平面称为奈尔壁软磁材料:矫顽力很低且容易受外加磁场磁化又容易退磁的磁性材料特点（1）高的初始磁导率 i 和最大磁导率 max（2）低的矫顽力 Hc（3）高饱和磁化强度 Ms 和低的剩余磁感应强度 Br（4）低铁损，高电阻率以及低磁致伸缩系数硬磁材料 ：外加磁场后除去外磁场仍能保留较强磁性的一类磁性物质 特点（1）高的剩余磁化强度 Br（2）高矫顽力 Hc（3）具有较高的最大磁能积（BH）max （4）良好的稳定性居里温度：磁矩的有序排列由于热扰动被完全破坏时的温度复数磁导率：交变磁场中的为了描述磁感
7、应强度 B 和磁场强度 H 间振幅和相位关系而引入的磁导率截止频率 ： 复数磁导率的实部下降到初始值的一半或者虚部达到极大值所对应的频率品质因数：反映软磁材料在交变磁化时能量的储存与消耗的性能的参数，是软磁材料复数磁导率实部与虚部之比。顺磁性：物质在受到外磁场作用后，感生出与外磁场同向的磁化强度的现象超顺磁性 ：超顺磁性是指当某些具有磁性的颗粒小于某个尺吋时，外场产生的磁取向力太小而无法抵抗热骚动的干扰，而导致其磁化性质与顺磁体相似的现象。垂直磁记录：记录介质中的剩磁方向平行于介质平面，通常采用垂直磁头与具有垂直磁各向异性的记录介质相组合的形式水平磁记录：记录介质中的剩磁方向平行于介质平面，通
8、常采用环形磁头与具有纵向磁各向异性的记第 3 页 共 页录介质相组合的的形式磁性流体：是由直径为纳米量级的磁性固体颗粒、基载液以及表面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。同时具有液体的流动性和固体磁性材料的磁性。磁电阻效应 ：在外磁场作用下磁性材料的电阻发生变化的现象 磁热效应：磁性粒子系统在外磁场的施加和去除过程中所呈现的热现象2、简答题1.内禀矫顽力和磁感矫顽力有什么区别和联系？答：使磁体的剩余磁化强度 Mr 降为零所需施加的反向磁场强度，称为内禀矫顽力。磁体在反向充磁时，使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称为磁感矫顽力。2.退磁场是怎么产生的？能克服吗？对于实测的材料磁化特性曲线
9、如何进行退磁校正？答：当样品被外加磁场磁化时，其两端的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相反的磁场，即退磁场，退磁场仅与材料的形状及大小有关，但尺寸限制使得退磁场无法避免。由于受到退磁场的的影响有效磁场 Heff 比外加磁场 Hex 要小，即 Heff=Hex-MN3.物质的磁性分为几类？各有什么特点？答：抗磁性，铁磁性，反铁磁性，顺磁性，超顺磁性，亚铁磁性抗磁性：在外磁场作用下，原子系统获得与外磁场方向反向磁矩的现象铁磁性:是指物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。反铁磁
10、性：在原子自旋（磁矩）受交换作用而呈现有序排列的磁性材料中，如果相邻原子自旋间是受负的交换作用，自旋为反平行排列，则磁矩虽处于有序状态（称为序磁性） ，但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。这种磁有序状态称为反铁磁性。顺磁性：某些物质在受外磁场作用后 ，感生出与外磁场同向的磁化强度，其磁化率大于零但数值很小，这种磁性称为顺磁性 亚铁磁性：亚铁磁性宏观与铁磁性基本相同，只是磁化率相比更低，只有 1-1000 数量级 超顺磁性：4.磁性材料可以分为几类？它们各有什么特点？答： 软磁材料:矫顽力很低且容易受外加磁场磁化又容易退磁的磁性材料特点（1）高的初始磁导率 i 和最大磁导率 max（2）低的矫顽
11、力 Hc（3）高饱和磁化强度 Ms 和低的剩余磁感应强度 Br（4）低铁损，高电阻率以及低磁致伸缩系数硬磁材料 ：外加磁场后除去外磁场仍能保留较强磁性的一类磁性物质 特点（1）高的剩余磁化强度 Br（2）高矫顽力 Hc（3）具有较高的最大磁能积（BH）max 第 4 页 共 页（4）良好的稳定性信磁材料：在信息技术中获得应用的磁性材料，具有将磁信号转化为其他信号的能力特磁材料：具有多种特殊磁性功能和各种特别应用的磁性功能材料第 2 章1.铁磁性物质是怎样实现自发磁化的？为什么通常未经磁化的铁都不具有磁性？答：铁磁性是一种强磁性，这种强磁性的起源是材料中的平行排列，而平行排列导致自发磁化；未经磁
12、化的铁由于原子磁矩受到热运动无序效应的影响而无法平行排列，因而不具有磁性2.试阐述物质反铁磁性，铁磁性和亚铁磁性之间的区别与联系。答：铁磁性物质有固有磁矩，是直接相互作用，反铁磁性物质有磁矩但无固有磁矩，是直接相互作用，亚铁磁性物质有磁矩，无固有磁矩，是交换相互作用3.交换作用模型与超交互作用模型的内容分别是什么？答：交换作用模型认为，磁性体内原子之间存在交换相互作用，并且这种交换作用只发生在近邻原子之间。超交换作用模型认为反铁磁性物质内的磁性离子之间的交换作用是通过个在中间的非磁性离子为媒介实现的第 3 章1.什么是磁晶各向异性和磁致伸缩？答：磁各向异性是指单晶体的磁化曲线形状与单晶体的晶轴
13、方向有关，即磁性随晶轴方向呈现各向异性；磁致伸缩是指磁性材料由于磁化状态的改变导致其长度和体积都发生微小形变的现象 2.材料的磁化机制有哪几种？各有什么特点？答： 磁畴壁的位移磁化过程磁畴转动磁化过程顺磁磁化过程畴壁位移磁化过程中，磁畴体积发生相对变化，相当于磁畴间的畴壁位移发生变化；在磁畴转动磁化过程中，磁畴的自发磁化强度 Ms 与外磁场强度 H 间的夹角发生变化，Ms 与磁畴体积均未发生变化；顺磁磁化过程中，磁畴体积及 Ms 与 H 之间的夹角均未发生变化，而是自发磁化强度 Ms 的大小发生了变化从而导致了磁化。4.磁损耗通常包括哪几类？各有那些影响因素？答：磁滞损耗包括涡流损耗磁滞损耗剩
14、余损耗涡流损耗的影响因素：交变磁场的工作频率，材料的厚度，电阻率磁滞损耗的影响因素：材料的矫顽力剩余损耗的影响因素：起始磁导率及扩散离子浓度5.顺磁性和超顺磁性都表现为宏观上的磁无序，试论述其差异点。答：顺磁性的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩，但第 5 页 共 页这些磁矩之间没有强的相互作用，会受到热扰动的影响，而对于超顺磁性，对于每一个颗粒而言，磁性原子或离子之间的交换作用很强，磁矩之间平行排列，而由于颗粒与颗粒之间的差异，是的磁矩的取向不同，从而宏观无序第 4 章1.对于软磁材料的基本性能的要求有哪些？答：高的初始磁导率和最大磁导率，低矫顽力，高饱
15、和磁感应强度，低功率损耗，高稳定性，低剩余磁感应强度，低铁损，高电阻率，低磁致伸缩系数2.提高软磁材料初始磁导率的途径有哪些？答：提高饱和磁化强度降低磁晶各向异性常数和磁致伸缩系数控制晶粒尺寸的大小改善材料的显微结构（材料的织构化）降低内应力3.软磁材料可以分为哪几大类？他们在性能和应用场合上有哪些差别？答：软磁材料分为金属软磁材料，铁氧体软磁材料，纳米晶软磁材料金属软材材料具有高的饱和磁化强度铁氧体软磁材料具有亚铁磁性，其饱和磁化强度比金属软磁材料低，但电阻率较高 s,因而具有良好的高频特性，具有高初始磁导率，高品质因数，高稳定性和高截止频率纳米晶软磁合金兼具了铁基非晶合金的高磁感应强度和钴
16、基非晶合金的高磁导率，低损耗，低成本，同时由于非晶态软磁材料不具有晶粒结构，因而磁导率高，矫顽力较小，具有优良的综合软磁性能4.常用的金属软磁材料有哪些？他们各有哪些特点，分别有哪些应用？答：电工纯铁：磁性能受含碳量影响，且存在时效效应，涡流损耗较大，只能应用于直流磁场中，主要用于制造电磁铁的铁芯和磁极，继电器的磁路和各种零件等硅钢：由于在电工纯铁中掺杂了硅形成固溶体，使得合金电阻率提高，降低了材料的涡流损耗并且随着硅含量的增加，磁滞损耗降低，在弱磁场和中等磁场强度的磁场下，磁导率增加，是交流电器用的比较理想的材料坡莫合金：坡莫合金具有很高的磁导率，成分范围宽，且磁性能可以通过改变成分和热处理
17、工艺进行调节，因此可以用在弱磁场下具有很高磁导率的铁芯材料和磁屏蔽材料，也可用在要求低剩磁和恒磁导率的脉冲变压器材料，还可用作各种矩磁合金，热磁合金和磁致伸缩合金铁铝合金：与其他金属材料相比具有较高的强度、硬度和耐磨性；合金密度低，可以减轻磁性元件的铁芯重量；且对应力不敏感，适用于在冲击、震动等环境下工作，此外，铁铝合金还具有良好的温度稳定性和抗核辐射性能等优点铁硅铝合金（仙台斯特合金）该合金的磁致伸缩系数和磁给向异性常数几乎同时趋近于零，同时具有高磁导率和低矫顽力，且电阻率高耐磨性好，可作为理想的磁头磁芯材料铁钴合金（坡莫合金）具有高饱和磁化强度，高的初始磁导率和最大磁导率，但加工性能较差，
18、通常第 6 页 共 页用作直流电磁铁铁芯，极头材料，由于其具有较高的饱和磁致伸缩系数，也是一种很好的磁致伸缩合金5.常用铁氧体软磁材料有哪些？他们各有什么特点，分别有哪些应用？答：尖晶石型铁氧体，石榴石型铁氧体和磁铅石型铁氧体尖晶石铁氧体在低频段下应用极广，在 500Hz 频率下较其他铁氧体具有更多优点，磁滞损耗低，在相同高磁导率的情况下居里温度较高石榴石型铁氧体的电阻率远高于尖晶石的电阻率，因而比尖晶石型铁氧体具有更广的应用频段范围，而且在十二面体座(24c)离子的置换对居里温度影响不大，但却对其他性能如线宽 DH,饱和磁化强度 Ms 等可能会产生显著的改变，因此可以做到在居里温度变化不大的
19、条件下改变 Ms，DH 等量。主要用于高频范围磁铅石型铁氧体具有单轴磁晶各向异性，在高频和超高频具有广泛的应用空间，主要作为超高频软磁材料、微波毫米波段材料6.与传统晶态材料相比，非晶态软磁材料具有哪些优势？如何制备非晶态磁性材料？答：非晶态材料具有的特征：（1） 结构长程无序，短程有序（2） 不存在位错和晶界，因而作为磁性材料，具有高磁导率和低矫顽力（3） 电阻率比同种晶态材料高，高频场合使用时，材料涡流损耗小（4） 机械强度较高且硬度较高（5） 抗化学腐蚀能力强，抗伽马射线及中子等辐射能力强（6） 不具有晶粒结构，在磁学性能上属于各向同性制备方法（1） 气相沉积法（2） 液相急冷法（3）
20、高能粒子注入法7.为什么说纳米晶合金的发明是软磁材料的一个突破性进展？纳米晶软磁材料如何制备，有哪些典型应用？答：纳米晶软磁合金同时兼备了铁基非晶合金的高磁感应强度和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗，并且是成本低廉的铁基材料，是理想的低成本高性能材料。制备方法主要通过非晶晶化法，先利用熔体急冷法获得非晶条带，然后再在略高于非晶晶化温度下退火一段时间，使之纳米晶化。典型应用主要有：功率变压器，脉冲变压器，高频变压器，可饱和电抗器，磁开关等。第五章1. 对永磁材料的基本性能要求有哪些？剩余磁感应强度 Br要高矫顽力 Hc要高最大磁能积(BH) ax要高第 7 页 共 页从实用角度考虑，材料稳定性要高
21、2. 如何提高永磁材料的剩磁 Mr和矫顽力 Hc？提高剩磁 Mr：定向结晶；塑性变形；磁场成型；磁场处理提高矫顽力 Hc：磁畴的不可逆角度：a.对于高 Ms 的单畴材料，最好是通过形状各向异性来提高矫顽力，这时希望离子的细长比越大越好，以增大（N -N ）值；b.对于具有高 K1和 s 的材料，应该利用磁晶各向异性和应力各向异性来提高矫顽力。当所有单畴颗粒的易磁化方向（长轴）完全平行排列时，材料永磁性能越高。畴壁的不可逆位移角度：a.传统永磁材料：适当增大非磁性掺杂含量并控制其形状（最好是片状掺杂）和弥散度（使掺杂尺寸和畴壁宽度相近），同时应选择高磁晶各向异性的材料；或是增加材料中内应力的起伏
22、，同时选择高磁致伸缩材料；b.新型永磁材料：设法使材料中出现有效的钉扎中心（各种点缺陷、位错、晶界、堆垛层错、相界等有关的局域性交换作用和局域各向异性起伏）即形成合适的晶体缺陷来提高矫顽力。3. 永磁材料可以分为几大类？它们在磁性能和应用场合上有哪些差别？类型 磁性能 应用场合金属永磁材料 矫顽力高 继电器、存储元件、通信设备、各类仪表等铁氧体永磁材料 综合磁性能低抗退磁性能优良 电机、电声、测量与控制器件等稀土永磁材料磁晶各向异性能很大磁弹性能很大强烈的单轴各向异性矫顽力高居里温度低4. 常用的金属永磁材料有哪几种类型？它们各有什么特点，典型的合金系列有哪些？合金类型 特点 典型合金系列淬火
23、硬化型磁钢 矫顽力和磁能积比较低碳钢钨钢铬钢钴钢铝钢析出硬化型磁钢 矫顽力很高 Fe-Cu 系合金第 8 页 共 页Fe-Co 系合金AlNiCo 系合金实效硬化型永磁合金 机械性能好-铁基合金，包括钴钼、铁钨钴、铁钼钴合金，其磁能积较低铁锰钛和铁钴钒合金铜基合金，包括铜镍铁、铜镍钴Fe-Cr-Co 系永磁合金有序硬化型永磁合金 较高的矫顽力锰铝钴铂铁铂银锰铝锰铝碳5. 铁氧体永磁材料有什么特点，有哪些应用，如何制备？特点：综合磁性能低，原材料丰富，平均售价低，性价比高，工艺简便成熟，抗退磁性能优良，不存在氧化问题应用：电机、电声、测量与控制器件、磁辊制备：预烧破碎制粉压制成型烧结磨加工6.
24、简述稀土永磁材料的发展历程。你认为哪种材料最有可能成为继 Nd-Fe-B 磁体后的新一代稀土永磁材料，并说明理由。发展历程：60年代开发了以 SmCo5为代表的第一代稀土永磁材料70年代开发了以 Sm2Co17为代表的第二代稀土永磁材料1983年佐川真人等发现了具有单轴各向异性的的 Nd-Fe-B 永磁体，即第三代稀土永磁材料新型稀土永磁材料：Sm-Fe-N 系永磁材料。该类稀土永磁材料磁性能好，饱和磁化强度高，居里温度高，各向异性场高；价格低廉；资源丰富克服了 Nd-Fe-B 系永磁材料磁性温度稳定性差和抗腐蚀性能力差的缺点第六章6-3 磁头可分为几种类型？常用的磁头材料有哪些？磁头可分为三
25、种类型：体型磁头、薄膜磁头、磁电阻磁头。常用的磁头材料有：合金磁头材料 铁氧体磁头材料 非晶态磁头材料 微晶薄膜磁头材料 多层膜磁头材料 磁电阻磁头材料6-4 磁记录介质应具备哪些性能？常用的磁记录介质材料有哪些？性能：第 9 页 共 页饱和磁感应强度（B s）大； 矩形比（B r/Bs）要大；矫顽力（H c）在允许的范围内应尽可能大；作为最小记录单位的微小永磁体应尽可能小，且大小及分布均匀；磁学性能分布均匀，随机偏差小；表面平滑，耐磨损、耐环境性能优良；磁学特征对于加压、加热等反应不敏感；化学的、机械的耐久性优良；不容易导电。常用的磁记录介质材料有颗粒状涂布介质和薄膜介质。7-1 什么是磁性
26、液体？与传统意义上的固态磁性材料相比，磁液有何特征？由纳米级（一般小于 10nm）的磁性颗粒（Fe 3O4、-Fe 2O3、Fe、Co、Ni、Fe-Co-Ni 合金、-Fe3N 及 Fe 4N 等） ，通过界面活性剂（羧基、胺基、羟基、醛基、硫基等）高度地分散、悬浮在载液（水、矿物油、脂类、有机硅油、氟醚油及水银等）中，形成稳定的胶体体系。即使在重力、离心力或强磁场力的长期作用下，不仅纳米级的磁性颗粒不发生团聚现象，保持磁性能稳定，而且磁性液体的胶体也不被破坏，这种胶体的磁性材料被称为磁性液体。磁性液体的特征是磁性颗粒、界面活性剂及载液性能的综合表征，作为一种特殊的胶体体系，磁性液体同时兼有软
27、磁性和流动性，因此它具有特殊的物理特性、化学特性及流体特性。7-2 磁性液体包括几类？有哪些应用？按磁性颗粒的种类，磁性液体一般分为三类：铁氧体磁性液体 金属磁性液体 氮化铁磁性液体应用：磁液密封 磁性液体研磨磁性液体在扬声器上的应用 磁性液体在潜艇推进器上的应用磁性液体在生物医学方面的应用 磁性液体在分离技术方面的应用7-4 列举出典型的超磁致伸缩材料。磁致伸缩材料有何应用？稀土金属 稀土-过渡金属间化合物非金薄膜合金 稀土氧化物锕系金属化合物应用：声学领域的应用声纳系统 声延迟线伺服领域的应用力学传感领域静应力传感领域 振动、冲击应力传感器领域扭矩传感领域第 10 页 共 页7-5 何谓磁
28、电阻？磁电阻效应包括哪些种类？各自产生的机理是什么？在外磁场作用下材料的电阻发生变化，这种现象称为磁电阻（MR）效应。材料的磁电阻特性可分为两类：正常磁电阻效应（OMR）和反常磁电阻效应。机理：正常磁电阻效应：它是由于载流子在磁场运动中受到 Lorentz 力的作用，产生回旋运动，从而增加了电子受散射的几率，式电阻率上升，它与电子的自旋基本无关。反常磁电阻效应：其起因被认为是自旋-轨道的相互作用或 s-d 相互作用引起的与磁化强度有关的电阻率变化，以及畴壁引起的电阻率变化。因此反常磁电阻效应有三种机制：外加磁场引起自发磁场强度的增加，从而引起电阻率的变化，其变化率与磁场强度成正比，是各项同性的
29、负的 MR 效应。由于电流和磁化方向的相对方向不同而导致的 MR 效应，称为各向异性磁电阻效应。铁磁体的畴壁对传导电子的散射产生的 MR 效应。7-6 列举磁电阻效应的典型应用。磁电阻磁头 磁电阻随机存储器 磁电阻传感器7-7 简述实现磁制冷的原理和技术。磁制冷原理次热效应，或称磁卡效应（MCE） ，是磁制冷得以实现的的基础。有磁性粒子构成的固体磁性物质，在受到外磁场的作用被磁化时，系统的磁有序度加强（磁熵减小） ，对外放出热量；再将其去磁，则磁有序度下降（磁熵增大） ，又要从外界吸收热量。这种磁性粒子系统在磁场的施加与去除过程中所呈现的热现象称为磁热效应。当绝热磁化时，工质内的分子磁矩排列将
30、由混乱无序趋于与外加磁场同向平行，根据系统论观点，度量无序度的磁化熵减少了，即 S M0，故工质温度升高；当绝热去磁时，情况刚好相反，使工质温度降低，从而达到制冷目的。如果绝热去磁引起的吸热过程和绝热磁化引起的放热过程用一个循环连接起来，通过外加磁场，有意识地控制磁熵，就可以使得磁性材料不断地从一端吸热而在另一端放热，从而达到制冷的目的。这种制冷方法就是我们所说的磁致冷。磁制冷技术等温磁化过程，热开关 TS1 闭合， TS2 断开，磁场施加于磁工质上，使熵减小，通过高温热源与磁工质的热端连接，热量从磁工质传入高温热源。绝热去磁过程，热开关 TS1 断开， TS2 断开，逐渐移去磁场，磁工质内自
31、旋系统逐渐无序，再退磁过程中消耗内能，是磁工质温度下降到低温热源温度。等温去磁过程， TS2 闭合， TS1 仍断开，磁场继续减弱，磁工质从热源 HS 吸热。绝热磁化过程，断开 TS2， TS1 仍断开，施加一较小磁场，磁工质温度逐渐上升到高温热源温度。1.简要介绍磁性材料中最常见的几种各向异性，并简述在软磁第 11 页 共 页材料和永磁材料对各向异性的要求是什么？答：形状各向异性，感生各向异性，磁晶各向异性，表面和界面各向异性对软磁材料而言，要求尽量小的各向异性对硬磁材料而言，要求较大的各向异性2.简述纳米晶软磁材料中能获得优异的软磁性能的物理机制。答：纳米晶合金的晶粒尺寸小于磁交换相互作用
32、长度，导致平均磁晶各向异性很小，从而为纳米晶软磁材料提供了优异的软磁性能3. 简要概述目前应用最广泛的几种永磁材料，并对其优缺点作一对比。答：类型 磁性能 应用场合金属永磁材料 矫顽力高 继电器、存储元件、通信设备、各类仪表等铁氧体永磁材料 综合磁性能低抗退磁性能优良 电机、电声、测量与控制器件等稀土永磁材料磁晶各向异性能很大磁弹性能很大强烈的单轴各向异性矫顽力高居里温度低4.提高 M 型永磁铁氧体性能的主要途径有哪些？(从掺杂和制备工艺两方面来讨论) 答：提高 M 型磁纤石铁氧体性能的途径：（1）提高取向度；提高取向磁场，增加粉体成型时的流动性（2）提高烧结密度；高的成型密度，合适的烧结工艺
33、；高的填充量（3）提高铁氧体 M 相的 Ms、K1；提高 Ms 采用离子取代的方法（4）细化晶粒，提高单畴颗粒的存在率；细磨粉体；合适的烧结工艺；5.Co2Z 铁氧体为何具有很高的共振频率（截止频率）？答：对 Co2Z 型六角平面铁氧体：Ha 与 Ha 分别为平面六角铁氧体中磁化强度矢量偏离易磁化平面以及在易磁化平面内转动时受到的有效场，一般 Ha Ha ，约两个数量级。因而共振频率大幅提高。7. La-Zn 替代 M 型铁氧体后 Ms 提高的机理是什么？ 答：La3+ 具有稳定磁铅石晶体结构的作用, 而 Zn2+ 代换 4f 1 晶位上 Fe3+ 离子, 获得了更大的玻尔第 12 页 共 页
34、磁子数, 从而增大了M 型铁氧体的饱和磁化强度。8. Mn-Zn 铁氧体和 Ni-Zn 铁氧体的应用频率范围有何不同，为什么？答：NiZn 铁氧体在 1-100MHz 范围内应用最广，使用频率在 1MHz 以下使用时，性能不如 MnZn 铁氧体，但在 1MHz 以上时，由于它具有多孔性和高电阻率，其性能远优于 MnZn 铁氧体9. Mn-Zn,Ni-Zn 铁氧体中 Zn 替代后材料的饱和磁化强度提高的机理是什么？为什么替代量过高 Ms 反而会下降？ 答：锌的分子磁矩为零，替代了A 位上的三价铁离子后10. 石榴石铁氧体中为何存在磁矩抵消点？石榴石铁氧体为何被称为旋磁材料？答： 11. 新一代垂
35、直磁记录对写入磁头材料和记录介质材料的要求分别是什么？哪种材料最有潜力成为下一代磁头材料和记录介质材料？为什么？答：12. 磁电阻效应主要包括哪几种，主要结构是什么？他们的主要应用是什么？答：三 计算题书上题目（要求熟练掌握磁学量国际单位制和 SI 单位制的换算。 ）1.某一铁的旋转椭球长轴为 1 毫米，短轴直径为 0.1 毫米，饱和磁化强度为 0Ms=2.1T,求长轴和短轴方向的退磁场。解：对于椭球体三个方向的退磁因子存在关系Nx+Ny+Nz=1纵横比为 10:1，因而 Nz=0.02，Nx=Ny=0.49长轴退磁场 Hd1=0.02*2.1=0.042T短轴退磁场 Hd2=0.49*2.1
36、=1.029T1. Zn 如何取代镍铁氧体 NiFe2O4 中的 Ni？在这个过程中离子的化合价和分子磁矩如何变化？给出定量计算结果。解：镍铁氧体 NiFe2O4 为尖晶石结构，Zn 离子占据氧原子堆积的四面体空隙中，为正型尖晶石铁氧体，该过程中化合价不发生变化尖晶石结构铁氧体中，设有 x 个锌离子参与替代，则2. 已知 Co 的饱和磁化强度 oMs=1.79T，Ku1 =4.1*105J/m3，试计算 Co 中沿 c 轴的各向异性场。解：Co 为六角晶体结构，c 轴方向为其易磁化方向，对于主轴型六角晶体，其磁晶各向异性等效场为：第 13 页 共 页Hk=2Ku1/oMsHk = 2*4.1*105 / 1.79 = 4.58 * 105A/m = 576 Oe第 1页
