2016-04-27 16:05:47

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磁各向异性是指物质的磁性随方向而变的现象。主要表现为弱磁体的磁化率及铁磁体的磁化曲线随磁化方向而变。铁磁体的磁各向异性尤为突出,是铁磁体的基本磁性之一,表示饱和(或自发)磁化在不同晶体方向时自由能密度不同。磁各向异性来源于磁晶体的各向异性

如果分子中具有多重键或共轭多重键,在外磁场作用下,π电子会沿着分子的某一方向流动,它对邻近的质子附加一个各向异性的磁场,使某些位置的质子处于该基团的屏蔽区,δ值移向高场,而另一些位置的质子处于该集团的去屏蔽区,δ值移向低场,这种现象称为磁各向异性效应。

基本信息

  • 中文名

    磁各向异性

  • 外文名

    magnetic anisotropy

  • 含    义

    指物质的磁性随方向而变的现象

  • 表    现

    为弱磁体的磁化率及铁磁体的

折叠 编辑本段 磁各向异性

magnetic anisotropy

磁体不同方向的磁性不同。如弱磁的抗磁、顺磁和反铁磁晶体的磁化率随晶体方向不同而异,强磁体饱和磁化在不同方向时自由能不同等。磁各向异性对强磁体的技术磁性有很大影响,因而是强磁物质的重要的基本磁性之一。

温度低于居里温度(见铁磁性)的铁磁体受外磁场作用时,单位体积物质达到磁饱和所需的能量称为磁晶能,由于晶体的各向异性,沿不同方向磁化所需的磁晶能不同。对每种铁磁体都存在一个所需磁晶能最小和最大的方向,前者称易磁化方向,后者称难磁化方向。铁磁体受外力作用时,由于磁弹性效应(见磁致伸缩),体内应力和应变的各向异性会导致磁各向异性。在外磁场或应力作用下的铁磁体进行冷、热加工处理时,均可产生感生磁各向异性。铁磁薄膜材料在一定外界条件影响下进行晶体生长时,也会引入生长磁各向异性。磁晶各向异性Fk常表示为饱和磁化强度矢量Ms相对于主晶轴的夹角的三角函数幂级数。其表式随晶体对称性而异。对立方晶体,表式为

式中αi为Ms相对于三个[100]轴的方向余弦。k1和k2为磁晶各向异性常数。自由能低的方向称为易磁化方向,自由能高的方向称为难磁化方向。k1和 k2的数值随材料而异,且随温度变化。其符号和大小决定材料的难易磁化方向和难易的程度。在基础研究中,有时磁晶各向异性能表示为正交的球谐函数的展开式。

磁晶各向异性能的微观机制主要有以下几种:①磁偶极相互作用。经典的磁偶极作用只对非立方晶体能引起各向异性。但常常不是主要的贡献。②各向异性交换作用。来自轨道-自旋作用对交换作用的影响。存在于某些稀土离子及低对称化合物中。③单离子各向异性。为晶体电场和轨道-自旋作用的联合效应。它使单个离子的能级呈现各向异性。对铁氧体和一些稀土离子,它的贡献是主要的。④巡游电子各向异性。来自轨道-自旋作用对能带的影响。适用于3d金属及合金。

折叠 编辑本段 磁应力各向异性

由于磁弹性耦合、材料中的应力及其应变导致的磁各向异性。

折叠 编辑本段 磁形状各向异性

对于非球形对称的物体,磁化在不同方向时,退磁场及退磁场能不同,称为磁形状各向异性

感生磁各向异性 为某些材料经过某种处理后出现的附加的磁各向异性。这类处理有:磁场作用下的热处理、应力作用下的热处理及冷轧等。有磁场热处理感生各向异性的材料,在无磁场作用下退火时,在磁畴畴壁中获得自发磁化条件下的感生各向异性。某些薄膜材料在磁场下生长,或由于某种条件生长,均可获得生长感生各向异性。对金属及合金的感生各向异性,原子对的有序排列(方向有序)的理论给出了合理的解释。铁氧体的感生各向异性则可用单离子理论(各向异性离子的有序分布)来表达解释。

交换各向异性 当材料中存在着铁磁-反铁磁界面或与亚铁磁的界面时,由于界面原子间交换耦合,使铁磁体附加一单"向"的各向异性。具有这种各向异性的材料有不对称的磁滞回线,两侧的矫顽力Hcm不相等。在具有Co-CoO界面的微粒及FeMnPBAl非晶态中均发现这种各向异性。

折叠 编辑本段 参考书目

S.Chikazumi, Physics of Mαgnetism,John Wiley & Sons,New York,1964.

M.I.Darby and E.D.Isaac, IEEE Transaction on magnetics, Vol,Mag-10,p.259,1974.

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