磁性材料期末复习.docx

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磁性材料期末复习

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μ=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，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μ’和虚部μ“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μi和最大磁导率μmax

（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，通常采用环形磁头与具有纵向磁各向异性的记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-MN

3.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μi和最大磁导率μmax

（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

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：

①磁畴壁的位移磁化过程

②磁畴转动磁化过程

③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①涡流损耗②磁滞损耗③剩余损耗

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，通常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）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？

①剩余磁感应强度Br要高

②矫顽力Hc要高

③最大磁能积（BH）ax要高

④从实用角度考虑，材料稳定性要高

2.如何提高永磁材料的剩磁Mr和矫顽力Hc？

提高剩磁Mr：

①定向结晶；②塑性变形；③磁场成型；④磁场处理

提高矫顽力Hc：

①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λs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。

②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，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

Fe-Co系合金

AlNiCo系合金

实效硬化型永磁合金

机械性能好

§Ɑ-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.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？

磁头可分为三种类型：

体型磁头、薄膜磁头、磁电阻磁头。

常用的磁头材料有：

①合金磁头材料②铁氧体磁头材料③非晶态磁头材料④微晶薄膜磁头材料⑤多层膜磁头材料⑥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：

①饱和磁感应强度（Bs）大；②矩形比（Br/Bs）要大；

③矫顽力（Hc）在允许的范围内应尽可能大；

④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；

⑤磁学性能分布均匀，随机偏差小；

⑥表面平滑，耐磨损、耐环境性能优良；

⑦磁学特征对于加压、加热等反应不敏感；

⑧化学的、机械的耐久性优良；

⑨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（Fe3O4、γ-Fe2O3、Fe、Co、Ni、Fe-Co-Ni合金、α-Fe3N及γFe4N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：

①铁氧体磁性液体②金属磁性液体③氮化铁磁性液体

应用：

①磁液密封②磁性液体研磨

③磁性液体在扬声器上的应用④磁性液体在潜艇推进器上的应用

⑤磁性液体在生物医学方面的应用⑥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？

①稀土金属②稀土-过渡金属间化合物

③非金薄膜合金④稀土氧化物

⑤锕系金属化合物

应用：

⑴声学领域的应用

①声纳系统②声延迟线

⑵伺服领域的应用

⑶力学传感领域

①静应力传感领域②振动、冲击应力传感器领域

③扭矩传感领域

7-5何谓磁电阻？

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：

①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，是各项同性的负的MR效应。

②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。

③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。

①磁电阻磁头②磁电阻随机存储器③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ΔSM<0,所以ΔST>0，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

①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。

②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。

③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。

④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