固體磁性第六章

1、第六章第六章技術(shù)磁化基本原理技術(shù)磁化基本原理 1、 三種磁化過(guò)程三種磁化過(guò)程 iiisVMMcos退磁態(tài) , 在外加磁場(chǎng)下, 磁化強(qiáng)度改變?yōu)?M HMisiiiiisiiisHMVVMVMMcoscoscosVi , 疇壁位移 DWD,cos i , 磁疇轉(zhuǎn)動(dòng) DR,MS , 內(nèi)稟磁化, 飽和磁化強(qiáng)度的增加,6 -1 磁化過(guò)程磁化過(guò)程, 磁化曲線及磁滯回線磁化曲線及磁滯回線 2、可逆及不可逆磁化、可逆及不可逆磁化初始磁化曲線磁滯回線* 可逆過(guò)程, RP較小的磁場(chǎng)變化也會(huì)產(chǎn)生較大的非連續(xù)的 變化, Barkhausen跳躍. 磁場(chǎng)有 變化時(shí)有滯后效應(yīng), 主要在磁化曲線及磁滯回線的陡峻部分.MH隨

2、著外場(chǎng)H的變化,M連續(xù)變化. 對(duì)非常小的場(chǎng)變化H, M也變化很小并且是可逆的.主要在磁化曲線的初始部分及膝點(diǎn)以上部分.* 不可逆過(guò)程 , IRP, 導(dǎo)致回線. rriiirrmax,: 微增磁化率; r: 可逆; i: 初始; ir:不可逆. 3、磁化曲線及磁滯回線的基本特點(diǎn)、磁化曲線及磁滯回線的基本特點(diǎn)HM （1） 曲線 a、初始部分. 主要為RDWD 和RDR. b、陡峻部分. IRDWD (多疇) 為主; IRDR (單疇). c、膝點(diǎn)以上. 主要為 RDR .d、高場(chǎng), 趨近飽和律. 順行磁化過(guò)程.SM（2） 磁滯回線a、小回線和最大回線b. 回線中不同部分的三種磁化過(guò)程.6 -2 可

3、逆及不可逆磁化過(guò)程可逆及不可逆磁化過(guò)程 1、可逆及不可逆、可逆及不可逆DWD （1） 平衡條件和RDWD H=0時(shí)，疇壁按總自由能最低分布. 時(shí), 疇壁位移到總自由能最小的平衡位置.0Hmin.UUiH0EEUUiHiHdV.dVEdVEoriHMKexiEEEEEEGenerally,a、等效外壓力一疇壁在外場(chǎng)H下處于平衡狀態(tài)下的疇壁元面積 , 設(shè)有一從j到k的虛位移 , 導(dǎo)致在體積元 中的磁化方向變化及外場(chǎng)作用能變化jkSx, xSvjkjkjkjksHvHMU)cos(cos)cos(coskjsjkHeHMUP對(duì)180疇壁, 令 kj,cos2seHMP 正的Pe 方向?yàn)閺膉指向k .

4、b、DWD的內(nèi)部阻滯力jkjkiUPDWD導(dǎo)致在 內(nèi)Ms從一個(gè)易軸方向k轉(zhuǎn)到另一個(gè)易軸方向j. 對(duì)無(wú)缺陷的理想單晶體, ; 在實(shí)際晶體中, 由于缺陷導(dǎo)致 波動(dòng), 使得 . 為疇壁位置的函數(shù).jk0iP0iPjkUc、疇壁平衡方程iePPeP為減小磁場(chǎng)作用能UH, 是疇壁位移發(fā)生的驅(qū)動(dòng)力隨H變化, 疇壁的平衡位置發(fā)生變化, 導(dǎo)致RDWD及磁化變化.jkUd、可逆磁化率 r (RDWD) 當(dāng)H增加 , 疇壁移動(dòng) ,HxxdxdPPieHdxdPMdxdPPxikjsiecoscosHdSdxdPMxdSMMjkikjsjkkjsjk22coscoscoscos,iePP由kjjkHMMkjiikk

5、jsHrdxdPdSMHM)cos(cos22r為各向異性, 與疇壁面積S成正比,與 成反比, 依賴(lài)于能量Ei的起伏dxdPie. RDWD的特點(diǎn)疇壁為連續(xù)的較小的移動(dòng). M當(dāng)外場(chǎng)變化 很小時(shí), 磁化強(qiáng)度變化 可以趨近無(wú)窮小 H（2） 不可逆 DWD Pi 在材料中有起伏.當(dāng)疇壁移動(dòng)到b時(shí), 疇壁處于不穩(wěn)定平衡, 任何Pe或Pi的瞬時(shí)漲落, 可能導(dǎo)致疇壁發(fā)生一巨大的非連續(xù)性的跳躍過(guò)程, 直到在a和c之間的新的平衡位置.,maxiiPP 磁場(chǎng)H降低時(shí),疇壁不會(huì)沿原路線跳回, 而是沿斜線變化, 直到加反向場(chǎng)才有可能發(fā)生反向跳躍. )cos(cosmax0kjsiMPH對(duì)180 DWDcos2max

6、0siMPH,cos10Hmax0iPH DWD 是連續(xù)的RDWD和不連續(xù)的IRDWD相間進(jìn)行的.IRDWD的特點(diǎn): 非連續(xù)性, 大的跳躍即使在 無(wú)窮小 H附近為磁化曲線最陡的部分.0H發(fā)生IRDWD的臨界場(chǎng)為 Barkhausen跳躍2、可逆及不可逆磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)、可逆及不可逆磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)（1）外場(chǎng)H的扭矩導(dǎo)致疇中磁化轉(zhuǎn)動(dòng)總自由能 最低, 和 定義為 在極坐標(biāo)中的角度.),(EsM, 0E0E, 022E022EHKEEEE（2） 以鐵形晶體為例. H / (忽略E)110,cos1cos24221sHKHMKEEE, 0ddEor ,ddEddEKHiHLLsHMKcos1cos2221,cossM

7、M .12221sssHMMMMMK 依據(jù) , 022dEdA至E為能量極小. RDR.cHH由當(dāng)E至F為能量極大. 在 HC, a、 RDR 如果Ms原來(lái)沿110方向,當(dāng)H減小至0時(shí)).(2點(diǎn)DMMs當(dāng)H增加時(shí), M增加并沿DCBA變化, 到B點(diǎn)飽和 BA 為水平線 .sMM .21ssMKH .022dEdcHH由當(dāng)L至F為能量極小. RDR.1cos612212KMdHdMsr 當(dāng) , 0H124KMSirb、 IRDR and cH當(dāng)H從 減小時(shí), M從A到E可逆地減小 . 同樣地, 當(dāng) H從 增加時(shí), M從L到F可逆地變化, 在這些過(guò)程中均為能量極小. 而在從E到F一段, 為能量極大

8、cH原理如圖所示. 在E和F , , 開(kāi)始在 HC處出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)動(dòng).022dEdsaturationDRIRDRRDRR3、初始磁化率、初始磁化率 iRiwiDR 過(guò)程對(duì)具有高 的軟磁材料 .iRiWi 對(duì)高頻鐵氧體, iRiKMsiR2ii4、高場(chǎng)磁化曲線、高場(chǎng)磁化曲線, 趨近飽和律趨近飽和律高場(chǎng)磁化曲線包含RDWD和RDR的末尾過(guò)程, 以及順行磁化部分. （1） 趨近飽和律 . HHaHaMMps 2211i比較 的理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 可以判斷 的機(jī)理. a. 極高場(chǎng)極高場(chǎng) HMMpssM0Hp ， 可外推至 獲得. 可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定. b. 較高場(chǎng)較高場(chǎng)or 11HaMMs1aMMMM

9、HMssc. 中等高場(chǎng)中等高場(chǎng) , 122HaMMsMs 和 a2 可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定d. 利用計(jì)算機(jī)對(duì)高場(chǎng)磁化曲線擬合利用計(jì)算機(jī)對(duì)高場(chǎng)磁化曲線擬合, 可確定可確定a1, a2, p 和和 MS .( 2 ) 的來(lái)源. DR過(guò)程的最后階段.22Ha 當(dāng) 很小時(shí) , sin0sKHMEE0EEEiKsLEEHMLsin 當(dāng)H沿一般方向時(shí) 0EEK僅當(dāng) 時(shí) 趨近于0 H 2121cos2HbMMMMsss222sKMEEb對(duì)立方晶體的無(wú)織構(gòu)多晶材料 21112100222212122322535005811551610581KKKKMbas 如果 , Ki 可由 得到. 此外, 的確定也可以用于研究?jī)?nèi)應(yīng)

10、力21, KKis2a2a.在多晶體中可通過(guò) 曲線觀察到. 0KEsHsHHdHMdnn( 3 ) 奇點(diǎn)檢測(cè) 當(dāng)H沿晶體對(duì)稱(chēng)軸時(shí), . 存在有限的飽和場(chǎng) .樣品磁化曲線在 處出現(xiàn)奇點(diǎn). 飽和場(chǎng)或各向異性場(chǎng)可由此精確測(cè)定HdHMd22對(duì)單軸晶體的 RE-TM 合金.( 4 ) 項(xiàng) . DWD的最后部分.1a 來(lái)源于缺陷 : 內(nèi)應(yīng)力, 位錯(cuò), 雜質(zhì)等, 這些因素使得飽和磁化難于達(dá)到. 1a( 5 ) , 鐵磁態(tài)中的順磁磁化率.HpHTp自旋波理論: 對(duì)巡游鐵磁模型 00 p. When , .0T0pdLvvsdpaulip,局域模型.6-3 反磁化過(guò)程1. 反磁化的兩種過(guò)程和矯頑力的三種機(jī)理(1

11、)兩種過(guò)程a. DR: RDR 和IRDR. b. DWD: 反向疇成核, RDWD 和 IRDWD. (2)磁化反轉(zhuǎn)及矯頑力的三個(gè)關(guān)鍵機(jī)制a.H0R of IDR, HC=H0R, 對(duì)單疇材料.b.Hn, 反向疇成核場(chǎng).c.H0W : IRDWD的臨界場(chǎng).d.If Hn H0, HC= Hn. If H0 Hn, HC= H0.2. 單疇顆粒的DR及其HCEK為各種各向異性能對(duì)單軸各向異性: 磁晶各向異性能, 磁彈性能以及形狀各向異性能等.( 1 ) 均勻轉(zhuǎn)動(dòng)均勻轉(zhuǎn)動(dòng), 0)(HKEEEcos)(sin002sHMKEor ,1uKK or , 23s2)(21sLSMNN 0ddE0sin

12、)(2sin00sHMKcossMM 對(duì)單軸各向異性 (磁晶各向異性能 or/and 磁彈性能 or/and 形狀各向異性能)a.特殊情況, 000sincossin20sHMKE0)cos2(sin0sHMK Solution 1:, 0sin, 0cos2cos2022sHMKdEd when ,201scMKHH0 when ,cHH is min. is energy min. Solution 2:KHMs2cos0,or ,220KHMMs1cosKKMHdEds22222022 when sMKH020 EMaxE when sMKH02, 0 EscMkH02sRMMsMMcH

13、cHHl 一般情況 , 005磁化反轉(zhuǎn) : DR+IRDR. 和 隨 增加而減小 當(dāng) 時(shí), 隨 增加而減小 當(dāng) 時(shí), 隨 增加而增加, 但 在減小RMcH00H4000H040cH20, 0cH,20ssMKH ,0RMc.對(duì)取向混亂的單軸的單疇顆粒集合體,2479. 00scMKHsRMM5 . 0,64. 001scMKHsRMM832. 0對(duì)混亂取向的三軸單疇顆粒集合體無(wú)回線.d. 結(jié)論 單軸的單疇顆粒具有高的HC , 可達(dá) . 較大的K可導(dǎo)致較高的HC. 具有最高HC的為有高度織構(gòu)的集合體,其易軸與H平行. 一個(gè)單疇永磁體需要高的單軸各向異性, 高的TC 及室溫下高的Ms. sMK2(

14、 2 ) 非均勻轉(zhuǎn)動(dòng)非均勻轉(zhuǎn)動(dòng) 細(xì)長(zhǎng)單疇顆粒中的非均勻IDR具有較小的 .cHa 均勻DR a 球鏈模型的均勻轉(zhuǎn)動(dòng).b. 球鏈模型的扭旋式. 退磁能減小.b. 橢球體中的扭旋式轉(zhuǎn)動(dòng). 退磁能降低, 交換能增加.c.橢球體中的渦旋式轉(zhuǎn)動(dòng). 退磁能降低, 交換能增加.非均勻DR過(guò)程導(dǎo)致的Hc依賴(lài)于顆粒尺寸.sccMHh20RRr sMAR2/ 10對(duì)無(wú)限長(zhǎng)圓柱,有( 3 ) Hc 對(duì)顆粒尺寸的依賴(lài)關(guān)系對(duì)顆粒尺寸的依賴(lài)關(guān)系 多疇, M通過(guò)IRDWD反轉(zhuǎn), HC相對(duì)較低, 缺陷可增加HC 單疇 , , 非均勻轉(zhuǎn)動(dòng). :critDD critcritDDdcHD ,:critDD ,thdD ,D,cH

15、熱激發(fā)有助于M反轉(zhuǎn).,spdD 0cH23)(1DdHHspcoc當(dāng) critthdDd均勻轉(zhuǎn)動(dòng), HC達(dá)極大值.( 4 ) 超順磁性超順磁性 .KVU 當(dāng)V很小時(shí), 熱運(yùn)動(dòng)能kT接近于KV,kT可能Ms在易磁化軸不同方向的變化, 提供磁化反轉(zhuǎn)的可能性, 和正常的順磁性類(lèi)似, 但單疇顆粒的磁矩為MsV, 遠(yuǎn)大于順磁行為的原子磁矩. 剩磁的弛豫時(shí)間一個(gè)體積為V的單軸各向異性的單疇顆粒的勢(shì)壘為,1kTKVef tRReMtM0)( :磁化反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)頻率fHz. 10102109sKMKHf對(duì)單疇顆粒, 若 , 在,以及 時(shí), , 若 ,36/10cmergK KT300nmD4 . 3sec101n

16、mD4 . 4sec108spD , and ,spDD0RM0cH Dsp 依賴(lài)于溫度T, 若測(cè)量時(shí)間為sec,100阻塞溫度.25kTKV .25kKVTB 對(duì) , Fe: ; Co: KTB300nmDsp5 .12.4nmDsp 與順磁性類(lèi)似, 單疇顆粒集合的磁化曲線可由下式給出 LCothMMs1kTHVMs注意單疇顆粒的磁矩MsV遠(yuǎn)大于原子磁矩3. 疇壁過(guò)程的磁化反轉(zhuǎn)疇壁過(guò)程的磁化反轉(zhuǎn) ( 1 ) 理想飽和理想飽和: 無(wú)DW. 因此 反轉(zhuǎn)需要sMa.出現(xiàn)反向磁化疇)(nHH b. IRDWD , 0HH c. When , ; When , ; 如何區(qū)分兩種情況? 比較初始 曲線與

17、磁滯回線.0HHnncHH 0HHn0 HHcHM Hn: 成核場(chǎng)成核型釘扎型比較初始磁化曲線與磁滯回線0HHn0HHn( 2 ) 成核場(chǎng)成核場(chǎng)KnHH WnHH00nHa.在反磁化核中Ms反轉(zhuǎn)180o. 對(duì)理想晶體,應(yīng)有 在實(shí)驗(yàn)上 , . 為什么 ?,20snMKHwssnHMMKH02snMKH02為何 ?甚至 及 ? b. 解釋來(lái)源于缺陷 () 缺陷處小的各向異性場(chǎng)KsMK02() 局域退磁場(chǎng) MNLHeffM() 多晶中晶粒易磁化方向與外場(chǎng)不一致 ,20sMK.20KsMK在實(shí)際材料中的成核場(chǎng)seffpksnMNMKH02nH 可以小于平均的 !20sMK0nH 可能 , 成核現(xiàn)象出現(xiàn)

18、在第二象限.0nH甚至 , 成核出現(xiàn)在第一象限.4 . 剩磁及磁滯回線形狀剩磁及磁滯回線形狀MMMsR當(dāng)外場(chǎng)從Hs降到0時(shí), M從MS降到MRa. 設(shè) 在均勻外場(chǎng)下,cossMM : H與最近的易磁化軸的夾角(1) 剩磁剩磁( i ) 對(duì)簡(jiǎn)單單軸各向異性單晶或高織構(gòu)多晶, 及強(qiáng)感生各向異性材料當(dāng) , . ./ aeH; 1SRMM.aeH0SRMM, 0nH( ii ) 非織構(gòu)多晶 單軸晶體: 如Co, BaM, RE-TM.鐵型晶體 : 鎳型晶體 : 內(nèi)應(yīng)力可能導(dǎo)致降低 ,21dsincos20SRMM,831. 0cosSRMM.866. 0SRMM.SRMM0nH.SRMMb. 極大降低

19、極大降低 ( 2 ) 磁滯回線形狀磁滯回線形狀. 0RMc. 立方對(duì)稱(chēng)性: 較為復(fù)雜.d. 多晶體: 平均效應(yīng), 依賴(lài)于織構(gòu)情況.e. 無(wú)外加場(chǎng)退火, 細(xì)腰型回線.a. 單軸各向異性: 磁場(chǎng)或應(yīng)力退火, 當(dāng)He.a., HnHw00, 方形回線 MRMs. 當(dāng) He.a., 回線傾向于直線,b. 織構(gòu)材料. 與上類(lèi)似i. 單疇顆粒及納米線當(dāng)H / e.a時(shí),矩形回線, Hc=HK. Hc隨角度偏離而減小. 當(dāng)He.ae.a時(shí)時(shí), ,回線基本為直線,H Hs s=H=HK K. .當(dāng)測(cè)量方向稍偏離法線方向時(shí), ,回線具有一較小的Hc 及較模糊的Hs. Hc隨角度偏離而增加.e. 顆粒及線ii.

20、大顆粒及線 如果M通過(guò)疇壁位移反轉(zhuǎn), 回線形狀可能依賴(lài)于不同因素有各種各樣. 如果MR異常小, Hn 可能為負(fù)值.6 -4. 固體缺陷及對(duì)技術(shù)磁化影響固體缺陷及對(duì)技術(shù)磁化影響1. 缺陷及與磁化的相互作用 ( 1 ) 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 : 原子空位, 雜質(zhì)原子(替代型及空隙型 ) 線缺陷線缺陷: 位錯(cuò) ; 面缺陷面缺陷 : 晶界 , 表面 , 層錯(cuò) , 反相疇界面, 巨觀缺陷巨觀缺陷: (沉淀物 , 空洞, 縫隙).( 2 ) 與磁化的相互作用與磁化的相互作用 相關(guān)能量 , , , , and exEKEEME.HE兩類(lèi)相互作用.a. 長(zhǎng)程作用長(zhǎng)程作用.(i) 應(yīng)力場(chǎng) : 通過(guò)磁彈性相互作用 . 對(duì)

21、直線位錯(cuò) , . 位錯(cuò)偶極子 , . 點(diǎn)缺陷應(yīng)力場(chǎng) , .r121r31r(ii) 局部退磁場(chǎng)(散磁場(chǎng)), 局域且非均勻. b. 短程作用短程作用. 在點(diǎn)缺陷,層錯(cuò)及面缺陷, 在缺陷位置局部 , , 發(fā)生局域變化.c.對(duì)軟磁材料, 疇壁較寬 , 長(zhǎng)程作用較為重要,短程作用常可略去. d. 非常硬的磁性材料(如RE+TM合金). 具有較高的K及較窄的疇壁. 短程作用更為重要AKsnm102. 早期的模型早期的模型, 內(nèi)應(yīng)力和摻雜理論內(nèi)應(yīng)力和摻雜理論( 1 ) 內(nèi)應(yīng)力理論內(nèi)應(yīng)力理論. 描述內(nèi)應(yīng)力起伏對(duì)疇壁移動(dòng)的阻滯作用.a.低彌散度內(nèi)應(yīng)力低彌散度內(nèi)應(yīng)力 (i) 內(nèi)應(yīng)力不變號(hào),但強(qiáng)度有起伏 . l,

22、180 DWForbkxAas)(23dxdpHMpisecos20,2sin2)(00lxx l: 波長(zhǎng) ,:20 振幅.當(dāng)H=0時(shí), 180DW出現(xiàn)在能量極小處 . 0dxddxdpHMxis/cos20DxHMsi1cos2cos2/max0siMpH DlMxssi1cos3402022lMHss000cos43l(ii) 符號(hào)變化的內(nèi)應(yīng)力起伏. DW. , DW 出現(xiàn)在 .o90lxsin00DlMxss1cos34200220b. 高彌散度內(nèi)應(yīng)力高彌散度內(nèi)應(yīng)力 . )(lo90020143xchls000cos3 . 0lMHss0066. 0 x釘扎.c.結(jié)論結(jié)論. , ) i

23、(2siMD1 , 10s , cos ) ii (2i,20l,1 ) iii (0iH. ) (ivl: 最大的阻滯效應(yīng), 低 i, 高0H,or 02l( 2 ) 摻雜理論摻雜理論a. 三種可能影響三種可能影響 .(i) DW中穿洞, 改變DW的面積及能量 .(ii) 出現(xiàn)磁荷分布,退磁能隨疇壁位置改變.(iii) 出現(xiàn)次級(jí)疇 b.兩種DWD(i) 平面DW.(ii) 彎曲 DW.b. 低彌散度摻雜， (i) 球狀摻雜顆粒, 直徑為d , 間距為l的簡(jiǎn)立方分布. 180 平面DW. 當(dāng)平面DW通過(guò)摻雜且離球心為x時(shí), 一個(gè)單胞上DW面積為d, 4222xdls2221cos2lxdxds

24、lpHMpise32022232cos621dKMsi36ld, 摻雜體積分?jǐn)?shù).,cos6232320dMKHsd(ii) 片狀摻雜 spMcH20c.高彌散度摻雜高彌散度摻雜d,2602230 xchKld,cos61232202232dKMsid320320cos639dMKHs最大效應(yīng)發(fā)生在 d(3) 彌散退磁場(chǎng)理論彌散退磁場(chǎng)理論不均勻應(yīng)力及摻雜造成體磁荷分布和彌散的退磁場(chǎng)不均勻應(yīng)力及摻雜造成體磁荷分布和彌散的退磁場(chǎng). 能量依賴(lài)于疇壁的位置及疇壁位移.內(nèi)應(yīng)力: 21206 . 4log39. 105. 1isssisMMH: 不均勻應(yīng)力影響區(qū)域的體積分?jǐn)?shù).摻雜 : 21202log213

25、9. 02KMMKHss: 摻雜的體積分?jǐn)?shù).)K High ( 3601 . 2 :Fe0HHc) high ( 97330 : Nis0HHc3. 缺陷與磁化相互作用的精確理論缺陷與磁化相互作用的精確理論 ( 1 ) 位錯(cuò)位錯(cuò)位錯(cuò)與磁化間相互作用主要通過(guò)磁彈性效應(yīng).a. 位錯(cuò)位錯(cuò)疇壁疇壁(i) 基本計(jì)算. 疇壁能在位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)中變化，受力pw. 相應(yīng)的，位錯(cuò)處于疇壁的應(yīng)力場(chǎng)中，受到作用力pd.wMdpbsdp ds : 位錯(cuò)包圍面積的面積元.: 疇壁產(chǎn)生的應(yīng)力張量.M: Bergers矢量. b由Stokes定理 bl dpMddl : 位錯(cuò)線元.基于上式方程, 位錯(cuò)對(duì)DWD產(chǎn)生阻滯力， 和

26、能由之計(jì)算得到。icH(ii) 兩類(lèi)DW. a.第一類(lèi), 如180oDW, 應(yīng)力基本局限在疇壁內(nèi). 僅當(dāng)疇壁穿過(guò)位錯(cuò)時(shí)相互作用才存在.因此180oDW易于移動(dòng).b. 第二類(lèi), 如90oDW, 應(yīng)力延伸到疇壁之外，較長(zhǎng)程. 這類(lèi)疇壁與晶體中所有位錯(cuò)均有相互作用. 因此90DW難于移動(dòng),需要較高磁場(chǎng).b. 位錯(cuò)及其他局部缺陷對(duì)均勻磁化的影響位錯(cuò)及其他局部缺陷對(duì)均勻磁化的影響. () 分布在疇內(nèi)或整個(gè)晶體內(nèi)的均勻磁化在位錯(cuò)及其他缺陷鄰近可能受到擾動(dòng)（由于磁彈性作用）. 局域磁化的非均勻可由下式求得0MHkexEEEEE() 交換長(zhǎng)度 在位錯(cuò)或其他缺陷中心處的磁化偏離由易磁化方向或高場(chǎng)下的磁化方向決定

27、的平均方向. 交換作用阻止Ms方向的突變，使得磁化方向在一定的擴(kuò)展區(qū)域內(nèi)逐漸變化（類(lèi)似疇壁）。交換長(zhǎng)度描述缺陷鄰近非均勻的范圍.sMexlsM212sHHMAl高場(chǎng)近飽和區(qū)的交換長(zhǎng)度.21KAlK疇的交換長(zhǎng)度（磁晶各向異性）. 2122sMMAl考慮到磁化偏離能量的交換長(zhǎng)度. ( 2 ) 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 異質(zhì)原子, 空穴及微小雜質(zhì)等a.異質(zhì)原子的局域作用能fffiifiiffSLSiLSSJE2212/1500/ )(/ )(1exfexkfksaaaaMH導(dǎo)致 A, K, Ms 等的變化.( 3 ) 面缺陷面缺陷a. 晶界,表面,堆垛層錯(cuò),反相界, 片狀脫溶體.b. 與疇壁相互作用的計(jì)算. 設(shè)

28、面缺陷厚度為D.12xxDD2211,xxdxHMKdxdAisiicossin022當(dāng) 時(shí), 疇壁的能量可以被分成三個(gè)部分,.3,2,1i 每個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行變分處理.0sincossin22 siiHMKA在不同區(qū)域：,31AAA,31KKK,2AAKK2邊界條件: 00dxd0dxd在區(qū)域間邊界處 .constdxdAiEuler方程:12KKAADMKHs00依據(jù)=min.條件, 可求得 和 隨H而變化, 即疇壁位置隨H而移動(dòng). 最大的H為注意缺陷引起的疇壁中 分布的變化.虛線為未受缺陷擾動(dòng)的自旋分布. 實(shí)線為缺陷影響示意. ( 4 ) 缺陷與反磁化疇成核場(chǎng)缺陷與反磁化疇成核場(chǎng) a.各種缺

29、陷阻止疇壁移動(dòng)并且導(dǎo)致高場(chǎng)下難于飽和。另一方面, 缺陷可幫助反向疇成核 降低成核場(chǎng). 沒(méi)有被強(qiáng)場(chǎng)完全去除的在缺陷處的殘留磁疇可能是反向疇的潛在成核位置b. 空泡、非磁性摻雜以及脫溶體等可能成為高M(jìn)s材料反向疇的核.(i) 具有矩形回線的環(huán)狀permivar合金樣品.表面刻痕可降低Hc 虛線: 正常測(cè)量實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù) 實(shí)線: 迅速將反向場(chǎng)降低至適當(dāng)值, 反磁化仍可繼續(xù)進(jìn)行在cHH 0(ii) 下圖顯示了隨H從 在第一象限內(nèi)降低時(shí), 硅鋼晶體缺陷附近釘狀疇的觀測(cè)情況. 殘留的釘狀疇(90o)隨H降低逐漸長(zhǎng)大并產(chǎn)生一個(gè)180o的反轉(zhuǎn)疇.sHH c. 面缺陷對(duì)成核效應(yīng)的更多影響面缺陷對(duì)成核效應(yīng)的更多影響() 晶界上的劍狀疇 晶界上一個(gè)劍狀疇的能量變化coscos22122nppssMNMEEVHMVNMsDEEE2D: 產(chǎn)生劍狀疇的晶界面積ME 和