磁各向异性发表评论(0)编辑词条

　　磁各向异性  (magnetic anisotropy) 

　　相对于物体中一个给定的参考系，在不同方向上物体具有不同磁性的现象。磁各向异性对磁性合金的技术磁化特性(如磁导率、矫顽力等)有很大影响，因而是重要的基本磁性之-。磁各向异性的产生是由于原子或离子的磁矩直接或间接地与晶格相耦合引起的，它与构成磁性物体的磁离子的电子状态密切关联。铁磁性物体的内能随其自发磁化方向的改变而变化。一个无应力的球形铁磁体沿某-方向由磁中性状态磁化到饱和时，单位体积所需要的能量称该方向的磁各向异性能。当无外磁场时，自发磁化指向内能最低的方向，即磁各向异性能最低的方向，称易磁化方向(轴)。磁各向异性能最高的方向称难磁化方向(轴)。通常将与易磁化方向的能量差值定为该方向的磁各向异性能。其单位为J/ m3。

　　磁各向异性主要包括磁晶各向异性、应力磁各向异性、形状磁各向异性、感生磁备向异性和交换磁各向异性。

　　(1)磁晶各向异性。指磁性单晶体，由于晶体结构上的各向异性所产生的磁各向异性，又称晶体磁各向异性。在晶体中，原子或离子的有规则排列，造成空间周期变化的不均匀静电场，它对原子中电子的运动产生很大影响。晶体中原子磁矩主要来自它的电子自旋的总磁矩，电子的自旋与电子的轨道运动是耦合着的，而邻近原子的电子轨道之间还有交换相互作用，这些运动随原子磁矩在晶格中取向不同而有很大差别，这就是产生磁晶各向异性的原因。通常用磁晶各向异性常数K表示磁性体磁各向异性的强弱，它与磁性体难磁化方向(轴)的磁各向异性能成正比，磁晶各向异性能可用数学式表述出来。对立方晶系，磁晶各向异性能Ek为

　　
　　式中K1和K2为磁晶各向异性常数；αi表示饱和磁化强度Ms相对于三个立方轴的方向余弦。对六角晶系，Ek=Ku1sin2θ+Ku2sin4θ，θ为Ms与[0001]方向之间的夹角。六角晶体的易磁化方向平行于[0001]轴，那么易磁化轴就只有-个，称单轴晶体或单轴各向异性。那么Ku1和Ku2是G值。如果易磁化方向处于(0001)平面，即与六角轴[0001]垂直的平面内，称平面各向异性，此时Ku1和Ku2为负值。

　　(2)应力磁各向异性。由于磁弹性耦合，磁性合金中应力通过磁致伸缩效应所产生的磁各向异性。应力磁各向异性的数学表达式为，式中λs为磁饱和时的磁致伸缩系数；σ为应力强度，Pa；θ为磁化方向偏离应力方向的夹角。

　　

　　(3)形状磁各向异性。磁性体的形状为非球形对称时，由于各方向的自退磁不同而产生的磁各向异性。

　　(4)感生磁各向异性。由于外部原因所引起的-种永久性或暂时性的磁各向异性。许多磁性合金，在应力或磁场中热处理能产生应力热处理或磁场热处理的感生各向异性。即使在无外部应力或无外磁场作用下热处理时，也可获得在磁畴及畴壁中自发磁化条件下的感生各向异性。磁性合金经冷加工产生滑移，能产生-种单轴的轧制感生磁各向异性。磁性合金在强电子、质子或中子辐照下，也会产生辐照感生磁各向异性。某些薄膜磁性材料在磁场或某种特殊环境下生长，可以获得薄膜生长感生各向异性。磁性合金的感生磁各向异性，可以用原子对的方向有序理论得到合理解释。

　　(5)交换磁各向异性。当材料中存在铁磁-反铁磁(或亚铁磁)性界面时，由于界面原子间的交换耦合，使铁磁体附加-单“向”的各向异性，而导致材料有不对称的磁滞回线，两侧的矫顽力不相等。在具有钴-氧化钴界面的微粒及铁锰磷硼铝非晶态合金中均发现这种各向异性。