文档介绍：磁晶各向异性与磁致伸缩
一、磁晶各向异性
三、磁晶各向异性的机理
二、磁晶各向异性常数的测量方法
四、磁致伸缩
五、磁致伸缩的机理
六、磁致伸缩的测量方法
七、感生磁各向异性
八、非晶态
D磁性物理基础
序言:在磁性物质中,自发磁化主要来源于自旋间的交换作用,这种交换作用本质上是各向同性的,如果没有附加的相互作用存在,在晶体中,自发磁化强度可以指向任意方向而不改变体系的内能。实际上在磁性材料中,自发磁化强度总是处于一个或几个特定方向,该方向称为易轴。当施加外场时,磁化强度才能从易轴方向转出,此现象称为磁晶各向异性。
一、磁晶各向异性
[100]
[110]
[111]
立方晶系各向异性能可用磁化强度矢量相对于三个立方边的方向余弦(1,2,3)耒表示。在该类晶体中,由于高对称性存在很多等效方向,沿着这些方向磁化时,磁晶各向异性能的数值相等。从图中看到,在位于八分之一单位球上的点A1、A2、B1、B2、C1、C2所表示的方向上,各向异性能数值均相等。由于立方晶体的高对称性,各向异性能可用一个简单的方法耒表示:将各向异性能用含1,2,3( 方向余弦)的多项式展开。因为磁化强度矢量对任何一个i改变符号后均与原来的等效,表达或中含i的奇数次幂的项必然为0。
又由于任意两个i互相交换,表达式也必须不变,所以对任何l、m、n的组合及任何i、j、k的交换,i2lj2mk2n形式的项的系数必须相等。因此,第一项12+22+32=1 。因此EA可表示为
1、立方晶系的磁晶各向异性
:
[100]:1=1,2=0,3=0 EA=0
[110]: EA=K1/4
[111]: EA=K1/3+K2/27
Fe: K1=-3
K2=--3
Ni: K1=--3
K2=--3
K1,K2分别为磁晶各向异性常数,求几个特征方向的各向异性能,
x
y
z

Is(123)
[001]
[110]
[111]

立方晶系各向异性
K1 , K2
( 110 ):
易磁化方向<100> <110> <111>
各向异性能 0
各向异性场HA
( 100 ) : -2K1/Is
在不施加外磁场时,磁化强度的方向处在易磁化轴方向上,因此相当于在易磁化轴方向上有一个等效磁场HA。
图中看到当[100]方向为易磁化轴和[111]方向为易磁化轴的各向异性能的空间分布状况。
x
y
z


Is
当从z轴转出角,由于z轴是易磁化轴,等效一个磁场HA,这样就产生一个转矩
1,2,3用,耒表示,并代入EA,,用上式求HA
a.<100>易轴
B. 磁晶各向异性场:
K: Jm-3 (m--2 )
Is: T (--1 )
K/Is = Am-1
K1>0; K2=0
K10; K2=0
[100]易轴
[111]易轴
b.<110>易轴:磁化强度的有利转动晶面分别是(100)和(110)面
<011>
( 1 )在(100)面上,Is转动求HA
得到
z
( 2 )在(110)面上,I s从HA转出角,用转矩求HA
HA
x
y
Is

<110>
x
y
z
HA
Is
( 100 )

C. <111>为易轴:
2、六角晶系的磁晶各向异性
x
y
y
w

C面
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
+2/6
六角晶系的特点是在c面有六次对称轴,与+2n/6,(n=0、1、2…..)的方向体系的能量是相同的。用,替代1,2,3 ,计算磁晶各向异性能
x
y
z
HA
Is

<111>

A、磁晶各向异性能
z
x
y
w


C轴
C面
Is
Co: Ku1=-3
Ku2=-3
通常四次方项作为近似就足够了,因此
B、磁晶各向异性场:
得到:
b. c面为易磁化面时:
c. 易锥面时
a. C轴为易磁化轴,用同样的处理方法
Ku1,Ku2
易磁化方向
0:与C轴夹角
0=0 0=/2
C轴, 
C面, ⊥
园锥面,
sin0=(-Ku1/2Ku2)1/2
EA 0 Ku1+Ku2 -Ku12/4Ku2
Ku1>0 Ku2<0
Ku1+Ku2>0 Ku1+Ku2<0 Ku1+2Ku2<0 Ku1+2Ku2>0
各向异