磁致伸缩原理.ppt

铁磁性物质的形状在磁化过程中发生形变的現象，叫磁致伸缩。由磁致伸缩导致的形变l/l一般比较小，其范围在10-510-6之间。虽然磁致伸缩引起的形变比较小，但它在控制磁畴结构和技术磁化过程中，仍是一个很重要的因素。在磁场比较小时，畴壁位移完成，但是磁化强度方向仍然在易轴C方向，因而没有磁致伸长。在高磁场下，磁化强度向外场方向转动，此时伸长量变化第二种情况，900和1800壁移同时进行，则实验结果：<111>方向磁化，磁致伸缩为负值，因此符号和大小均依赖于磁化强度的晶体学方向，称为各向异性磁致伸缩(anisotropicmagnetostriction)。沿<110>方向磁化实验结果，在磁化过程初期，由900壁移导致一个轻微的正的伸长，而在随后的转动磁化过程中，观察到相当大的一个收缩。用100和111给出磁致伸缩公式若使z-轴平行六角晶体的C-轴，则沿C-轴的形变量为其中r是原子间距。如果相互作用能为r的函数，则当自发磁化强度产生时，晶格会发生形变，因为该相互作用将根据原子间结合键(二原子间的连线)方向的不同，不同程度的改变键长。第一项，g(r)为交换作用项，对线性磁致伸缩没有贡献。但是此项在体积磁致伸缩中，起着重要的作用。令(1,2,3)为磁畴磁化强度的方向余弦，(1,2,3)为结合键的方向余弦,其中求平衡条件：在(1,2,3)方向覌察到的伸长量为由于两原子间的交换相互作用与原子间距离有关，交换积分J与d/ra的关系是Slater-Bethe曲线。若居里温度以上原子间距离为d1，当冷至居里温度以下，距离仍为d1交换积分为J1，若距离增至d2则交换积分为J2(J2>J1)，交换积分愈大则交换能小，,由于系统在变化过程中总是要求自由能极小,系统处于稳定态。因此原子间距离不会保持在d1，必须变为d2，因而晶体尺寸变大。当铁磁晶体受外应力作用或其内部本耒存在着内应力(在制备过程中，由高温降低下耒，一般总有内应力存在)。设应力的方向(以三个立方晶轴为座标系)为(1,2,3),强度为。从弹性力学可知应力张量为ij=ij,由应力所产生的应变张量为eij。总应变张量为eij=eij0+eij(eij0是前面讨论的应变张量)。因此晶体自由能中应加上应力能磁致伸缩测量与贴应变片的样品表面是什么晶面和粘贴方向是什么晶轴有关，只有选择特定晶面和晶轴才能得到所需要的磁致伸缩常数。以立方晶系为例Fe-Ti单晶的磁矩、磁晶各向异性和磁致伸缩