软磁合金及相关物理专题研究

1 铁磁学基础 1

1.1 磁学量的定义和单位 1

1.1.1 磁极 1

1.1.2 磁场 1

1.1.3 磁矩和磁偶极矩 2

1.1.4 磁化强度和磁极化强度 2

1.1.5 磁感应强度 3

1.1.6 磁化率和磁导率 4

1.1.7 磁化曲线和磁滞回线 4

1.1.8 磁学量的单位 6

1.2 物质的磁性 18

1.2.1 原子的磁性 18

1.2.2 抗磁性 19

1.2.3 物质的顺磁性 20

1.2.4 物质的铁磁性 21

1.2.5 反铁磁性 23

1.2.6 亚铁磁性 25

1.2.7 磁性分类总结 25

1.3 磁体的能量和有关的基本现象 26

1.3.1 磁体在外磁场中的能量 26

1.3.2 退磁场和退磁场能量 27

1.3.3 磁各向异性和各向异性能 29

1.3.4 磁致伸缩和磁弹性能 32

1.4 铁磁畴 33

1.4.1 磁畴和畴壁的形成 33

1.4.2 畴壁类型和畴壁结构 34

1.4.3 畴壁能量与厚度 34

1.4.4 磁畴观察和磁壁结构 35

1.4.5 单畴粒子 36

1.5 技术磁化 37

1.5.1 两种磁化方式 37

1.5.2 在弱磁场中的磁化 38

1.5.3 中等磁场中的磁化 41

1.5.4 高磁场中的磁化 41

1.5.5 剩余磁化 42

1.5.6 矫顽力 44

1.5.7 在交变磁场中的磁化 49

本章参考文献 55

2 晶态软磁合金 56

2.1 概述 56

2.2 影响软磁合金性能的冶金和物理因素 56

2.2.1 杂质（纯净度） 56

2.2.2 合金化 57

2.2.3 晶体织构 57

2.2.4 有序转变 58

2.2.5 磁退火 58

2.2.6 弹性应力 61

2.2.7 塑性变形 61

2.3 电工纯铁 62

2.3.1 纯铁的物理性质 62

2.3.2 纯铁的磁性 64

2.3.3 工业纯铁中的杂质及其对磁性的影响 65

2.3.4 电工纯铁及低碳电工钢的制备 67

2.4 Fe-Si合金 69

2.4.1 Fe-Si合金的相图 69

2.4.2 Fe-Si合金的物理性质 70

2.4.3 硅钢片的发展 73

2.4.4 无取向硅钢片 73

2.4.5 取向硅钢片 75

2.5 Fe-Ni软磁合金 78

2.5.1 概况 78

2.5.2 二元Fe-Ni合金 79

2.5.3 多元Fe-Ni合金 84

2.6 Fe-Al合金 90

2.6.1 概况 90

2.6.2 结构 90

2.6.3 物理性能和磁性 90

2.6.4 铁铝软磁合金材料 92

2.7 Fe-Co合金 95

2.7.1 二元Fe-Co合金的结构和磁性 95

2.7.2 第三合金元素在Fe-Co软磁材料中所起的作用 97

2.7.3 Fe-Co合金材料 100

本章参考文献 102

3 非晶软磁合金 104

3.1 概述 104

本节参考文献 104

3.2 非晶态合金的结构、形成和制备 105

3.2.1 非晶态合金的结构 105

3.2.2 非晶态合金的形成和制备 107

3.2.3 非晶态合金的晶化、结构弛豫、短程有序和磁性稳定性 109

本节参考文献 111

3.3 非晶态合金的磁性 112

3.3.1 原子磁矩 112

3.3.2 磁性和温度关系 115

3.3.3 磁致伸缩 117

3.3.4 磁各向异性 118

3.3.5 非晶态软磁合金材料 119

本节参考文献 122

3.4 非晶态合金在工业中的应用 123

3.4.1 非晶态合金特性的利用 124

3.4.2 应用 125

3.4.3 展望 128

本节参考文献 129

4 纳米晶软磁材料 131

4.1 概述 131

4.1.1 少量微晶析出对非晶合金磁性的影响 132

4.1.2 纳米晶软磁合金的发现及其磁特性 133

4.1.3 纳米晶软磁材料的结构和磁相互作用 135

本节参考文献 137

4.2 Fe-Cu-M-Si-B纳米晶软磁合金的基础研究 138

4.2.1 显微组织和化学组成 138

4.2.2 晶化和元素的作用 140

4.2.3 磁畴结构 143

4.2.4 磁各向异性 145

4.2.5 磁致伸缩 147

4.2.6 磁性优化的新条件 147

4.2.7 小结 149

本节参考文献 149

4.3 Fe-M-B纳米晶软磁合金 151

4.3.1 概述 151

4.3.2 Fe-M-B合金的结构和磁性 151

4.3.3 Fe-Zr-B-Cu及Fe-Nb-Zr-B-Cu合金 153

本节参考文献 155

4.4 铁基纳米晶合金中晶间非晶相的研究 155

4.4.1 化学组成 155

4.4.2 磁化强度 158

4.4.3 居里温度 158

本节参考文献 162

4.5 纳米晶软磁材料的应用及新材料的发展 162

4.5.1 应用简述 162

4.5.2 Fe-Cu-M-Si-B纳米软磁材料的改进 163

4.5.3 非晶及纳米晶薄膜材料 164

本节参考文献 164

5 软磁合金的物理问题专题 165

5.1 Fe-Ni基高磁导合金的最佳成分计算 165

5.1.1 Enoch和Fudge关于Fe-Ni高磁导合金的磁性原子比理论 165

5.1.2 铁磁性原子比理论所计算的最佳成分和实验结果的比较 166

5.1.3 讨论 169

本节参考文献 170

5.2 初始磁导率的上限和计算磁导率的经验公式 171

5.2.1 磁导率的上限 171

5.2.2 同时计及掺杂和应力作用时磁导率公式的组合方式 175

5.2.3 初始导磁率的经验公式 178

5.2.4 小结 184

本节参考文献 184

5.3 磁场退火感生磁各向异性动力学 185

5.3.1 引言 185

5.3.2 Luborsky和Chambron等的工作 185

5.3.3 感生磁各向异性弛豫过程的数学描述 187

5.3.4 感生磁各向异性再取向动力学的实验规律 190

5.3.5 旋转磁场退火 197

本节参考文献 207

5.4 非晶态合金的磁性稳定性 208

5.4.1 磁性稳定性 208

5.4.2 总结 214

本节参考文献 215

5.5 电化学充氢对非晶态合金磁性能的影响 216

5.5.1 引言 216

5.5.2 实验和结果分析 218

5.5.3 结论 222

本节参考文献 222

5.6 纳米晶软磁合金中有效磁各向异性的测定和讨论 223

5.6.1 引言 223

5.6.2 实验原理 224

5.6.3 实验方法 226

5.6.4 实验结果 227

5.6.5 讨论 228

本节参考文献 229

5.7 纳米晶软磁合金中晶间非晶相的化学组成研究 230

5.7.1 前言 230

5.7.2 Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶合金晶间非晶相的化学组成计算 231

5.7.3 Fe89Zr7B4纳米晶软磁合金中晶间非晶相的化学成分计算 234

本节附注 235

本节参考文献 236

5.8 纳米晶软磁合金Fe-Cu-Nb-Si-B及Fe-Zr-B的磁分析 236

5.8.1 引言 236

5.8.2 从示意图说明求合金中两相的质量分数方法 237

5.8.3 小结 245

本节参考文献 246

5.9 纳米晶软磁合金中的磁致伸缩问题 246

5.9.1 Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶软磁合金的λs趋近于零问题 246

5.9.2 Fe-M-B纳米晶软磁合金的λs趋近于零问题 247

5.9.3 小结 248

本节参考文献 248

5.10 纳米晶软磁合金的磁导率与温度关系、霍普金生（Hopkinson）效应和晶间非晶相的Tc增强效应 248

5.10.1 磁性材料的磁导率随温度的变化 248

5.10.2 Fe-Si、Ni-Fe及非晶合金的μi-T曲线 249

5.10.3 纳米晶合金的μi-T曲线 250

5.10.4 晶间非晶相的Tc增高效应 252

本节参考文献 254

5.11 双相软磁合金的最佳导磁条件 255

5.11.1 引言 255

5.11.2 实验过程 256

5.11.3 实验结果 256

5.11.4 结论 263

本节参考文献 263

5.12 Ni-Fe基及Co基纳米晶软磁合金研究进展 264

5.12.1 引言 264

5.12.2 Ni-Fe基纳米晶合金 264

5.12.3 Co基纳米晶合金 268

5.12.4 小结和评述 272

本节参考文献 272