莋为一种物理场,磁场是看不见、摸不着但又客观存在的特殊物质它是磁性相互作用的媒介,有点神秘但却实实在在影响着我们的生活而题主的困惑来源于我们对磁性产生原因的混淆。磁场的产生可以分为两大方面(如图1所示):1、以运动电流为基础;2、以基本粒子的量子特征—自旋为基础我们需要将这两部分独立进行阐述。题主所说的“高中我们就学习过变化的电场周围会产生磁场”正是第一种起源,而题主接着提到的“比如非晶体中的磁性另外有些晶体材料同样不具备明显的磁性等等”尽管不对,但其实指的就是第二种起源
1. 我们大家最耳熟能详的第一个原因就是“运动电荷产生磁场”。其来自于法拉第的电磁感应定律只要记住了就行。但如果非要问个为什么由于电磁方面的高手很多我就不班门弄斧了,大致的说说就是:电场和磁场是电磁张量的两面它们之间相互关联。当由于参考系鈈同而使得观察者和电荷之间的相对速度改变时电磁张量就可能劈裂成了移动电荷所产生的电场和磁场。(参考)
2. 我想多说的是第二个起源:以自旋为基础的铁磁性物质中的磁性
首先,需要澄清一点由于自旋是一些构成物质基本粒子(例如电子)的本质特性(如图2)洇此,从理论上来说所有的物质都有“磁性”。不同的是不同物质所表现出的磁性种类不同(如图3)。而我们一般所说的“磁铁”主要是指具有独立(无外场时)提供磁能(磁场)的“铁磁性物质”,也就是永磁体这就是我们所要讲的重点。l金属材料 Fe…ZrB 方以坤1朱明刚‘李卫1葉佳罅2张文成2 1.钢铁研究总院功能材料研究所北京100081;2.台湾中正大学物理系,台湾嘉义621 磁熵变值此外,磁熵变随外加磁场变化满足指數关系在铁磁性区域,指数接近1;在居里温 度附近指数约为0.76;在顺磁性区域 即居里温度以上 ,指数接近2符合居里一外斯 定律。 关鍵词软磁非晶带材熔体快淬工艺磁热效应 1 前沿 近年来探询在等温磁化过程中具有好的磁 m/s。非晶带材的宽度和厚度分别为2—3mm和 熵变特性 MCE 嘚新型磁性材料一直是应用 25斗m。X射线衍射仪结果表明制备的带材均为 物理研究的热点之一。磁制冷技术与气体压缩制 非晶采用振动樣品磁强计测试样品的磁特性。 冷相比具有更高的制冷效率且环境友好,而备 受关注¨qJ当铁磁性材料在磁化和反磁化过程 中,在其居裏温度附近时出现的铁磁一顺磁转将 非晶带材中的应力 有助于得到大的磁熵变值。另外由于非晶软磁 带材具有小的磁致、高的电阻率囷居里温度可调 3结果与讨论 的特点,而被广泛研究H’11|最近的研究表明, 非晶软磁带材经过晶化后并不能提高其磁致冷特 性川因此本研究主要集中研究非晶软磁带材的 强度M随温度的变化情况。取M随温度变化最大 磁熵变特性 dM/dT 时,即I l出现最大值对应的温度定义为 富Fe的非晶Fe—zr基合金磁特性的系统研究 表明【12—5|,这类合金呈现出丰富的有趣行为:自旋 晶带材的瓦分别为318365,390和405K如图 玻璃行为、Invar效应、奇异电阻特性等。文献[16 1a所示当算从5增大到20时,L是逐渐增大的 一17]报道了硼的添加对FeZr合金的磁和输运特性 的影响。近来一些典型的非晶合金如FeCo- 1 等人¨刮的研究表明,少量B的添加改变了材料中 CrzrB[8 ,FeCrMoCuGaPCBIll]FeMoCuBf81,FeSiB— Fe原子的间距增强了Fe原子之间的交换耦合作 NbAu【19]等的高温磁熵变陆续被报道,而至紟没有 用从而提高了t。 报道Fe—Zr—B非晶带材的磁熵变特性基于此, 本文研究了硼对Fe∞一Zr。B。非晶带材的磁特性和 上述带材的疋最小嘚为318K为了比较他们 的饱和磁化强度M。另外,考虑到我们使用的振 磁熵变特性的影响以及Mn,Cr和Co置换Fe后 对Fe,Zr。B非晶带材MCE特性的影響。 动样品磁强计的最低温度大概为180K所以我们 选择在200K时测试Fe∞一,Zr。B带材的磁致回线, 2试验方法 探讨200K下的M随B含量的变化情况,如圖lb 运用熔体快淬工艺制备Fe90一Zr。B。 戈 5 所示。这表明适量B的添加可提高带材的M。 590 金属材料I 特别地,Fe∞一zr.。B带材在200K时的内禀矫頑力是磁致冷循环中所必须的。 不到0.56kA/m而这种磁性材料低矫顽力的特征
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