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《新材料及在高技术中的应用丛书》序言 1

序言 5

第1章 磁学现象与磁性 2

1.1 磁学现象 2

1.1.1 两个基本命题 2

1.1.2 磁极与磁力线 4

1.1.3 电流与磁场 4

1.1.4 磁通量与磁通密度，罗仑兹力 5

1.1.5 磁化强度与磁矩，磁学参量 8

1.2 物质的磁性 11

1.2.1 铁磁性(铁磁性与亚铁磁性) 11

1.2.2 平行磁矩、反平行磁矩以及磁畴的构成 23

1.2.3 弱磁性(反铁磁性及顺磁性) 30

1.2.4 反磁性 32

1.2.5 完全反磁性 33

1.2.6 人体的磁性 33

1.3 铁磁性材料概述 34

1.4 磁性及磁性材料研究开发的进展 40

第2章 高磁导率材料 49

2.1 纯金属的软磁性与晶体组织结构的关系 49

2.2 软磁性的原子模型 54

2.2.1 晶格缺陷 55

2.2.2 畴壁移动、磁化旋转与位错的关系 60

2.2.3 交流磁场的能量损失 61

2.2.4 磁各向异性 62

2.3 通过合金化可以改良的磁学特性 64

2.3.1 合金 64

2.3.2 硅钢 66

2.3.3 坡莫合金 68

2.3.4 仙台斯特合金 71

2.4 软磁铁氧体(软质铁氧体) 71

2.5 非晶态磁性材料 79

2.6 磁性薄膜 82

2.6.1 薄膜的自发磁化 83

2.6.2 薄膜的磁各向异性 83

2.6.3 薄膜的磁畴结构和磁畴壁 85

2.6.4 通过组织微细化改善薄膜的软磁性 86

2.6.5 金属超晶格与磁性 87

第3章 高矫顽力材料 91

3.1 永磁体的强度 91

3.1.1 永磁体与反磁场 92

3.1.2 决定永磁体强度的指标--最大磁能积(BH)max 93

3.1.3 (BH)max的理论值 95

3.1.4 磁滞回线的矩形性 95

3.1.5 矫顽力 97

3.2 如何提高永磁体的强度 98

3.2.1 单磁畴微粒子的磁化机制及矫顽力 99

3.2.2 畴壁移动与矫顽力 99

3.2.3 残留磁化强度(或残留磁道密度)的提高 100

3.3 合金系永磁体 102

3.4 铁氧体永磁体(氧化物永磁体，硬持铁氧体永磁体) 104

3.5 稀土系永磁体 105

3.5.1 稀土系永磁材料的发展过程 105

3.5.2 第一代和第二代稀土永磁体 107

3.5.3 Nd-Fe-B永磁体的制作方法 116

3.5.4 Nd2Fe14B硬磁性相的结构和内禀磁性 118

3.5.5 Nd-Fe-B磁体的宏观磁性和微结构 120

3.5.6 影响Nd-Fe-B永磁体性能的因素 122

3.5.7 提高Nd-Fe-B磁体性能的展望 129

3.5.8 R(稀土元素)-Fe-N系永磁体 130

3.6 矩形磁滞回线材料 133

第4章 磁性材料的各种物理效应 136

4.1 磁光效应 136

4.2 电流磁气效应 140

4.3 磁各向异性 142

4.3.1 晶体磁各向异性的唯象理论 142

4.3.2 晶体磁各向异性的产生机制 145

4.3.2 代表性物质的晶体磁各向异性 146

4.3.4 晶本磁各向异性与原子排布的关系 148

4.3.5 各种诱导产生的磁各向异性 151

4.4 磁致伸缩效应 152

4.4.1 磁致伸缩的唯象理论 152

4.4.2 磁致伸缩的产生机制 154

4.4.3 代表性物质的磁致伸缩 155

4.4.4 由磁致伸缩产生的磁各向异性 157

4.5 磁畴结构 157

4.5.1 磁畴与磁畴壁 158

4.5.2 磁畴形貌 159

4.6 动态磁化 160

4.6.1 初始磁导率 161

4.6.2 高周波损耗 161

4.6.3 磁导率与温度的关系 163

4.6.4 磁余效 164

第5章 磁记录与磁性材料 167

5.1 磁记录概述 167

5.2 磁信号的记录(模拟式记录和数字式记录)与磁化模型 171

5.2.1 模拟式记录 171

5.2.2 数字式记录 172

5.3 磁头及材料 174

5.3.1 磁头的种类 175

5.3.2 铁氧体磁芯材料 178

5.3.3 坡莫合金(Ni-Fe系)磁芯材料 179

5.3.4 仙台斯特合金(Fe-Si-Al系)磁芯材料 179

5.3.5 非晶态磁头材料 179

5.3.6 微晶［Fe-M(Nb,Ta,Zr,Hf,Ti,V等)-(N，C，B)］薄膜磁头材料 180

5.3.7 多层膜磁头材料 180

5.3.8 磁致电阻效应(MR)磁头及材料 181

5.4 磁记录介质及材料 183

5.4.1 磁记录介质应具备的性质 183

5.4.2 记录媒体的制作工艺 184

5.4.3 涂布型介质 197

5.4.4 薄膜介质 201

5.4.5 垂直磁记录介质 205

5.4.6 各种磁记录介质的特性比较 212

5.5 磁泡及磁性石榴石材料 213

第6章 磁光效应材料 221

6.1 光磁记录的原理 221

6.1.1 激光及光记录 221

6.1.2 记录与再生的原理 225

6.1.3 光磁盘介质的结构 227

6.1.4 光磁记录介质应具备的特性 229

6.2 如何获得性能优良的光磁记录介质 231

6.2.1 采用非晶态膜 231

6.2.2 采用重稀土-过渡族金属非晶态膜 232

6.2.3 光磁记录材料需要制成垂直磁化膜 233

6.2.4 补偿温度(Tcomp)应在室温附近 236

6.2.5 影响R-TM合金膜磁克尔角的因素 238

6.2.6 采用多层复合膜用以提高θk 240

6.3 直接重写用光记录材料 241

6.3.1 磁场调制用重写光磁记录材料 243

6.3.2 光强调制直接重写光磁记录材料 244

6.4 磁超分辨技术和磁畴扩大再生技术 250

6.4.1 磁超分辨技术 250

6.4.2 磁畴扩大再生技术 253

6.5 下一代光磁记录材料及相关技术 255

6.5.1 NdTb-Fe-Co系及PrTb-Fe-Co系合金膜 255

6.5.2 Bi置换石榴石膜 256

6.5.3 磁性超晶格 257

6.5.4 超高密度信息记录的新技术 259

6.5.5 光单向波导 260

第7章 粘结磁体 264

7.1 粘结磁体概述 264

7.2 粘结磁体制作工艺 265

7.2.1 Nd-Fe-B粘结磁体用磁粉制备方法 265

7.2.2 粘结磁体成形工艺 269

7.3 Nd-Fe-B粘结磁体的性能 274

7.3.1 各向同性Nd-Fe-B粘结磁体 274

7.3.2 各向异性Nd-Fe-B粘结磁体 276

7.4 Nd-Fe-B粘结磁体的应用 278

7.5 稀土粘结磁体性能的改善 280

7.5.1 HDDR各向异性Nd-Fe-B粘结磁体 280

7.5.2 乘磁增强型Nd-Fe-B各向同性磁体 281

7.5.3 高温Nd-Fe-B粘结磁体 282

7.5.4 Sm2Fe17N8粘结磁体 283

第8章 超导材料的磁性及其应用 285

8.1 超导磁性及其应用的基本技术 285

8.1.1 实用超导材料 286

8.1.2 完全反磁性的实用化技术(磁通钉扎) 288

8.1.3 提高临界电流密度的技术 291

8.2 超导块体永磁体 292

8.3 磁屏蔽 294

8.4 超导永磁体及超导量子干涉计在生体等方面的应用 296

8.4.1 磁共振成像 297

8.4.2 超导量子干涉计 299

8.5 超导磁能存储 305

第9章 引人注目的磁性材料 309

9.1 超磁致伸缩材料 309

9.1.1 从磁致伸缩到超磁致伸缩 309

9.1.2 超磁致伸缩的机制 311

9.1.3 超磁致伸缩材料及加工工艺 314

9.1.4 超磁致伸缩材料的应用 316

9.2 巨磁电阻(GMR)效应和超巨磁电阻(CMR)效应 319

9.2.1 金属超晶格GMR效应 322

9.2.2 纳米颗粒合金中的GMR效应 327

9.2.3 隧道型GMR效应 331

9.2.4 氧化物磁性体的GMR效应 331

9.2.5 超巨磁电阻(CMR)效应 332

9.2.6 巨磁电阻效应在信息存储等领域的应用 335

9.3 巨磁化强度材料Fe16N2 343

9.3.1 Fe-N化合物的晶体结构 345

9.3.2 Fe16N2的制备方法 346

9.3.3 Fe16N2单晶的生长模式 348

9.4 磁性液体 351

9.4.1 何谓磁性液体 351

9.4.2 磁性液体的制作方法及种类 352

9.4.3 磁性液体的特性 355

9.4.4 磁性液体的应用 358

附录 主要磁学量及相关物理量的单位 362

参考文献 363