7.2 磁性
铁磁性和铁电性有相似的规律, 但应该强调的是
它们的本质差别；铁电性是由离子位移引起的,
而铁磁性则是由原子取向引起的；铁电性在非对
称的晶体中发生, 而铁磁性发生在次价电子的非
平衡自旋中；铁电体的居里点是由于熵的增加
（ 晶体相变 ）, 而铁磁体的 居里点 是原子的无规
则振动破坏了原子间的, 交换, 作用, 从而使自
发磁化消失引起的 。
交换作用,铁磁性除与电子结构有关外, 还决定于
晶体结构 。 实践证明, 处于不同原子间的, 未被填
满壳层上的电子发生特殊的相互作用 。 这种相互作
用称为, 交换, 作用 。
这是因为在晶体内, 参与这种相互作用的电子已不
再局限于原来的原子, 而是, 公有化, 了 。 原子间
好像在交换电子, 故称为, 交换, 作用 。
而由这种, 交换, 作用所产生的, 交换能, J与晶
格的原子间距有密切关系 。 当距离很大时, J接近
于零 。 随着距离的减小, 相互作用有所增加, J为
正值, 就呈现出铁磁性 。 当原子间距 a与未被填满
的电子壳层直径 D之比大于 3时, 交换能为正值, 当
时, 交换能为负值, 为反铁磁性 。
交换能与铁磁性的关系
居里点：铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来, 超
过这一温度, 由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行
取向, 因而自发磁化强度变为 0,铁磁性消失 。 这一温度称为
居里点 TC。 在居里点以上, 材料表现为强顺磁性, 其磁化率
与温度的关系服从居里－外斯定律,
?=C/(T-Tc) 式中 C为居里常数
依据原子的磁矩（有轨道磁矩和原子磁矩，统
称为原子磁矩）结构，铁磁性分为两类：
本征铁磁性材料：在某一宏观尺寸大小的范围
内，原子磁矩的方向趋于一致，此范围称为磁
畴（ 一般为 1—— 2微米，每个磁畴可以看作是
具有一定自发磁化强度的小永磁体 ），这种铁
磁性称为完全铁磁性（ Fe,Co,Ni）。
大小不同的原子磁矩反平行排列，二者不能完
全抵消，相对于外磁场表现出一定的磁化作用，
称此种铁磁性为亚铁磁性（铁氧体）。
反铁磁性：反铁磁性，由于交换作用，相邻晶
胞中的单电子自旋反向排列，引起相邻磁矩反
向排列，在铁电性材料中有反铁电性。
顺磁性和铁磁性：两者都具有永久磁矩，有外
电场时，前者表现出极弱的磁性，后者磁化强
度大，当移去外磁场，则前者不表现出磁性，
而后者则保留极强的磁性。
亚铁磁性体：相邻原子磁体反平行，磁矩大小
不同，产生与铁磁性相类似的磁性。一般称为
铁氧体的大部分铁系氧化物即为此。
磁性材料：铁磁性与亚铁磁性的统称。
H
M
Fe,Co,Ni,Gd,Tb,Dy,等元素及
其合金、金属间化合物。
FeSi,NiFe,CoFe,SmCo,NdFeB
,CoCr等
各种铁氧体系材料（ Te,Go,Ni
氧化物） Fe,Co等与重稀土类
金属形成金属间化合物
（ TbFe等 )
O2,Pt,Rh,Pd等，第一主族
（ Li,Na,K等），第二主族
(Be,Mg,Ca),NaCl,KCl的 F中心
Cr,Mn,Nd,Sm,Eu等 3d过渡元
素或稀土元素，还有 MnO、
MnF2等合金、化合物等 。
抗磁性, 磁矩为零，
在外磁场作用下感生
磁矩，磁化强度为负
值。引起的原因主要
是原子中电子轨道状
态的变化。周期表中
前 8个主要元素表现
为抗磁性。这些元素
构成了陶瓷材料中几
乎所有的阴离子。
（ O2-,F-,Cl-N3-OH-
等）
H
M
Cu,Ag,Au
C,Si,Ge
N,P,As,Sb,Bi
S,Te,Se
F,Ci,Br,I
He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn
S
N
永磁体
F 强烈吸引的物质：铁磁性（包括亚铁磁性）
轻微吸引的物质：顺磁性，反铁磁性（弱
磁性）
轻微排斥的物质：反磁性
强烈排斥的物质：完全反磁性（超导体）
按物质对磁场的反应对其进行分类
N SN S
N SNS
完全反磁性
铁磁性
S N 顺磁性
B= ?0H+M=(?0+ ?) H= ?H
MnO点阵中 Mn2+的自旋排列
例如：反铁磁性 MnO
在反铁磁体中, 具有反平行磁矩的相邻离子间的交换作
用应占优势, 但从图容易看出, 这种离子间的距离比之
平行自旋的离子间距要大, 根据前面的讨论, 交换能的
大小取决于物质的原 （ 离 ） 子间距离, 相距远的交换力
小 。 怎样克服这个矛盾, 解释这种离子间所具有的较大
的交换能呢？ 超交换理论或称间接交换理论可以提供适
当的解释 。 根据此理论, 能够通过邻近阳离子的激发态
而完成间接交换作用 。 即经中间的激发态氧离子的传递
交换作用, 把相距很远无法发生直接交换作用的两个金
属离子的自旋系统连接起来 。 在激发态下, O2－ 将一个
2p电子给予相邻的 Mn2+而成为 O－, Mn2+获得这个电子
变成 Mn+,此时它们的电子自旋排列如图所示 。
MnO晶体中离子的自旋
(a)基态
（ b） 激发态
Mn2+(3d5) O2-(2p6)
Mn+(3d)6 O-(2p5) Mn2+(3d5)
O－ 的自旋与左方 Mn+自旋方向相同。当右方的 Mn2+的自旋
方向相反时，系统有较低的能量，这是 Mn2+通过 O－ 的相互
作用出现的情况。激发态的出现，是 O2－ 提供了一个 2p电子
导致的，而 p电子的空间分布是 ∞型，故 M－ O－ M间的夹角
为 180度时，间接交换作用最强，而 ?=90?时的作用最弱。超
交换理论也可以说明铁氧体所具有的亚铁磁性,
尖晶石的元晶胞 (a)及子晶胞 (b),(c)
例如：尖晶石型铁氧体
M 2+OFe2 3+ O3
M—— Fe,Ni,Mg
或复合铁氧体
Mg 1-xMnxFe2O4
氧四面体为 A位，
八面体为 B位，两
价离子都处于 A位，
则为正尖晶石结构；
二价离子占有 B位，
三价离子占有 A位
及余下的 B位，则
为反尖晶石。
所有的亚铁磁性尖晶石几乎都是反型的（ Fe
3+(Fe3+M2+)O4
这可设想由于较大的两价离子趋于占据较大的八面
位置。 A位离子与反平行态的 B位离子之间，借助于
电子自旋耦合而形成二价离子的净磁矩，即
Fea+3↑Feb+3↓Mb+2↓
阳离子出现于反型程度, 取决于热处理条件 。 一般
来说, 提高正尖晶石的温度会使离子激发至反型位
置 。 所以在制备类似于 CuFe2O4的铁氧体时, 必须将
反型结构高温淬火才能得到存在于低温的反型结构 。
锰铁氧体约为 80％ 正型尖晶石, 这种离子分布随热
处理变化不大 。
图 8.11 石榴石结构的简化模型
（ 只表示了元晶胞的 1/8,O2-未标出 ）
例如：稀土石榴
石型铁氧体
其通式为
M3cFe2aFe3dO12，
式中 M为稀土离
子或钇离子，都
是三价。上标 c，
a,d表示该离子
所占晶格位置的
类型。
a离子八面体位
置, c离子占据
十二面体位置,
d离子四面体
每个晶胞包括 8个化学式单元, 共有 160个原子 。 a
离子位于体心立方晶格上, c离子与 d离子位于立方
体的各个面 。 每个晶胞有 8个子单元 。 每个 a离子占
据一个八面体位置, 每个 c离子占据十二面体位置,
每个 d离子处于一个四面体位置 。
与尖晶石类似, 石榴石的净磁矩起因于反平行自旋
的不规则贡献,a离子和 d离子的磁矩是反平行排列
的, c离子和 d离子的磁矩也是反平行排列的 。 如果
假设每个 Fe3＋ 离子磁矩为 5μB,则对 M3cFe2aFe3dO12
μ净 ＝ 3μc－ （ 3μd－ 2μa） ＝ 3μc－ 5μB每个电子自旋
磁矩的近似值等于一个波尔磁子 μB(原子磁矩的单位, 是一
个极小的量, 约等于 9.27*10-24 A*m2）
在亚铁磁性的石榴石系中，以钇铁石榴
石 Y3Fe5O12（ Y3Fe2Fe3O12） 为首称
为磁性石榴石的一系列改进型物质，作
为高密度记录介质，在磁记录（磁泡材
料）、光磁记录（光磁克尔效应材料）、
光通讯（单向波导，法拉第效应材料）
等领域，正成为较为活跃的研究对象。
磁学与电学各基本参量的类似性
磁学参量（磁路）
名称 单位 名称 单位
磁通量 ? Wb 电流强度 I A
磁通密度 B Wb/m2 电流密度 J A/m2
磁场强度 H A/m 电场强度 E V/m
磁导率 ? H/m 电导率 ?
磁阻 Rm 电阻 R ?
磁势 Vm A 电动势 V V
3d壳层的电子结构
元
素
原子序
数
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
元素名 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
磁性 顺 顺 顺 反 反 铁 铁 铁 反 反
电
子
的
壳
层
结
构
壳层结
构
3d4s2 3d24
s2
3d34
s2
3d54
s1
3d24
s2
3d6
4s2
3d7
4s2
3d84
s2
3d10
4s1
3d10
4s2
3d电子
数及自
旋排布
4s壳层
电子数
2 2 2 1 2 2 2 2 1 2
磁滞回线 (B-H或 M-H)—— 与电滞回线（ P-E)
铁电电滞回线 （ PS为自
发极化强度, EC为矫顽
力 ）
磁滞回线
饱和磁化强度或最大磁感应强度或饱和磁通密度 —— 饱和
极化强度
矫顽力 —— 矫顽力
剩余磁化强度或剩余磁通密度 —— 剩余极化强度
磁畴（由平行或反平行原子磁矩在一定尺寸范围内集团化
而形成） —— 电畴
磁畴壁 —— 电畴壁
自发磁化 —— 自发极化
矩形比：剩余磁化强度 /饱和磁化强度或 B(H1/2)/饱和磁化
强度,
A
A
B
B
电畴结构
闭合磁畴
由磁畴扩大 （ b） 及磁化矢量 （ c） 引起的磁
化过程, （ a） 是退磁状态下的磁畴分布
（ 在下方的磁化曲线标明了对应的阶段 ）
（ a） （ b）
（ c）
H
H
可逆壁移
不可逆壁
移
转向磁化
a
b
c
O Hs H
Bs
磁畴壁完全消失
磁学各向异性
例如：在某一宏观方向生长的单畴粒子，且其自发磁
化强度被约束在该方向内，当在该方向上施加磁场时，
会显示直角型的磁滞回线，而在与此垂直方向上施加
磁场，则磁滞回线缩成线性，一般来说，软磁材料各
向异性越小越好，而硬磁材料则根据具体应用多采用
各向异性大的材料。（磁各向异性：磁化方向不同，
内部能量会发生变化）
磁泡结构
通过分子束外延法在基板上生长膜，容易诱发垂直磁各向
异性（可能是由于稀土金属离子容易加入到特定的晶格格
点位置，使外延生长时，产生特定的晶体学取向所致。
如在（ 111）基板上通过液相外延法生长石榴石膜，造成垂
直膜面的方向为易磁化轴。形成带状的磁畴结构。这种结
构随外磁场的作用的加强，逐渐增加，磁化方向向下的带
状磁畴逐渐减少，在某一偏置磁场强度之下，形成圆柱形
孤立的磁畴。一般称这种磁畴为磁泡，当磁场进一步加大，
则磁泡会消失。
目前可以得到直径为 2— 3微米的磁泡，从而有可能用于高
密度信息记录，而且有希望用于计算机的高速存储器。
无磁场作用 磁场作用
在利用物质的铁磁性时，首先应了解铁磁性物
质的各种磁性能；在工艺上要充分保证并提高
磁性能；在应用上应充分发挥铁磁性材料的潜
力。铁磁性材料的几个重要的基本特性如下：
（ 1）完全由物质本身（成分组成比）决定的特
性
饱和磁化强度、饱和磁感应强度
（ 2）由物质决定，但随其晶体组织结构变化的
特征
磁导率（软磁为高磁导率）、矫顽力（硬磁为
高的矫顽力）、矩形比
铁磁性材料：
软磁（高磁导率材料）、
硬磁（剩磁大，高矫玩力材料，永磁体材
料）、
矩磁（磁滞回线近乎于矩形）
高的磁导率材料（软磁材料）：由较低的外部磁场强度
就可获得大的磁化强度及高密度磁通量的材料。
（ 1）初始磁导率、最大磁导率要高，目的在于提高功能
效率
（ 2）剩余磁化强度要低，饱和磁感应强度要高，目的在
于省资源，便于轻薄短小，可迅速响应外磁场的反转。
（ 3）矫顽力要小，目的在于提高高频效率。
（ 4）铁损要低，提高功能效率
（ 5）电阻率要高，提高高频性能，减小涡流损失
（ 6）磁致伸缩系数要低，目的在于降低噪声
（ 7）作为基本特性的磁各向异性系数要低（无论在哪个
结晶方向都可以磁化）
非晶态材料
特征 （ 1）从原子排布结构看，为长程无序，短程有序；
（ 2）不存在位错及晶粒边界；
（ 3）加热具有结晶化倾向；
（ 4）电阻率比晶态高；
（ 5）机械强度高，硬度大
（ 6）受放射性物质辐照，性能劣化不明显
（ 7）作为磁性材料，磁导率高，矫顽力低。由于电阻
率高，涡流损耗小。非晶态磁性具有优良的综合软磁性
材料特性。
采用容易非晶化的物质
3d过渡金属 -非金属系,Fe Co Ni B C Si P (Co-Fe-B-Si)
3d-金属系, Fe Co Ni Ti Zr Nb Ta(Co-Nb-Zr)
过渡金属 -稀土类金属系,Gd,Tb,Dy,Nd
（ GdTbFe,TbFeCo）
缺点：热稳定性差，大量生产存在一定困难，
铁磁性和铁电性有相似的规律, 但应该强调的是
它们的本质差别；铁电性是由离子位移引起的,
而铁磁性则是由原子取向引起的；铁电性在非对
称的晶体中发生, 而铁磁性发生在次价电子的非
平衡自旋中；铁电体的居里点是由于熵的增加
（ 晶体相变 ）, 而铁磁体的 居里点 是原子的无规
则振动破坏了原子间的, 交换, 作用, 从而使自
发磁化消失引起的 。
交换作用,铁磁性除与电子结构有关外, 还决定于
晶体结构 。 实践证明, 处于不同原子间的, 未被填
满壳层上的电子发生特殊的相互作用 。 这种相互作
用称为, 交换, 作用 。
这是因为在晶体内, 参与这种相互作用的电子已不
再局限于原来的原子, 而是, 公有化, 了 。 原子间
好像在交换电子, 故称为, 交换, 作用 。
而由这种, 交换, 作用所产生的, 交换能, J与晶
格的原子间距有密切关系 。 当距离很大时, J接近
于零 。 随着距离的减小, 相互作用有所增加, J为
正值, 就呈现出铁磁性 。 当原子间距 a与未被填满
的电子壳层直径 D之比大于 3时, 交换能为正值, 当
时, 交换能为负值, 为反铁磁性 。
交换能与铁磁性的关系
居里点：铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来, 超
过这一温度, 由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行
取向, 因而自发磁化强度变为 0,铁磁性消失 。 这一温度称为
居里点 TC。 在居里点以上, 材料表现为强顺磁性, 其磁化率
与温度的关系服从居里－外斯定律,
?=C/(T-Tc) 式中 C为居里常数
依据原子的磁矩（有轨道磁矩和原子磁矩，统
称为原子磁矩）结构，铁磁性分为两类：
本征铁磁性材料：在某一宏观尺寸大小的范围
内，原子磁矩的方向趋于一致，此范围称为磁
畴（ 一般为 1—— 2微米，每个磁畴可以看作是
具有一定自发磁化强度的小永磁体 ），这种铁
磁性称为完全铁磁性（ Fe,Co,Ni）。
大小不同的原子磁矩反平行排列，二者不能完
全抵消，相对于外磁场表现出一定的磁化作用，
称此种铁磁性为亚铁磁性（铁氧体）。
反铁磁性：反铁磁性，由于交换作用，相邻晶
胞中的单电子自旋反向排列，引起相邻磁矩反
向排列，在铁电性材料中有反铁电性。
顺磁性和铁磁性：两者都具有永久磁矩，有外
电场时，前者表现出极弱的磁性，后者磁化强
度大，当移去外磁场，则前者不表现出磁性，
而后者则保留极强的磁性。
亚铁磁性体：相邻原子磁体反平行，磁矩大小
不同，产生与铁磁性相类似的磁性。一般称为
铁氧体的大部分铁系氧化物即为此。
磁性材料：铁磁性与亚铁磁性的统称。
H
M
Fe,Co,Ni,Gd,Tb,Dy,等元素及
其合金、金属间化合物。
FeSi,NiFe,CoFe,SmCo,NdFeB
,CoCr等
各种铁氧体系材料（ Te,Go,Ni
氧化物） Fe,Co等与重稀土类
金属形成金属间化合物
（ TbFe等 )
O2,Pt,Rh,Pd等，第一主族
（ Li,Na,K等），第二主族
(Be,Mg,Ca),NaCl,KCl的 F中心
Cr,Mn,Nd,Sm,Eu等 3d过渡元
素或稀土元素，还有 MnO、
MnF2等合金、化合物等 。
抗磁性, 磁矩为零，
在外磁场作用下感生
磁矩，磁化强度为负
值。引起的原因主要
是原子中电子轨道状
态的变化。周期表中
前 8个主要元素表现
为抗磁性。这些元素
构成了陶瓷材料中几
乎所有的阴离子。
（ O2-,F-,Cl-N3-OH-
等）
H
M
Cu,Ag,Au
C,Si,Ge
N,P,As,Sb,Bi
S,Te,Se
F,Ci,Br,I
He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn
S
N
永磁体
F 强烈吸引的物质：铁磁性（包括亚铁磁性）
轻微吸引的物质：顺磁性，反铁磁性（弱
磁性）
轻微排斥的物质：反磁性
强烈排斥的物质：完全反磁性（超导体）
按物质对磁场的反应对其进行分类
N SN S
N SNS
完全反磁性
铁磁性
S N 顺磁性
B= ?0H+M=(?0+ ?) H= ?H
MnO点阵中 Mn2+的自旋排列
例如：反铁磁性 MnO
在反铁磁体中, 具有反平行磁矩的相邻离子间的交换作
用应占优势, 但从图容易看出, 这种离子间的距离比之
平行自旋的离子间距要大, 根据前面的讨论, 交换能的
大小取决于物质的原 （ 离 ） 子间距离, 相距远的交换力
小 。 怎样克服这个矛盾, 解释这种离子间所具有的较大
的交换能呢？ 超交换理论或称间接交换理论可以提供适
当的解释 。 根据此理论, 能够通过邻近阳离子的激发态
而完成间接交换作用 。 即经中间的激发态氧离子的传递
交换作用, 把相距很远无法发生直接交换作用的两个金
属离子的自旋系统连接起来 。 在激发态下, O2－ 将一个
2p电子给予相邻的 Mn2+而成为 O－, Mn2+获得这个电子
变成 Mn+,此时它们的电子自旋排列如图所示 。
MnO晶体中离子的自旋
(a)基态
（ b） 激发态
Mn2+(3d5) O2-(2p6)
Mn+(3d)6 O-(2p5) Mn2+(3d5)
O－ 的自旋与左方 Mn+自旋方向相同。当右方的 Mn2+的自旋
方向相反时，系统有较低的能量，这是 Mn2+通过 O－ 的相互
作用出现的情况。激发态的出现，是 O2－ 提供了一个 2p电子
导致的，而 p电子的空间分布是 ∞型，故 M－ O－ M间的夹角
为 180度时，间接交换作用最强，而 ?=90?时的作用最弱。超
交换理论也可以说明铁氧体所具有的亚铁磁性,
尖晶石的元晶胞 (a)及子晶胞 (b),(c)
例如：尖晶石型铁氧体
M 2+OFe2 3+ O3
M—— Fe,Ni,Mg
或复合铁氧体
Mg 1-xMnxFe2O4
氧四面体为 A位，
八面体为 B位，两
价离子都处于 A位，
则为正尖晶石结构；
二价离子占有 B位，
三价离子占有 A位
及余下的 B位，则
为反尖晶石。
所有的亚铁磁性尖晶石几乎都是反型的（ Fe
3+(Fe3+M2+)O4
这可设想由于较大的两价离子趋于占据较大的八面
位置。 A位离子与反平行态的 B位离子之间，借助于
电子自旋耦合而形成二价离子的净磁矩，即
Fea+3↑Feb+3↓Mb+2↓
阳离子出现于反型程度, 取决于热处理条件 。 一般
来说, 提高正尖晶石的温度会使离子激发至反型位
置 。 所以在制备类似于 CuFe2O4的铁氧体时, 必须将
反型结构高温淬火才能得到存在于低温的反型结构 。
锰铁氧体约为 80％ 正型尖晶石, 这种离子分布随热
处理变化不大 。
图 8.11 石榴石结构的简化模型
（ 只表示了元晶胞的 1/8,O2-未标出 ）
例如：稀土石榴
石型铁氧体
其通式为
M3cFe2aFe3dO12，
式中 M为稀土离
子或钇离子，都
是三价。上标 c，
a,d表示该离子
所占晶格位置的
类型。
a离子八面体位
置, c离子占据
十二面体位置,
d离子四面体
每个晶胞包括 8个化学式单元, 共有 160个原子 。 a
离子位于体心立方晶格上, c离子与 d离子位于立方
体的各个面 。 每个晶胞有 8个子单元 。 每个 a离子占
据一个八面体位置, 每个 c离子占据十二面体位置,
每个 d离子处于一个四面体位置 。
与尖晶石类似, 石榴石的净磁矩起因于反平行自旋
的不规则贡献,a离子和 d离子的磁矩是反平行排列
的, c离子和 d离子的磁矩也是反平行排列的 。 如果
假设每个 Fe3＋ 离子磁矩为 5μB,则对 M3cFe2aFe3dO12
μ净 ＝ 3μc－ （ 3μd－ 2μa） ＝ 3μc－ 5μB每个电子自旋
磁矩的近似值等于一个波尔磁子 μB(原子磁矩的单位, 是一
个极小的量, 约等于 9.27*10-24 A*m2）
在亚铁磁性的石榴石系中，以钇铁石榴
石 Y3Fe5O12（ Y3Fe2Fe3O12） 为首称
为磁性石榴石的一系列改进型物质，作
为高密度记录介质，在磁记录（磁泡材
料）、光磁记录（光磁克尔效应材料）、
光通讯（单向波导，法拉第效应材料）
等领域，正成为较为活跃的研究对象。
磁学与电学各基本参量的类似性
磁学参量（磁路）
名称 单位 名称 单位
磁通量 ? Wb 电流强度 I A
磁通密度 B Wb/m2 电流密度 J A/m2
磁场强度 H A/m 电场强度 E V/m
磁导率 ? H/m 电导率 ?
磁阻 Rm 电阻 R ?
磁势 Vm A 电动势 V V
3d壳层的电子结构
元
素
原子序
数
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
元素名 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
磁性 顺 顺 顺 反 反 铁 铁 铁 反 反
电
子
的
壳
层
结
构
壳层结
构
3d4s2 3d24
s2
3d34
s2
3d54
s1
3d24
s2
3d6
4s2
3d7
4s2
3d84
s2
3d10
4s1
3d10
4s2
3d电子
数及自
旋排布
4s壳层
电子数
2 2 2 1 2 2 2 2 1 2
磁滞回线 (B-H或 M-H)—— 与电滞回线（ P-E)
铁电电滞回线 （ PS为自
发极化强度, EC为矫顽
力 ）
磁滞回线
饱和磁化强度或最大磁感应强度或饱和磁通密度 —— 饱和
极化强度
矫顽力 —— 矫顽力
剩余磁化强度或剩余磁通密度 —— 剩余极化强度
磁畴（由平行或反平行原子磁矩在一定尺寸范围内集团化
而形成） —— 电畴
磁畴壁 —— 电畴壁
自发磁化 —— 自发极化
矩形比：剩余磁化强度 /饱和磁化强度或 B(H1/2)/饱和磁化
强度,
A
A
B
B
电畴结构
闭合磁畴
由磁畴扩大 （ b） 及磁化矢量 （ c） 引起的磁
化过程, （ a） 是退磁状态下的磁畴分布
（ 在下方的磁化曲线标明了对应的阶段 ）
（ a） （ b）
（ c）
H
H
可逆壁移
不可逆壁
移
转向磁化
a
b
c
O Hs H
Bs
磁畴壁完全消失
磁学各向异性
例如：在某一宏观方向生长的单畴粒子，且其自发磁
化强度被约束在该方向内，当在该方向上施加磁场时，
会显示直角型的磁滞回线，而在与此垂直方向上施加
磁场，则磁滞回线缩成线性，一般来说，软磁材料各
向异性越小越好，而硬磁材料则根据具体应用多采用
各向异性大的材料。（磁各向异性：磁化方向不同，
内部能量会发生变化）
磁泡结构
通过分子束外延法在基板上生长膜，容易诱发垂直磁各向
异性（可能是由于稀土金属离子容易加入到特定的晶格格
点位置，使外延生长时，产生特定的晶体学取向所致。
如在（ 111）基板上通过液相外延法生长石榴石膜，造成垂
直膜面的方向为易磁化轴。形成带状的磁畴结构。这种结
构随外磁场的作用的加强，逐渐增加，磁化方向向下的带
状磁畴逐渐减少，在某一偏置磁场强度之下，形成圆柱形
孤立的磁畴。一般称这种磁畴为磁泡，当磁场进一步加大，
则磁泡会消失。
目前可以得到直径为 2— 3微米的磁泡，从而有可能用于高
密度信息记录，而且有希望用于计算机的高速存储器。
无磁场作用 磁场作用
在利用物质的铁磁性时，首先应了解铁磁性物
质的各种磁性能；在工艺上要充分保证并提高
磁性能；在应用上应充分发挥铁磁性材料的潜
力。铁磁性材料的几个重要的基本特性如下：
（ 1）完全由物质本身（成分组成比）决定的特
性
饱和磁化强度、饱和磁感应强度
（ 2）由物质决定，但随其晶体组织结构变化的
特征
磁导率（软磁为高磁导率）、矫顽力（硬磁为
高的矫顽力）、矩形比
铁磁性材料：
软磁（高磁导率材料）、
硬磁（剩磁大，高矫玩力材料，永磁体材
料）、
矩磁（磁滞回线近乎于矩形）
高的磁导率材料（软磁材料）：由较低的外部磁场强度
就可获得大的磁化强度及高密度磁通量的材料。
（ 1）初始磁导率、最大磁导率要高，目的在于提高功能
效率
（ 2）剩余磁化强度要低，饱和磁感应强度要高，目的在
于省资源，便于轻薄短小，可迅速响应外磁场的反转。
（ 3）矫顽力要小，目的在于提高高频效率。
（ 4）铁损要低，提高功能效率
（ 5）电阻率要高，提高高频性能，减小涡流损失
（ 6）磁致伸缩系数要低，目的在于降低噪声
（ 7）作为基本特性的磁各向异性系数要低（无论在哪个
结晶方向都可以磁化）
非晶态材料
特征 （ 1）从原子排布结构看，为长程无序，短程有序；
（ 2）不存在位错及晶粒边界；
（ 3）加热具有结晶化倾向；
（ 4）电阻率比晶态高；
（ 5）机械强度高，硬度大
（ 6）受放射性物质辐照，性能劣化不明显
（ 7）作为磁性材料，磁导率高，矫顽力低。由于电阻
率高，涡流损耗小。非晶态磁性具有优良的综合软磁性
材料特性。
采用容易非晶化的物质
3d过渡金属 -非金属系,Fe Co Ni B C Si P (Co-Fe-B-Si)
3d-金属系, Fe Co Ni Ti Zr Nb Ta(Co-Nb-Zr)
过渡金属 -稀土类金属系,Gd,Tb,Dy,Nd
（ GdTbFe,TbFeCo）
缺点：热稳定性差，大量生产存在一定困难，
