金属的磁性能.docx

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金属的磁性能

第7章  金属的磁性能

金属及合金的磁性是很重要的一种物理性能，在现代科学技术中应用得非常广泛。

磁化率、磁导率以及矫顽力等参量对组织、结构很敏感，而饱和磁化强度和居里点等则只与合金相的数量和成分有关。

因此，可根据磁化率和矫顽力的变化分析组织的变化规律，而根据饱和磁化强度和居里点对合金进行相分析，研究组织转变的动力学。

7-1  磁性的基本概念金属的抗磁性与顺磁性

一、磁性的基本概念

在真空中造成一个磁场，然后在磁场中放入一种物质，人们便会发现，不管是什么物质，都会使其所在空间的磁场发生变化。

不同的物质所引起的磁场变化不同。

物质在磁场中，由于受磁场的作用都呈现出一定的磁性，这种现象称为磁化。

根据物质被磁化后对磁场所产生的影响，可以把物质分为三类：

使磁场减弱的物质称为抗磁性物质；使磁场略有增强的物质称为顺磁性物质；使磁场强烈增加的物质称为铁磁性物质。

任何物质都是由原子组成的，而原子则是由原子核和电子所构成。

近代物理证明，每个电子都在作着循轨和自旋运动，物质的磁性就是由于电子的这些运动而产生的。

电子是有磁矩的，电子的磁矩是轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和。

电子的循轨运动可以看作是一个闭合的环形电流，由此所产生的磁矩称为轨道磁矩μi：

式中l为轨道角量子数，可取0，1，2，3……（n-1），它分别代表s,p,d,f层的电子态；μB为玻尔磁子，是磁矩的最小单元，它等于

式中e和m分别为电子的电荷和质量；h为普朗克常数。

μB的单位为J/T。

电子绕自身的轴旋转，产生一个自旋磁矩，其方向平行于自旋轴，其大小为:

式中S为自旋量子数，其值为+1/2。

原子核也有磁矩，不过它的磁矩很小，约为电子磁矩的1/2000，故通常的情况可不予考虑。

理论证明:

当原子中的一个次电子层被排满时，这个电子层的磁矩总和为零，它对原子磁矩没有贡献。

若原子中的电子层均被排满，则原子没有磁矩。

只有原子中存在着未被排满的电子层时，由于未被排满的电子层电子磁矩之和不为零，原子才具有磁矩。

这种磁矩称为原子的固有磁矩。

二、磁性的基本量

一个物体磁化的程度可用所有原子固有磁矩m矢量的总和∑m来表示，单位为A·m2；单位体积的磁矩称为磁化强度，用M表示，其单位为A·m-1。

它等于

当一个物体在外加磁场中被磁化时，它所产生的磁化强度相当于一个附加的磁场强度，从而导致它所在空间的磁场发生变化。

这时，物体所在空间的总磁场强度是外加磁场强度H和附加磁场强度M之和，H的单位也是A·m-1。

通过磁场中某点，垂直于磁场方向单位面积的磁力线数称为磁感应强度，用B表示，其单位为T（特斯拉），它与磁场的关系是

式中μ0为真空磁导率，它等于4π×10-7H·m-1。

物质的磁化总是在外加磁场的作用下产生的，因此，磁化强度与外加磁场强度和物质本身的磁化特性有关，即

M=χH

式中H为外加磁场强度；系数χ称为磁化率，无量纲。

它表征物质本身的磁化特性。

式中系数1+χ称为相对磁导率，用μr表示。

它与材料的本性有关，无量纲。

磁导率用μ表示

B=µH           或µ=B/H

三金属的抗磁性与顺磁性

金属被磁化后，磁化矢量与外加磁场的方向相反称为抗磁性，抗磁性的特点是（磁化率）χ<0。

金属被磁化后，磁化矢量与外加磁场的方向相同称为顺磁性，即（磁化率）χ>0。

通常，把实际测量所得到的磁感应强度或磁化强度与外加磁场强度的关系曲线称为磁化曲线。

它集中反映了金属的磁性特征。

抗磁与顺磁金属的磁化曲线比较简单，见图7-1。

曲线表明，它们的磁化强度与磁场强度之间均呈直线关系，磁化率是很小的常数，但磁化的方向相反。

它们还有一个共同特点即磁化是可逆的，当去除外磁场之后仍恢复到未磁化前的状态。

1抗磁性

金属的抗磁性来源于电子的循轨运动受外加磁场作用所产生的抗磁矩。

无论是电子顺时针运动，还是逆时针运动所产生的附加磁矩△M都与外加磁场的方向相反，故称为抗磁矩。

一个原子的抗磁矩为

式中ri为电子运动的轨道半径在垂直于磁场方向平面上的投影。

既然，抗磁性是电子的循轨运动受外加磁场作用的结果，因此可以说，任何金属在磁场作用下都要产生抗磁性。

抗磁金属的磁化率很小，约为10-5～10-6数量级，并且与磁场强弱和温度无关。

2顺磁性

金属的顺磁性主要来源于原子（离子）的固有磁矩。

在没有外加磁场时，原子的固有磁据呈无序状态分布，在宏观上并不呈现出磁性，见图7-3a。

若施加一定的外磁场时，由于磁矩与磁场相互作用，磁矩具有较高的静磁能。

所谓静磁能是指原子磁矩与外加磁场的相互作用能，用EH表示，其大小等于

EH=-μ0μatHcosθ

图7-3金属磁矩示意图

为了降低静磁能，磁矩改变与磁场之间的夹角，于是便产生了磁化。

随着磁场的增强，磁矩的矢量和在磁场方向上的投影不断地增大，磁化不断地增强。

在常温下，要使原子磁矩转向磁场方向，除了要克服磁矩间相互作用所产生的无序倾向之外，还必须克服由原子热运动所造成的严重干扰，故通常顺磁磁化进行得十分困难。

室温下的磁化率约为10-6数量级。

如将温度降低到0K，磁化率便可提高到10-4数量级。

对于顺磁金属只有当温度接近0K或外加磁场极强时才有可能达到磁饱和，即所有的原子磁矩都排向磁场方向。

上述现象说明，温度对顺磁磁化的影响是十分显著的。

对于固态金属，特别是过渡族金属，在一定的温度范围内，它们的磁化率和温度的关系服从居里-外斯定律,即

式中C为居里常数，它和原子磁矩有关；△对某种材料来说是常数，对不同材料可大于零或小于零。

对于铁磁金属△为正值，它等于居里点或居里温度。

所谓居里点即由铁磁转变为顺磁的临界温度。

3抗磁金属与顺磁金属

在磁场的作用下电子的循轨运动要产生抗磁矩离子的固有磁矩则产生顺磁矩；此外，还要看到，自由电子在磁场的作用下也产生抗磁矩和顺磁矩，不过它所产生的抗磁矩远小于顺磁矩，故自由电子的主要贡献是顺磁性。

金属均由离子和自由电子所构成，因此对于一种金属来说，其内部既存在着产生抗磁性的因素，又存在着产生顺磁性的因素，属于哪种金属，取决于哪种因素占主导地位。

金属的离子，由于核外电子层结构不同，可以分为两种情况：

一是它的电子壳层已全部被填满，即固有磁矩为零。

在外加磁场的作用下由核外电子的循轨运动产生抗磁矩，抗磁矩的强弱取决于核外电子的数量。

如果离子部分总的抗磁矩大于自由电子的顺磁矩，则金属为抗磁金属。

属于这种情况的抗磁金属有铜、金和银等。

锑、铋和铅等金属也属于这种情况，所不同的是它们的自由电子向共价键过渡，因而呈现出异常大的抗磁性。

还有些金属，如碱金属和碱土金属，它们的离子也是填满的电子结构，但它们的自由电子所产生的顺磁性大于离子部分的抗磁性。

因此它们是顺磁性金属，如铝、镁、锂、钠和钾等。

二是离子有未被填满的电子层，即离子具有较强的固有磁矩。

在外磁场的作用下，这些固有磁矩所产生的顺磁矩远大于核外电子循轨运动所产生的抗磁矩。

具有这种离子的金属都有较强的顺磁性，它们属于强顺磁性金属。

如3d-金属中的钛和钒等；4d-金属中的铌、锆和钼等；5d-金属中的铪、钽、钨和铂等。

4影响抗磁性与顺磁性的因素

1）同素异构转变与加工硬化的影响

同素异构转变对磁性有很显著的影响。

例如，具有正方点阵结构的白锡转变为具有金刚石结构的灰锡，即由顺磁转变为抗磁。

转变后锡在很大程度上已经失去金属固有的特性，这与转变后原子间距增大，结合电子增加而自由电子的数量变少有关。

铁在居里点以上呈顺磁状态。

当温度达到910℃和1401℃时，铁要分别发生α→γ和γ→δ的同素异构转变。

在此温度下铁的磁化率将发生跃变

加工硬化对金属的抗磁性影响也很明显。

加工硬化使金属的原子间距增大而密度减小，从而使铜和锌的抗磁性变弱。

当高度加工硬化时，铜可以由抗磁金属变为顺磁。

退火与加工硬化的作用相反，能使铜的抗磁性重新得到恢复。

2）合金成份与组织的影响

弱顺磁性金属Cu,Ag,Al,Mg等，所组成的固溶体合金由于溶入溶质原子以后，使原子间的结合发生了变化，它们的磁化率随着成分的变化，按近似于直线的平滑曲线而变化。

若强顺磁性过渡族金属溶于Cu、Ag或Au中，合金磁化率的变化比较复杂。

如Cu-Pd和Ag-Pd两种合金，当含ωpd低于30％时，由于钯的d层被传导电子填满，离子的固有磁矩变为零。

因此随着钯含量的增多，导致合金的抗磁磁化率增大，如图7-5所示。

在浓度很低的情况下，它们便可使合金变为顺磁性，并使顺磁磁化率显著地增大，特别是锰的固溶体合金，其顺磁磁化率比纯锰的还高。

形成多相合金时，磁化率与合金成分之间呈直线关系。

形成中间相时，由于生成了化学键和共价键，从而影响了自由电子的顺磁性，于是简单金属正离子的抗磁性便充分地显示出来，使合金的抗磁性增强，并在磁化率和成分的关系曲线上出现极值。

例如，Cu-Zn合金中出现电子化合物γ相Cu31Zn8时，合金的抗磁磁化率达到最大值。

从图7-6中曲线可以看到，由于液态合金仍保留着部分化学键的作用，所以对应于γ相成分的合金液态时的抗磁磁化率也比较大。

6抗磁与顺磁磁化率的测量

抗磁与顺磁磁化率的测量通常采用磁秤法；磁秤的结构如图7-7；顺磁，则F向下，抗磁则向上。

图7-7磁秤结构示意图

磁秤结构示意图：

a）磁秤结构 b）磁场梯度分布；1-分析天平2-试样3-电磁铁4-电加荷系统

测量未知磁化率:

可以用已知χ值的金属对仪器进行相对标定来确定磁导率。

例如，金属的磁化率χ1为已知，测量时达到平衡状态线圈所需通过的电流为i1，待测金属的磁化率为χ2，测量时达到平衡态的电流为i2，则

磁秤测量法的优点：

优点是：

测量简便，但不够准确。

磁秤的用途很广，可用于测量抗磁和顺磁的磁化率，也可以用于测量铁磁性。

如配备加热和冷却装置，还可用于研究金属的组织转变和进行相分析，是磁性分析的有力工具。

近年来，由于电子技术的发展自动磁秤用得愈来愈多，它能提高测量的稳定性和精确度。

7 抗磁与顺磁分析的应用

合金的磁化率取决于其成分、组织和结构状态。

从磁化率变化的特点可以分析合金组织的变化，以及这些变化与温度和成分之间的关系。

这种分析在测定铝合金的固溶度曲线和研究铝合金的时效等问题中应用取得了良好的结果。

1）测定Al-Cu合金的固溶度曲线

bm是退火试样测得的结果，它所对应的组织是以铝为基的固溶体和CuAl2相的混合物，随着铜含量的增多，CuAl2相的数量随之增多。

曲线bf所对应的组织是铜与铝所组成的单相固溶体。

据计算，在合金固溶体中一个铜原子可影响14～15个铝原子的顺磁性。

因此，与两相混合物相比，它的磁化率随着含铜量的增加，迅速地降低。

2）研究铝合金的分解

测量顺磁磁化率的变化不仅可以确定合金的固溶的曲线，而且还可用于研究淬火铝合金的分解情况。

由于淬火状态铜和铝形成了过饱和固溶体，铜的抗磁作用对铝的顺磁影响较大，使合金的顺磁磁化率显著降低。

退火状态的合金中，有94%的铜以CuAl2相的形式存在，因此铜对铝的顺磁性影响较小

7-2金属的铁磁性影响金属铁磁性的因素

铁磁性金属的磁化矢量与外加磁场的方向一致，但它与顺磁金属的磁化特征有显著的不同，其主要特征：

1）磁化曲线比较复杂；2）不可逆磁化存在。

一、磁化曲线与磁滞回线

铁磁金属的磁化曲线如图7-10所示。

从图7--10中曲线可以看到，在微弱的磁场中，磁感应强度B和磁化强度M均随磁场强度的增大缓慢地上升；磁化强度与磁场强度之间近似地呈直线关系，并且磁化是可逆的。

这个阶段的磁导率称为起始磁导率，用μ0表示，它接近于一个恒定值。

磁场强度H继续增大到一定值后，B和M急剧增高，磁导率增长得非常快，并且出现极大值μm。

这个阶段的磁化是不可逆的，即去掉磁场仍保留着部分磁化。

磁场强度再进一步增大，B和M增大的趋势逐渐变缓，磁化进行得愈来愈困难，磁导率变小，并趋向于μ0值。

当磁场强度达到Hs时，磁化强度便达到饱和值，磁场强度再继续增大时，磁化强度不再变化。

磁化强度的饱和值称为饱和磁化强度，用Ms表示，它与材料有关。

与Ms相应的磁感应强度称为饱和磁感应强度，用Bs表示。

由于B=μ0H+μ0M，故当磁场强度大于Hs时，B受磁场强度H的影响仍在继续增高。

将试样磁化到饱和状态后，逐渐减小磁场强度，则B也将随之减小。

当H=0时，磁感应强度B并不等于零，而是保留着一定大小的B值，如图7-11中的oc线段，这就是铁磁金属的剩磁现象。

去掉外加磁场后的磁感应强度称为剩余磁感应强度，用Br表示。

要使B值继续减小，则必须加一个反向磁场，当H等于一定值Hc时，如图中地od线段，B值才等于零。

Hc为去掉剩磁的临界磁场，它表示铁磁金属保持剩余磁化的能力，称为矫顽力。

磁感应强度的变化落后于磁场强度的变化，这种现象称为磁滞效应。

由于磁滞效应的存在，磁化一周得到一个闭合回线，称为最大磁滞回线。

回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗，称为磁滞损失。

铁磁金属的磁化特点:

磁化率不是定值，而且变化很大；存在着磁滞现象；很容易磁化并达到饱和状态。

铁磁金属的磁化之所以有上述表现，现已清楚，是由于在它们内部存在着磁畴。

所谓磁畴是指：

在未加磁场时铁磁金属内部已经磁化到饱和状态的小区域。

磁畴的存在已经用实验得到证明。

将铁磁金属抛光的试样表面涂以磁性悬浮液体，铁磁性粒子受磁畴磁极的作用将聚集在磁畴边界处，在显微镜下便可观察到磁性粒子所排成的图象。

这种图象称为粉纹图。

图7-13粉纹图及磁畴形貌

从图可直接看到磁畴的形状和结构。

磁畴的尺寸约为10-6mm3。

在未加磁场时，它的磁化矢量呈无序分布，因此铁磁体宏观上并不呈现出铁磁性。

磁畴的存在说明，在未加外磁场时，铁磁金属内部的自旋磁矩已经自发地排向了同一方向，这种现象称为自发磁化。

解释自发磁化要用自发磁化理论，它主要讨论磁有序的起因和条件与磁畴形成的原因和磁畴结构。

金属的铁磁性来源于原子未被抵消的自旋磁矩，而轨道磁矩对铁磁性的贡献是微不足道的。

过渡族金属的3d层都未被电子填满，因此这些金属的原子都有剩余的自旋磁矩。

在3d过渡族金属中，铁、钴和镍是铁磁性的。

锰虽然也有剩余的自旋磁矩，但它并不是铁磁性金属。

这就是说，金属要具有铁磁性，它的原子只有未被抵消的自旋磁矩还不够，还必须是自旋磁矩自发地排列在同一个方向上，亦即产生自发磁化。

金属内部的自发磁化是由于电子间的静电相互作用产生的。

当两个原子相互接近时，它们的3d层和4s层的电子可以相互交换位置，亦即发生交换作用，由此而产生的静电作用力称为交换力。

由于交换力的作用迫使相邻原子的自旋磁矩产生有序排列，因交换作用所产生的附加能量称为交换能，用Eex表示

Eex∝-Acosφ

式中A为交换能积分常数；φ为两相邻原子的两个电子自旋磁矩间的夹角。

由上式可以看到，交换能的正负取决于A和φ。

A为正值时，φ等于零，Eex为最小，自旋磁矩自发排向同一方向，即产生自发磁化。

若A为负值，φ等于180°，Eex为最小，自旋磁矩应呈反向平行排列，Eex为最小。

这种排列产生所谓反铁磁性。

交换能积分常数的正负及大小强烈地依赖于原子间的距离α和未填满壳层的半径r。

也就是说，它与原子的电子结构和晶体的点阵结构有关。

经计算得到，当α/r>3时，A为正值，α-Fe，Co和Ni的A均为较大的正值，它们都是铁磁性金属；Cr和Mn的α/r<3，它们是反铁磁性金属；稀土金属的α/r虽然大于3，但由于它们原子间距离较大，电子间的静电相互作用力较弱，对电子自旋的取向影响较小，故在常温下即为顺磁。

电子相互交换作用所产生的交换力迫使自旋磁矩同向平行排列，另一方面，由温度增高所引起的热运动破坏这种平行排列。

热运动产生的无序倾向占优势的临界温度，称为居里点（居里温度）。

它的存在是铁磁金属的特征之一。

二磁晶各向异性与磁致伸缩

磁晶各向异性与磁致伸缩是铁磁晶体的两个重要的特性。

它们不仅在工程应用上有重要意义，而且对磁畴的大小、结构及取向等均有影响。

1）磁晶各向异性

沿着铁磁晶体的各晶向磁化的难易不同称为磁晶各向异性。

图7-15铁磁晶体的各向异性（a）铁 （b）镍 （c）钴

难磁化方向和易磁化方向磁化曲线所包围的面积即代表两个方向磁化所需要的能量差。

它表明磁位能存在着各向异性。

自发磁化指向易磁化方向时，磁位能为最低。

若将磁矩从易磁化方向转到难磁化方向上去，则需要供给一定的能量，这种由于磁晶各向异性所引起的附加能量称为磁晶各向异性能。

对于立方晶系，设磁晶各向异性能为EK，可用式表达:

EK=K0+K1（α12α22+α22α32+α32α12）+K2α12α22α32

式中K0，K1和K2为各向异性常数；α1,α2,和α3为磁化方向与三个晶向之间夹角的余弦。

各向异性常数愈小，愈容易磁化。

多晶铁磁体没有磁各向异性。

2）磁致伸缩

铁磁晶体磁化对其长度发生变化的效应称为磁致伸缩。

磁致伸缩的大小可用磁致伸缩系数λ表示

式中l为铁磁体的长度；Δl为由磁化引起的长度变化量。

磁致伸缩效应是由于原子磁矩有序排列时，电子间的相互作用导致原子间距的自发调整而引起的。

金属的点阵结构不同，磁化时原子间距的变化也不一样，故有不同的磁致伸缩性能。

由图7-16可见，铁在不同晶向上的磁致伸缩系数相差很大，[100]方向为正，[111]方向则为负。

镍在各晶向上的磁致伸缩系数均为负值，且以[100]方向为最大。

多晶铁磁体的磁致伸缩没有各向异性。

磁致伸缩系数的绝对值随磁化强度的增加而增大，当磁化达到饱和时，λ也达到最大值，此时的磁致伸缩系数称为饱和磁致伸缩系数，用λs表示。

实验测得，多晶体铁的λs=4.4×10-6,多晶体镍的λs=-33×10-6。

三、铁磁晶体的退磁场

一个具有自由端的铁磁体磁化之后，磁体的端部产生N和S极，这时磁体内部由于N和S极产生一个与磁化方向相反的磁场，称为退磁场。

对于均匀磁化的椭球体，退磁磁场的强度为

Hd=-NM

式中N为铁磁体的几何退磁因子，与几何形状及尺寸有关；M为磁体的磁化强度。

负号表示Hd与M的方向相反。

非闭合回路磁体的退磁场与磁矩的相互作用能称为退磁场能。

退磁场能也是一种静磁能，它等于

退磁因子对于不同形状或者同一磁体的不同方向有不同的数值。

当铁磁体处于开路状态时，磁体愈短粗，退磁因子愈大，退磁场能也愈高。

对于任何形状的铁磁体，沿细长方向较容易磁化，而沿粗短方向较难磁化。

这种由形状不同所引起的各向异性称为形状各向异性。

四、磁畴的形成与磁畴结构

理论上已说明了自发磁化的起因和条件，问题是自发磁化为什么要分成很多小的磁畴呢？

从热力学的角度观察，形成磁畴是能量最小条件的必然结果。

具体地说，形成磁畴是为了减少退磁场能和磁致伸缩能（磁弹性能）。

由于闭合磁畴的出现，一方面使退磁场能下降为零，另一方面由于闭合磁畴和基本磁畴的磁化方向不同，引起的磁致伸缩不同，因而产生一定的磁致伸缩能。

这部分能量不仅与磁畴的方向有关，而且和磁畴的尺寸有关，尺寸愈大，磁致伸缩所引起的尺寸变化就愈不容易相互补偿，磁弹性能（磁致伸缩能）就愈高。

因此，封闭式磁畴结构还要由较小的磁畴构成，弹性能才可能更低，

在两相反磁畴之间形成一个过渡层，通常称为磁畴壁。

畴壁内自旋磁矩的方向从一个磁畴逐渐过渡到另一个磁畴的方向，这种情况交换能为最低。

于是，畴壁的自旋磁矩却偏离了晶体的易磁化方向，由此导致各向异性能增高。

此外，由于磁致伸缩的变化使弹性能升高，所以形成磁畴壁需要一定的能量。

畴壁总能量与畴壁的数量有关，畴壁愈多，能量愈高。

当磁畴变小使磁致伸缩能减小的数量和畴壁形成所需要的能量相等时，即达到能量最小的稳定闭合磁畴组态。

在没有外磁场时，通常磁畴呈细小扁平的薄片状或细长的棱柱状，大小约为10-6mm3,磁化矢量指向易磁化方向。

在多晶体中，一个晶粒内可有数个磁畴。

在磁场的作用下磁畴的大小和方向都可发生变化。

影响金属铁磁性的因素

影响铁磁性的因素来自两个方面：

一是环境，如温度和应力等的影响；二是金属内部因素，如成分、组织和结构等的影响。

从金属内部的因素考查，可把铁磁参量分为两类，即组织敏感性参量和组织不敏感参量。

组织和结构不敏感参量不受组织和结构的影响或影响很小，属于这类参量的有Ms（饱和磁化强度），λs（饱和磁致伸缩系数），K（磁晶各向异性参数）和Tc（居里温度）等，它们与合金的成分和铁磁相性质及数量有关。

组织和结构敏感参量强烈地受组织、结构因素以及应力状态的影响，属于这类参量的有Hc（矫顽力），μ（磁导率），χ（磁化率）和Br（剩余磁感应强度）等，它们均与技术磁化有关。

一、温度的影响

图7-19曲线表明，在温度低于居里点时，由于温度升高使原子的热运动加剧，原子磁矩无序倾向增大，导致Ms下降。

这种无序倾向在接近居里点时急剧增大，因此Ms急剧降低，在居里点处下降为零，即由铁磁转变为顺磁。

此规律是铁磁金属的共同特性。

Bmax随温度的升高而下降，与Ms和温度的关系基本相似。

温度对Br的影响比较复杂，-200～20℃区间，Br随温度升高而增大，但温度继续升高，则Br降低见图a。

μ的变化也比较复杂，如图b。

在强磁场中，由于温度升高会导致B值降低，故μ随之降低。

但在较弱的磁场中，温度升高会使K和λs下降，由此可以减小磁化过程的阻力，因此μ值不但没有下降，反而随温度升高而增大。

当温度接近居里点时，由于B值急剧降低，受其影响μ值迅速下降，在居里点处降低为零。

矫顽力的变化则与μ相反，它随着温度的升高而下降，这是由于温度升高会引起K和λs降低以及应力松弛所造成的。

二、应力的影响

这里应力是指加于铁磁金属的弹性应力，它对金属的磁化产生显著影响，见图7-20。

图a可明显地看到，由于镍的磁致伸缩系数为负值，所以压应力则对镍的磁化有利，使磁化曲线明显变陡。

而拉应力将阻碍磁化过程进行，受力愈大，磁化就愈困难，磁导率明显变小，见图b。

总之，当应力的方向与金属的磁致伸缩为同号时，则应力对磁化起促进作用；反号时则对磁化起阻碍作用。

三、形变、晶粒及杂质的影响

形变对组织和结构敏感参量的影响十分显著，这是由于它能使金属内部产生大量的缺陷及很高的应力，它们都会对磁畴壁的移动造成阻力，使磁化发生困难。

形变使磁导率显著降低，并且形变量愈大，μ值下降得愈显著，见图7-21。

Hc则相反，形变量愈大，则愈高。

Br在压缩量为5～8%以下时，随着压缩量的增大急剧降低，当压缩量大于8%时，Br随着加工硬化程度的增大而逐渐增高。

再结晶退火可消除应力和缺陷，使磁化过程容易进行，从而使μ显著增高，Hc下降。

在完全再结晶的情况下，金属的铁磁性可以恢复到加工硬化前的水平。

晶粒细化与加工硬化的效果相似，这是因为晶界是一种面缺陷，晶粒愈细，晶界便愈多，磁化的阻力也愈大，愈难磁化。

杂质，如碳、氮、锰、硫和磷等，对铁的组织敏感参量的影响与它们存在的形态有关。

有两种可能情况：

一是固溶于铁中；二是形成夹杂物。

若固溶于铁中便会造成点阵扭曲，而呈夹杂物存在则使磁畴壁穿孔，它们都会给畴壁移动造成阻力，导致μ值下降，Hc上升。

一般情况是，形成间隙固溶体时，杂质的影响比较大，形成夹杂物和置换式的固溶体时影响较小。

不管是杂质以哪种形式存在，它都使单位体积内原子磁矩的数量较小，因而使Ms降低。

四、合金成分和组织的影响

1）形成固溶体

抗磁或顺磁金属溶入铁磁金属中形成固溶体时，饱和磁化强度Ms随着溶质原子浓度增大而降低。

图7-22镍原子的玻尔磁子数与合金元素的关系

图7-23Fe-Ni、Ni-Co和Fe-Co合金的Ms与成分的关系

2） 形成化合物

铁磁金属与顺磁或抗磁金属所组成的化合物和中间相，如Fe7Mo6，FeZn7，Fe3Au，Fe3W2和FeSb2，还有NiAl和CoAl等，由于这些顺磁或抗磁性金属的价电子与铁磁金属，3d层的电子产生交换作用，从而改变了3d层的电子结构，因此都呈顺磁性。

铁磁金属与非金属所