铁磁性及磁自由能-1（精）

程密切相关，并表现出各向异性，因而认为线性磁致伸缩是轨道耦合和电子自旋-轨道耦合相叠加的结果．

3、形状效应：设一个球形的单晶样品，如果它的内部没有交换作用和自旋-轨道的耦合作用，而只有退磁能NMsV/2，为了降低退磁能，样品的体积V要缩小，并在磁化方向伸长以减小退磁因子N，这就是形状效应。

磁致伸缩效应也是磁体内部各个磁畴形变的外观表现。未磁化前各个磁畴之间混乱取向，各个磁畴可以看成是一个个小磁体。这些小磁体表面的磁荷分布导致出现磁极，取向混乱导致磁极之间有的相互吸引，有的相互排斥。施加外部磁场后，磁畴中的磁矩发生取向，磁矩的同向排列导致先前的排斥和吸引作用消失，磁畴发生形变，宏观上表现为材料磁化时尺寸或体积发生变化。

既然材料磁化时要发生磁致伸缩，一旦这种形变受到限制，材料内部就要产生应力，因而存在一种弹性能，称为磁弹性能。磁弹性能的大小与应力的大小和作用方向以及材料的磁致伸缩系数有关。对于各向同性的材料，如果λs为饱和磁致伸缩系数，θ为磁化强度与应力之间的夹角，则单位体积的磁弹性能有：

E??3?s?Sin2?2(2?14)如果对应λs和σ均为正值(正磁致伸缩和拉应力)，当θ=0时，Eσ最小；当θ=90时，Eσ=3λsσ/2。如果λs或σ为负值，则θ=0时，Eσ最大；当θ=90时，Eσ最小。由此可见，应力也会使材料产生一种各向异性，称为应力各向异性，而且同样也会影响材料磁化。所以，λs＞0的材料中，压力将使它的磁化强度垂直于压力的方向；在λs＜0的材料中，压力将使材料的磁化强度沿着压力的方向．

根据应力各向异性的概念，便很容易理解图2.9中张力使坡莫合金容易磁化，但是却难以使镍磁化的实验事实了．因为坡莫合金的λs＞0，故张力将使其磁化强度沿着张力的方向，即张力的方向是易磁化方向，所以在此方向上容易磁化；镍的λs＜0，张力将使其磁化强度垂直于张力的方向，那么在张力的方向上磁化就困难了(与其他方向相比，在同样的磁场下得到的磁化强度却是较小的)。

磁致伸缩不但对材料的磁性有很重要的影响(特别是对起始磁导率，矫顽力等)，而且效应本身在实际中的应用上也是很重要的．利用材料在交变磁场作用下长度的伸长和缩短，可以制成超声波发生器和接收器，以及力、速度、加速度等的传感器、延迟线、滤波器、稳频器和磁声存贮器等．

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图2.9 张力影响下坡莫合金和Ni的磁化曲线(a)以

及磁滞回线(b)，图中σ为张力