1.3.4　Fe的電子殼層和電子軌道，合金的磁性

——斯拉特-泡利（Slater-Pauling）曲線

質量為m，電荷為e的電子的軌道運動和自旋運動如圖1-17所示。

圖1-17　質量為m，電荷為e的電子的軌道運動和自旋運動

由元素周期表上相互接近的元素組成的合金，其平均磁矩是外層電子數的函數。將3d過渡金屬二元合金的磁矩對每個原子平均電子數（e/a）作圖，得到的曲線稱為Slater-Pauling曲線（圖1-18）。

圖1-18　 3d過渡金屬二元合金的Slater-Pauling曲線

3d過渡族金屬二元合金的磁矩對每個原子平均電子數(e/a)的作圖

鐵磁性元素Fe、Co、Ni為3d過渡元素的最后三個，其3d電子按洪特規則和泡利不相容原理排布，存在不成對電子，由此產生原子磁矩。以Fe-Co系統（圖中用黑點表示）為例，從Fe的2.12開始，隨著Co含量的增加，原子磁矩增加，成分正好為Fe70Co30時取最大值，大約為2.5μB （μB為玻爾磁子），而后下降。根據Slater-Pauling曲線可以得出如下結論：

（1）迄今為止，由合金化所能達到的原子磁矩，最大值約為2.5μB；

（2）合金由元素周期表上相接近的元素組成時，其原子磁矩與合金元素無關，僅取決于平均電子數;

（3）當比Cr的電子數少（3d軌道電子數不足5）時，不會產生鐵磁性。