现代分析20196物性分析2ppt课件

1、第五章第五章 磁性分析磁性分析 宇宙万物均具有磁性，有的材料磁性强，有的材料宇宙万物均具有磁性，有的材料磁性强，有的材料磁性弱，其强弱与材料的成分、组织、结构有关。磁性弱，其强弱与材料的成分、组织、结构有关。 表征磁性的参数：磁化强度、磁导率、磁化率、矫表征磁性的参数：磁化强度、磁导率、磁化率、矫顽力、饱和磁化强度、居里点等，其中磁化强度、磁导顽力、饱和磁化强度、居里点等，其中磁化强度、磁导率、磁化率、矫顽力与材料的组织有关，可用于分析晶率、磁化率、矫顽力与材料的组织有关，可用于分析晶粒大小、外形、第二相分布、晶体缺陷等；饱和磁化强粒大小、外形、第二相分布、晶体缺陷等；饱和磁化强度、居里点主要

2、与相结构有关，用于物相分析。度、居里点主要与相结构有关，用于物相分析。材料现代分析技术5.1 磁性及其物理本质磁性及其物理本质 若在真空中造成一个磁场，然后在磁场中放入一种物质，无若在真空中造成一个磁场，然后在磁场中放入一种物质，无论放入什么物质，都会使物质的空间磁场发生变化。例如：论放入什么物质，都会使物质的空间磁场发生变化。例如： Fe使磁场强烈地增加使磁场强烈地增加铁磁性铁磁性 Cu则使磁场减弱则使磁场减弱抗磁性抗磁性 空气使磁场略有增加空气使磁场略有增加铁磁性铁磁性 物质在磁场中由于受磁场的作用表现出一定的磁性，这种物质在磁场中由于受磁场的作用表现出一定的磁性，这种现象称为磁化。把能磁

3、化的物质称为磁介质，实际上包括空气现象称为磁化。把能磁化的物质称为磁介质，实际上包括空气在内的所有物质都是磁介质。在内的所有物质都是磁介质。材料现代分析技术一、磁性原理一、磁性原理1. 电子轨道磁矩电子轨道磁矩产生：电子绕原子核作轨道运动，可看作是一个闭合电流，产生：电子绕原子核作轨道运动，可看作是一个闭合电流，将产生一个磁矩。将产生一个磁矩。大小：大小：材料现代分析技术Bllmcelmcehl242. 电子自旋磁矩电子自旋磁矩产生：电子的自旋运动产生：电子的自旋运动大小：大小：材料现代分析技术BsSmcehS223. 原子的总磁矩原子的总磁矩 很小，为电子磁矩的很小，为电子磁矩的1/2000

4、,通常不考虑。通常不考虑。对于单原子：一个电子层排满，总磁矩为零；对于单原子：一个电子层排满，总磁矩为零； 电子层未被排满，总磁矩不为零电子层未被排满，总磁矩不为零对于分子：因原子结合成分子时外层电子磁矩要变化，分子对于分子：因原子结合成分子时外层电子磁矩要变化，分子磁矩不是各单原子磁矩的总和。磁矩不是各单原子磁矩的总和。材料现代分析技术nslan二、磁性基本参数二、磁性基本参数l磁矩：表示磁性的强弱磁矩：表示磁性的强弱l磁场强度磁场强度l磁化强度磁化强度l磁感应强度磁感应强度l磁化率磁化率材料现代分析技术5.2 抗磁性与顺磁性抗磁性与顺磁性 所有物质、任何状态下、任何条件下都显示或强所有物质

5、、任何状态下、任何条件下都显示或强或弱的磁性。或弱的磁性。 按物质磁性的不同特征，可分为抗磁性、顺磁性、按物质磁性的不同特征，可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性等五类。本节讨论抗磁铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性等五类。本节讨论抗磁性和顺磁性。性和顺磁性。材料现代分析技术一、抗磁性一、抗磁性 1.定义：也称逆磁性或反磁性，被磁场所排斥的物质定义：也称逆磁性或反磁性，被磁场所排斥的物质具有抗磁性，其磁化率小于零。具有抗磁性，其磁化率小于零。 惰性气体是典型的抗磁性物质，此外还有离子型惰性气体是典型的抗磁性物质，此外还有离子型晶体、大部分有机物、一些金属晶体、大部分有机物、一些金属Cu、A

6、g、Pb）。）。材料现代分析技术2. 抗磁性产生原因抗磁性产生原因 抗磁性物质电子层已填满电子，其轨道磁矩和自旋磁抗磁性物质电子层已填满电子，其轨道磁矩和自旋磁矩互相抵消，在没有磁场作用下，原子磁矩等于零。矩互相抵消，在没有磁场作用下，原子磁矩等于零。 在外磁场作用下，电子轨道回路产生一个附加感应电在外磁场作用下，电子轨道回路产生一个附加感应电流，这一附加感生电流的磁矩方向与外磁场方向相反。流，这一附加感生电流的磁矩方向与外磁场方向相反。 抗磁性是由于电子在轨道运动中产生的，而任何物质抗磁性是由于电子在轨道运动中产生的，而任何物质都存在电子的轨道运动，故任何物质在外加磁场作用下都都存在电子的轨

7、道运动，故任何物质在外加磁场作用下都要产生抗磁性。只有抗磁性大于顺磁性的物质才成为抗磁要产生抗磁性。只有抗磁性大于顺磁性的物质才成为抗磁性物质。性物质。材料现代分析技术二、顺磁性二、顺磁性 1.定义：磁化率大于零的物质定义：磁化率大于零的物质 2. 产生原因：产生原因： 顺磁性物质的单个原子是有磁矩的，由于热振动，顺磁性物质的单个原子是有磁矩的，由于热振动，原子磁矩混乱分布，此时物质的总磁矩为零。原子磁矩混乱分布，此时物质的总磁矩为零。 在外磁场作用下，原子磁矩排向磁场方向，总磁矩在外磁场作用下，原子磁矩排向磁场方向，总磁矩大于零。大于零。 顺磁性物质：顺磁性物质：O、Pt、Pd、稀土、稀土、

8、Fe、Co、Ni等等材料现代分析技术三、物质的抗磁性与顺磁性三、物质的抗磁性与顺磁性 1.非金属除非金属除O、石墨外都是抗磁性的、石墨外都是抗磁性的 2. 金属中金属中Cu、Ag、Au、Cd、Hg等是抗磁性的等是抗磁性的 3. 所有的碱金属，除所有的碱金属，除B外都是顺磁性的外都是顺磁性的 4. 三价金属也是顺磁性的，如三价金属也是顺磁性的，如Al、Se、La 5. 稀土金属顺磁性较强，磁化率较大稀土金属顺磁性较强，磁化率较大 6. 过渡族元素具有强烈的顺磁性，如过渡族元素具有强烈的顺磁性，如Ti、V、Cr、Mn等等材料现代分析技术四、影响抗磁性与顺磁性的因素四、影响抗磁性与顺磁性的因素 1.

9、温度温度 温度本身影响不大，但当温度引起相变化时将使抗磁温度本身影响不大，但当温度引起相变化时将使抗磁磁化率发生变化。磁化率发生变化。 2. 塑性变形塑性变形 塑变使原子间距增大，密度减小，造成抗磁性减小塑变使原子间距增大，密度减小，造成抗磁性减小如如Cu、Zn）。在高度加工硬化下，）。在高度加工硬化下，Cu由抗磁性转变为由抗磁性转变为顺磁性。顺磁性。 材料现代分析技术 3. 晶粒度晶粒度 细化晶粒可使铋、锑、硒、碲的抗磁性减小，高度细细化晶粒可使铋、锑、硒、碲的抗磁性减小，高度细化时可由抗磁性转变为顺磁性化时可由抗磁性转变为顺磁性 综上所述，各种破坏晶体完整性的因素均使抗磁性综上所述，各种破

10、坏晶体完整性的因素均使抗磁性下降。下降。 4. 相结构与组织相结构与组织 影响规律复杂影响规律复杂材料现代分析技术5.3 铁磁性铁磁性一、磁化曲线与磁滞回线一、磁化曲线与磁滞回线 铁磁性：由于热运动的作用，顺磁性物质的原子磁矩铁磁性：由于热运动的作用，顺磁性物质的原子磁矩取向混乱磁无序）。取向混乱磁无序）。 而铁磁性物质由于静电交互作用，在一定范围内而铁磁性物质由于静电交互作用，在一定范围内相邻原子磁矩平行取向磁有序）。相邻原子磁矩平行取向磁有序）。 磁化曲线和磁滞回线是表示铁磁性的最基本曲线。磁化曲线和磁滞回线是表示铁磁性的最基本曲线。材料现代分析技术材料现代分析技术二、铁磁性测量方法二、铁

11、磁性测量方法1、冲击测量法、冲击测量法 将试样迅速将试样迅速投入或抽出磁投入或抽出磁极间隙，如果极间隙，如果试样中有铁磁试样中有铁磁相，测量线圈相，测量线圈中的磁通量将中的磁通量将发生变化。发生变化。试样的饱和磁化强试样的饱和磁化强度：度： 材料现代分析技术1-待测试样 2-支架 3-电磁铁的极头 4-测量线圈 5-冲击检流仪 6-加热炉 7-铜管msnscB22、热磁仪法、热磁仪法起始态，试样与磁场夹起始态，试样与磁场夹角为角为0；在磁场作用下，铁磁性在磁场作用下，铁磁性试样将产生一个力试样将产生一个力矩，使试样向磁场矩，使试样向磁场方向转动，夹角为方向转动，夹角为1；磁化强度：磁化强度：材

12、料现代分析技术1-灯尺 2-光源 3-弹簧 4-反射镜 5-支杆 6-磁极 7-试样110sinHVcM5.5 磁性分析应用磁性分析应用 磁性分析在研究金属中应用广泛。典型的应用磁性分析在研究金属中应用广泛。典型的应用如研究合金的成分、相和点阵结构、应力状态、组如研究合金的成分、相和点阵结构、应力状态、组织转变等方面。织转变等方面。材料现代分析技术一、测定钢中残余奥氏体含量一、测定钢中残余奥氏体含量各种钢经淬火后，在室温组织中或多或少存在残余奥氏体。各种钢经淬火后，在室温组织中或多或少存在残余奥氏体。残奥数量的多少与钢的成分、淬火加热温度、保温时残奥数量的多少与钢的成分、淬火加热温度、保温时间、淬火冷却速度等有关。残奥的存在对材料的工艺间、淬火冷却速度等有关。残奥的存在对材料的工艺性和力学性能有极为重要的影响。性和力学性能有极为重要的影响。思绪：用冲击法测试样的饱和磁化强度，根据饱和磁化强思绪：用冲击法测试样的饱和磁化强度，根据饱和磁化强度与马氏体量成正比求出马氏体量，扣除之后即得奥度与马氏体量成正比求出马氏体量，扣除