现代仪器分析测试方法的相关课件（物性分析2）

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1、第五章磁性分析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。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、磁导率、磁化率、矫顽力与材料的组织有关，可用于分析晶粒大小、形状、第二相分布、晶体缺陷等；饱和磁化强度、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》15.1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——铁磁性Cu则使

2、磁场减弱——抗磁性空气使磁场略有增加——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。《材料现代分析技术》2一、磁性原理1.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，将产生一个磁矩。大小：《材料现代分析技术》32.电子自旋磁矩产生：电子的自旋运动大小：《材料现代分析技术》43.原子的总磁矩很小，为电子磁矩的1/2000,通常不考虑。对于单原子：一个电子层排满，总磁矩为零；电子层未被排满，总磁矩不为零对于

3、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。《材料现代分析技术》5二、磁性基本参数磁矩：表示磁性的强弱磁场强度磁化强度磁感应强度磁化率《材料现代分析技术》65.2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或弱的磁性。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。本节讨论抗磁性和顺磁性。《材料现代分析技术》7一、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，此外还有离子型晶体

4、、大部分有机物、一些金属（Cu、Ag、Pb）。《材料现代分析技术》82.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，而任何物质都存在电子的轨道运动，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性物质。《材料现代分析技术》9二、顺磁性1.定义：磁化率大于零的物质2.产生原因：顺磁性物质的单个原

5、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。在外磁场作用下，原子磁矩排向磁场方向，总磁矩大于零。顺磁性物质：O、Pt、Pd、稀土、Fe、Co、Ni等《材料现代分析技术》10三、物质的抗磁性与顺磁性1.非金属除O、石墨外都是抗磁性的2.金属中Cu、Ag、Au、Cd、Hg等是抗磁性的3.所有的碱金属，除B外都是顺磁性的4.三价金属也是顺磁性的，如Al、Se、La5.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Ti、V、Cr、Mn等《材料现代分析技术》11四、影响抗磁性与顺磁性

6、的因素1.温度温度本身影响不大，但当温度引起相变化时将使抗磁磁化率发生变化。2.塑性变形塑变使原子间距增大，密度减小，造成抗磁性减小（如Cu、Zn）。在高度加工硬化下，Cu由抗磁性转变为顺磁性。《材料现代分析技术》123.晶粒度细化晶粒可使铋、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——综上所述，各种破坏晶体完整性的因素均使抗磁性下降。4.相结构与组织影响规律复杂《材料现代分析技术》135.3铁磁性一、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取向混乱（磁无序）。而铁磁性物质

7、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）。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》14《材料现代分析技术》15二、铁磁性测量方法1、冲击测量法将试样迅速投入或抽出磁极间隙，如果试样中有铁磁相，测量线圈中的磁通量将发生变化。试样的饱和磁化强度：《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162、热磁仪法起始态，试样与磁场夹角为φ0；在磁场作用下，铁磁性试样将产生一个力矩，使试样向磁场方向转动，夹角为φ1；磁化强度：《

8、材料现代分析技术》1-灯尺2-光源3-弹簧4-反射镜5-支杆6-磁极7-试样175.5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。《材料现代分析技术》18一、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。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