材料物理性能 作者 陈騑騢 1_ 第二章.ppt

(二) 示波器法 图2-62　示波器法线路原理 (三) 电桥法 图2-63　麦克斯韦电桥原理 第十二节　磁性分析的应用 一、 铁磁性分析二、抗磁性与顺磁性分析 一、 铁磁性分析 (一)钢中残余奥氏体含量测定(二) 研究过冷奥氏体等温分解(三) 研究淬火钢的回火转变(四)建立合金的相图 (一)钢中残余奥氏体含量测定 1.淬火钢中只有一个非铁磁相2.钢中含有两个或更多非铁磁相 1.淬火钢中只有一个非铁磁相 许多钢材经过淬火，除了得到淬火马氏体外，还有残余奥氏体。 2.钢中含有两个或更多非铁磁相 碳钢淬火组织由马氏体、残余奥氏体和碳化物组成，后两者均为非铁磁相 (二) 研究过冷奥氏体等温分解 图2-64　热磁法测得的过冷奥氏体等温转变动力学曲线 (三) 研究淬火钢的回火转变 图2-65　T10钢淬火试样回火时饱和磁化强度变化曲线 (四)建立合金的相图 图2-66　Fe-Mo合金的矫顽力与成分的关系曲线 二、抗磁性与顺磁性分析 (一)测定Al-Cu合金的固溶度曲线(二)研究铝合金的分解 二、抗磁性与顺磁性分析 图2-67　Al-Cu合金的磁化率与成分和淬火温度的关系 (一)测定Al-Cu合金的固溶度曲线 为了测定铜在铝中的固溶度曲线，首先取不同成分的Al-Cu合金，把每种成分的合金制备成若干个试样，将它们分别进行退火或不同温度淬火。然后测出它们的磁化率与合金成分的关系曲线，如图2-67所示。图2-67中曲线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。由于铜是抗磁性金属，它所产生的抗磁矩部分地抵消了铝所产生的顺磁矩。形成CuAl2相时，据计算，每一个铜原子影响两个铝原子，因此随着CuAl2相数量的增多,合金的磁化率曲线降低，但比较缓慢。不同成分的合金经不同温度淬火后，凡是与bm平行的线段，例如450℃淬火后的en线段，均对应于两相混合物组织。 (二)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度曲线，而且还可用于研究淬火铝合金的分解。这里仍以常见的Al-Cu合金为例。 火状态的磁化率与温度的关系取w=5％的铝合金试样分别进行淬火和退火处理，然后在不同温度下测量它们的磁化率，测量结果见图2-68。图中曲线表示合金退火和淬火状态的磁化率与温度之间的关系。可以看出，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的形式存在，因此铜对铝顺磁性影响较小，故磁化率比淬火状态的高。随着温度的升高，由于在淬火试样中析出CuAl2相，合金的磁化率逐渐增大。若将退火合金与纯铝的磁化率曲线相比，便可看到合金的磁化率较纯铝低，这是由铜的抗磁作用造成的。用这种方法很容易研究铝合金时效时从过饱和固溶体向平衡态组织变化的情况。 (二)研究铝合金的分解 图2-68　Al-Cu合金淬火和退火状态的磁化率与温度的关系 五、合金成分和组织的影响 (一)形成固溶体(二)形成化合物(三)形成多相合金 (一)形成固溶体 图2-43　镍中合金元素浓度对每个原子波尔磁子数的影响 (一)形成固溶体 图2-44　Fe-Ni合金的相图和电磁性能 (一)形成固溶体 图2-45　Ni-Mn合金的4π与成分的关系 (二)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，由于这些顺磁或抗磁金属的4s电子进入铁磁金属未填满的3d壳层，因而使铁磁金属Ms降低，呈顺磁性。 (三)形成多相合金 02-46 (三)形成多相合金 图2-47　第二相对合金磁性的影响 第十节　动态磁化特性 一、交流磁化过程与交流磁滞回线二、复数磁导率三、交变磁场作用下的能量损耗 一、交流磁化过程与交流磁滞回线 02-48 一、交流磁化过程与交流磁滞回线 图2-49　厚度50μm钼坡莫合金带的交流磁滞回线 二、复数磁导率 由于复数磁导率虚部μ″的存在，使得磁感应强度B落后于外加磁场H，引起铁磁材料在动态磁化过程中不断消耗外加能量。 三、交变磁场作用下的能量损耗 (一) 趋肤效应和涡流损耗(二)磁滞损耗(三)剩余损耗及磁导率减落现象(四)共振损耗 (一) 趋肤效应和涡流损耗 根据法拉第电磁感应定律，磁性材料交变磁化过程会产生感应电动势，因而会产生涡电流。由于涡电流大小与材料的电阻率成反比，因此金属的涡流比铁氧体要严重得多。除了宏观的涡电流以外，磁性材料的畴壁处，还会出现微观的涡电流。涡电流的流动，在每瞬间都会产生与外磁场产生的磁通方向相反的磁通，越到材料内部，这种反向的作用就越强，致使磁感应强度和磁场强度沿样品截面严重不均匀。等效来看，好像材料内部的磁感应强度被排斥到材料表面，这种现象