热重分析仪TGA测定磁性材料的相转变

现代仪器○O五年第三期」热重分析仪TGA测定磁性材料的相转变袁钻如*戴庆平(南京大学现代分析中心南京21093)摘要本文利用带有磁场的热重分析仪M-TGA对Fe3B合金中加入元素Nd造成的合金相转变和各相含量等进行研究。研究发现在FeB合金中加入适量的稀土元素Nd将导致合金相组成由四角FeH(t-FeB)为t-Fe3B和亚稳相Nd2Fe23B3。与常规热分析仪器DA相比高灵敏的M-TA可以更加凊楚地观察到具有铁磁性转变的磁性材料相变过程。关键词热重分析相转变磁性材料引言NdFeB合金以其优异的综合磁性能将永磁材料321发展推向高潮-9。研究NFeB三元合金的成分与相组成是得到高性能的关键。但是,NFeB三元合金相图十分复杂而且对成分非常敏感。本文利用带有磁场的热重分析仪M-TGA研究含Nd的Fe3B765三元合金的相组成及其随热处理温度的变化4321实验方法1000在真空电弧熔炼炉内将成分为(FeNd4.)3B温度(k)的合金反复熔炼5次以保证成分均匀化。将合金图1样品的DA曲线(升温速率为10K/min)铸锭在真空快淬炉内以36m/s的速度快淬成丝状ˆ质处于梯度磁场中时其自身被磁场的磁仳产生与非晶条带。其热行为和磁性相变由用 Perkin elmer磁场相吸的作用。相互作用力F表示为DA7型差热分析仪和带有磁场的 Pyris 1 TGA热重F(1)分析仪表征。微结构变化通过ⅹ射线衍射来分析。2结果与讨论这里为真空磁导率,。厂是样品处的磁场梯度。M和γ分别是样品的磁化强度和体积。磁场在36ms的转速下合金带为完全非晶状态。是由四根均匀分布在圆周上的NdeB圆柱形磁铁为研究非晶带的晶化过程,首先用DA对其热行为组成。样品放置在磁铁圆环的轴线上这样样品处进行研究。加热速度为10K/min温度范围为373K的磁场梯度垂直向下。因为样品位置和样品处外场到1123K。该样品的DA曲线(见图1)由图1可梯度大小不变所以从1试式可得出相互作用力F的知该样品DTA曲线似乎有三个放热峰但后两个大小正比于样品的磁化强度M。即天平称得的磁十分不明显滩以确定。力″与样品的磁化强度M成正比。为进一步证实第一峰后面是否存在某些变化如果铁磁材料放在热重分析仪的天平托盘上称对样品进行M-TGA测量。这里首先介绍一下M-重就会表现出增重的特点。如果样品被加热到TcTA的工作原理里。铁磁性材料都存在一个磁有序温以中国煤化工重的特点。这样测量度即居里温度T当温度低于Tc的时候材料表的天CNMHG关系实际上是间接反现出铁磁性的特点。当温度高于它的T时原来是映出样品内磁化强度M与温度T的关系铁磁性的材料表现岀顺磁性的特点。当铁磁性的物除此之外如果样品内部有饱和磁化强度不同作者通信袁钻如 e-mail : ziyuan01@16336二OO五年第三期」研究报告的两个铁磁相发生转变或是有铁磁相转变为顺磁10相从m~T关系曲线上也可以看出变化队而可A N, FexB, a-Fe以研究磁性相变过程。值得一提的是Pyis1TGAs Nd,, Fe Be具有极高的灵敏度(10g)和较好的控温精度(±1K)因此它对磁信号的分辨率优于普通的振动样相600品磁强计VSM强400具体的操作方法是(1称取适量的样品约17度3\mg置于Al2O3坩埚内挂于天平的吊臂上。(2样品重量清零后加磁场称重mo加入程序中作为初始基准质量。这时称量的是磁场与样品之间的磁力大小。(3程控升温记录m~T关系曲线。行射角度2度)经过913K0min真空热处理的样品的M-图3不同热处理条件下的XRD曲线TGA曲线及其微分曲线见图2)曲线上有三个明913K×10minb.1173K×20min显的台阶(AB、C所指示处)如果定义居里温度磁化强度的差值△M,就可以估算出各磁性相的相为磁化强度随温度变化最快的温度的话则微分曲对体积含量。这种方法既简单又方便。例如,在线上的峰值658.20K、7869K和1058.12K分别对913K热处理的样品中可以估算出亚稳相Nd2Fe23B3应着亚稳相 Nd2 Fey2B3、Fe2B和a-Fe的居里温度。和Fe2B的相对体积含量为9:20。这里亚稳相此外还应注意到在968K附近M-TGA曲线上有Nd2Fe23B3和FeB的饱和磁极化强度J(M)取个小的弯折D所指示处)这一点从其微分曲线1.61和1.60T密度分别取7.6×10k/m和7.2更加清楚地看到。此处样品內磁化强度随温度发生10 kg/m些变化。后来被XRD结果证实为亚稳相Nd2Fe2B3的分解。不同热处理条件下样品的XRD曲线3结论见图3)经过913KA0min真空热处理的样品中MTGA对于研究磁性材料的居里温度、磁性相存在t-FeB和NdFe3B3见图3a)而经过113之间的相转变和估算磁性相的体积含量是一种有力K20分钟热处理的样品中亚稳相已经不存在证明的工具。它简单快捷精确度高。在1173K时已发生分解分解产物为Nd1FeB4和致谢作者感谢南京大学物理系固体微结构国家重点a-F见图3b实验室纳米磁性材料研究组李山东博士提供样品。参考文献I.J. Croat,J. F. Herbst, R. W. Lee, and F, E. PinkertonPr-Fe and Nd-Fe-based materials: A new class of high-performance permanent magnets( invited )[J]. J. Appl. Phys968.3相对质量变化的微1984,55:2078~2082H. Yamamoto and YMatsuura, New material for permanent magnets on a base of Ndand Fe( invited IJ]. J. Appl. Phys., 1984, 55: 2083-20873 B. M. Ma,J. W. Herchenroeder, B. Smith, B. Suda, M.50060070080090010001100Brown, D. N. Chen, Recent developmentded ndfeb温度(1magnet[J].J. Magn. Magn. Mater., 2002, 239: 418-42图2样品的M-TGA曲线及其微分曲线中国煤化工C. e w aarc, elt spun因为铁磁相在接近居里温度时磁各向异性场非ng Fe 'B as the main phaseCNMH常弱只要在微弱的磁场下就可以磁化到饱和。又89,80:101~104因为天平称得的磁力"正比于样品的磁化强度所5 A. Manaf, R. A. Buckley and H. A. Davies New nanocrys以如果已知各磁性相的密度测量出居里温度附近talline high remanence Fe-Nd-B alloys by rapid solidification[ J]J.Magn.Magn. Mater.,1993,128:307~3123现代仪器○O五年第三期」6 Li Shandong,B.X. Gu, Yang Sen, Bi Hong, Dai Yaodong423Tian Zongjun, Xie Guozhi, Du Youwei, Yuan Zuanru Thermal 9 Tian Zongjun Li Shandong, Peng Kun, Gu Benxi, Zhang Jianbehaviour and magnetic properties of B-rich NdFeB nanocomposrong, Lu Mu, Du Youwei, Mater. Sci. Eng. A 2004, 380ite hard magnetic alloys with partial substitution of dy for Nd J]J.Phys.D:Apl.Phys.,2002,35:732-73710 L.X. Liao and Z. Altounian Formation crystallization and7 R. Skomski,J. M. D. Coey, Giant energy product in nanosmagnetic properties of Nd-Fe-B glasses[ J ]. J. Appl. PhysetJ].Phys.Rev.B,1993,48:1989,66:768~77115812~1581611 D, B. de Mooij,K. H.J. Buschow A novel ternary Nd-Fe-8 B. M. Ma,. w. Herchenroeder, B. Smith, M. Suda, D.N.B compoud J ]. Philips J. Res. 1986, 41: 400-409Brown Z. Chen, J. Magn. Magn. Mater. 2002, 239 418The investigation of Phase tansformation in magnetic materials by use of M-TGAYuan Zuanru Dai QingpingCenter of Morden Analysis Nanjing University, Nanjing 210093 ChinaAbstract In this paper thermal gravity analysis apparatus with a permanent magnet(m-tga )was employed to investigate the influence of Nd addition into Fe3 B alloys on the phase transformation and phase volume content. It has beerfound that Nd addition into Fea B alloys results in a variation of the phase constitution ,i.e. single-phase tetragonal Fe3 B( t-Fe3B )changes into two phases of t-Fe3B and metastable phase of Nd2 Fe B,. In comparison with the general thermalanalysis apparatuses such as differential thermal analysis M-TGa has an advantage over them on investigation of phasetransformation for ferromagnetic materialKey words Thermal gravity analysis Phase transformation Magnetic materials(上接第31页)最初采用CI8SE胜柱用正己烷和四氢呋喃表1检测结果统计表两种溶剂分步洗脱操作比较麻烦,回收率不太理次数苯酚4硝基酚3甲基酚24二氯酚246五氯酚想后来改用 OASIS SPE由于OASK(SPEpH范围比较宽在酸性条件下富集用异丙醇洗脱3.921.014.054.07使回收率达到理想的结果3.944.104.063.814,041.01143.3波长的选择3.941.014.094.l13.78280m是通常用于酚类化合物检测的波长但3.671.043.893.903.903.88五氯酚在此波长下有干扰物质与五氯酚共流出因3.960.9863.3.973.83.89此采用294m检测五氯酚时可消除干扰。74,000.9744024.053.903.56参考文献平均值3.921.004.004.054013.781用于农业化学和环境分析的 Oasis固相提取产品( Waters标准差(%)0.120.020.0750.0850.0820.1公司专刊号6254780/20016322695/2001)相对标准差1.92 Envionmental Agrochemical Applications Notebook( Waters回收率%)98100poration 34 Maple Street Milford Massachussetts 017573.2固相萃取柱和溶剂的选择3696U.S.A)The study on determination of trace phenols in water by solid- phaseextraction coupled with HPLCMeng lili xu gua中国煤化工Water Quality Detecting Center of Tian Jin WaterworksCN MH Gnjin 300040)Abstract In the article we used OASIS HLB SPE columns to enrich six trace phenolsin water by solid-phase extraction technology in acid condition. Using a sort ofsolvent at twice elute satisfactory rate of recovery was obtainedKey words Solid-phase extraction HPLC Environmental water Phenols38