居里點（Curie point）又稱為居里溫度（Curie temperature，Tc）或磁性轉變點。是指磁性材料中自發磁化強度降到零時的溫度，是鐵磁性或亞鐵磁性物質轉變成順磁性物質的臨界點。當溫度低于居里點溫度時，該物質成為鐵磁體，當溫度高于居里點溫度時，該物質成為順磁體。

鐵磁性物質的磁性隨溫度的變化而改變。溫度上升到某一溫度時，鐵磁性材料就由鐵磁性轉變為順磁性，即失掉鐵磁性的特性而轉變為順磁性物質，該溫度稱為居里溫度。居里溫度是磁性材料的本征參量之一，它僅與材料的化學成分和晶體結構有關，幾乎與晶粒的大小、取向以及應力分布等組織結構因素無關。不同成份的材料的居里溫度各不相同。如：鐵的居里溫度為769℃，鎳為358℃，鐵硅合金為690℃，鐵氧體永磁鐵為500℃，釹鐵硼永磁鐵為220℃左右。測定鐵磁性材料的居里溫度對磁性材料、磁性器件的研究和研制，和對工程技術應用都具有十分重要的意義。

熱重分析儀是一種熱分析儀器，該儀器可以測量樣品在程序升溫過程中質量的變化。當樣品為鐵磁性材料時，并對樣品施加一定強度的磁場，鐵磁性材料產生磁性，并與磁場形成相互作用力，導致樣品表觀質量的增加或減少。當樣品以某一升溫速率加熱到居里點后，鐵磁性材料由鐵磁性轉變為順磁性，磁性消失，導致樣品表觀質量響應地減少或增加（如圖1）。按照圖1方法可計算外推終止點，即為樣品的居里點（Tc, endset）。對于常規的熱重分析儀，通常亦可以采用標準鐵磁性材料的居里點校準儀器溫度。

圖1. 熱重分析儀測量鐵磁性材料的溫度——質量曲線（加載磁場）

另經典鐵磁學認為鐵磁物質在其居里溫度點的鐵磁相變是二級相變，特別是對Ni、Fe、Co 等典型鐵磁材料的鐵磁相變更是被看作二級相變的范例。而西安交通大學的楊森博士從實驗和理論上證明了鐵磁物質所發生的鐵磁相變是一級（不連續）相變，而不是目前認為的二級（連續）相變，他們認為前述典型的“二級”順磁—鐵磁轉變在相變過程中沒有表現出相應的二級相變的特征，相反而是表現出相變熱滯后和相變潛熱等一級相變的特征。

本文利用耐馳熱重分析儀TG 209F1和差示掃描量熱儀DSC3500對鐵磁性材料的居里點轉變溫度進行表征。

1.熱重測試

儀器：Netzsch TG209F1

樣品： 【鐵磁性材料】

儀器校正：

測試前，先使用居里點方法對熱重分析儀進行溫度校正。居里點法是較傳統的TG溫度校正方法，耐馳可提供磁鐵附件及鐵磁性標物（如圖2）。首先在TG爐體出口處安裝對鐵磁性標樣有一定吸引力的鐵磁環，在升溫過程中當樣品到達轉變溫度時，鐵磁環對樣品的吸引力突然消失，此時記錄的溫度即為標樣的居里點溫度。通過測量覆蓋儀器溫度范圍的一系列標樣，將各標樣實測居里點溫度與理論值進行比較，計算兩者之間的偏差，即能獲取不同溫度T下的△T。相應的溫度T取的是標樣的居里點理論溫度。

測試程序：

首先在TG爐體出口處安裝鐵磁環，然后將盛有樣品的坩堝放入熱重分析儀內，以10℃/min的恒定升溫速率在氮氣氣氛下加熱樣品，直至居里點轉變完成。

圖2. 磁鐵附件及鐵磁性標物

2. 差示掃描量熱測試

儀器：Netzsch DSC 3500

樣品： 【鐵磁性材料】

測試程序：RT～500 ℃, 10℃/min，N₂

如圖3所示是鐵磁性材料的TG及DTG曲線，起始階段曲線變化較為平緩，當溫度升至450℃后，該鐵磁性材料由鐵磁性轉變為順磁性，外置磁鐵附件對其沒有吸引力，使得樣品表觀質量增加，即增重的趨勢。由曲線可知，DTG峰值溫度約為477.6℃，TG曲線的外推終止點溫度約為481.6℃，即樣品的居里點溫度約為481.6℃。

如圖4所示是鐵磁性材料的DSC曲線。根據前人的經驗在采用差示掃描量熱儀測試居里轉變時，其居里轉變過程表現為一個較微弱的類似抖動信號的轉變特征，雖然信號相對較弱，但還是可以辨識出來，作為檢測判定依據。這里為增加信號強度，故加大樣品量至80mg左右。由DSC曲線可知，當溫度升至450℃后，DSC曲線上有一微弱吸熱峰，峰值溫度約為475.9℃，與圖2中的DTG峰值溫度（477.6℃）相對應，故該微弱吸熱峰可認為是樣品的居里點轉變。

圖4. 鐵磁性材料的DSC曲線

耐馳TG和DSC具有高靈敏度和較好的控溫精度，操作方便、準確度高、檢測時間短，與傳統居里點檢測方法相比具有一定的優勢，是研究磁性材料的居里溫度、磁性相之間相轉變的一種有力工具。

作者

盛沈俊

耐馳儀器公司應用實驗室