钴基软磁非晶合金的巨磁阻抗效应研究进展

介绍了钴基软磁非晶合金丝与薄带的制备方法,重点讨论了频率、磁各向异性等因素对巨磁阻抗效应的影响.对非晶合金的巨磁阻抗效应传感器的应用进行了展望.     

软磁性Co基块体非晶合金的研究进展

Co基非晶合金不仅具有高热稳定、高强度、硬度,还显示出优异的软磁特性如低矫顽力、高磁导率、低铁损、低磁致伸缩系数等,尤其是高频下的导磁率、铁损性能极佳,有着重要的工业应用价值.但相对于软磁性Fe基非晶合金,Co基的合金体系较少、玻璃形成能力(GFA)和饱磁感应强度较低而影响了它们的广泛应用.近年,材料工作者研发出了一系列Co基块体非晶合金体系,并对它们的非晶形成机理、GFA、过冷液态稳定性、结晶化行为、磁性及力学性能等进行了广泛、深入的研究.本文对软磁性Co基块体非晶合金的研究进展进行了简述,并展望了其今后的发展方向.     

退火过程对非晶FeGeB合金磁性的影响

用单辊急冷法制得的FeGeB非晶条带,经退火处理后,发现其软磁性能下降.实验表明,在退火过程中有粗晶粒的Fe3Ge相形成,而没有观察到α-Fe相.由于Fe3Ge的晶粒尺寸超过铁磁交换作用长度,晶粒间各向异性常数不再相互抵消,引起了磁晶各向异性的增加,从而导致了样品的磁导率下降和矫顽力的上升.     

热处理温度对非晶合金耐蚀性能的影响

目的 在非晶合金过冷液相区范围内研究热处理温度对非晶合金耐蚀性能的影响。方法 采用差示扫描量热法来表征非晶合金,并作出非晶合金的差热曲线,以此来确定非晶合金的玻璃化转变温度Tg和晶化温度Tx,进而求出其过冷液相区范围,以此来确定热处理退火温度范围。随后在过冷液相区范围内均匀选取3个不同温度点对非晶合金进行热处理,最后在质量分数为3.5%的NaCl溶液中对非晶合金进行电化学测试,并与未处理样品进行比较,进而发现其耐蚀性规律。结果 经过不同的热处理后,非晶合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀结果相差较多。结论 在保温时间和冷却方式不变时,随着热处理温度的增加,非晶合金的耐蚀性呈下降趋势。退火温度为540 ℃时,非晶合金的耐蚀性能最佳。     

P对Fe基非晶合金玻璃形成能力及磁性能的影响

采用XRD、DSC、SEM、TEM和、VSM等检测方法研究了Fe(73.65-x)Ni1Al5Ga2PxB9.6Si3C5.75(x=6.65、7.65、8.65、9.65)系列合金的微观结构、玻璃形成能力及磁性能.实验结果表明,当x=8.65时,样品为非晶结构,并深入分析了此时结构中的原子团簇结构;当x=7.65时,合金为在非晶基体上析出的纳米晶结构;当x=6.65时,在非晶基体上出现了大量的晶态相复合组织.热力学分析显示,用参数7能更合理地表征合金的玻璃形成能力,为C1>C2>A4.当P含量为7.65%(原子分数)时合金具有较好的软磁性能,其矫顽力为6.0Oe,饱和磁化强度为149.4emu/g.     

超高强钴基块体非晶合金的组成设计

块体非晶合金是一类具有高强度、高硬度和大弹性极限的无序金属材料,其优异的力学性能是目前先进金属材料领域研究热点之一,如何提高材料的强度是材料研究领域永恒的主题。系统地总结了已知具有超高强度的一类块体非晶合金材料——钴基块体非晶合金的成分、热学稳定性及力学性能;同时研究了不同非晶合金的断裂强度与其弹性常数、硬度和特征温度的关联。研究结果表明:在非晶合金体系中杨氏模量、维氏硬度、玻璃转变温度与断裂强度之间都存在较好的线性变化关系。基于以上结果,本课题组提出了超高强钴基块体非晶合金的组成设计方法,即选取具有强共价键特性的非金属元素和高模量、高熔点过渡金属元素与钴元素进行组合。     

玻璃包覆钴基非晶丝巨磁阻抗效应

本文讨论了长度对玻璃包覆钴基非晶丝巨磁阻抗效应的影响.通过测量不同频率下(0.1～1MHz)以及不同长度样品的巨磁阻抗效应,结果表明,长度对玻璃包覆钴基非晶丝巨磁阻抗效应有显著影响.通过计算样品的环向磁导率,发现样品的磁畴结构和饱和磁化后的退磁场影响着环向磁导率变化大小.没有加入恒定磁场时,特殊的磁畴结构决定了不同长度样品的环向磁导率近似相等.饱和磁化后,较长的样品的环向磁导率较小,其环向磁导率的变化较大,从而导致相应的巨磁阻抗效应增强.     

Fe基非晶合金的恒导磁性能研究

研究了Fe基非晶合金在不同热处理工艺条件下的恒导磁性能.结果表明,通过简单的横向磁场热处理工艺,可将具有高饱和磁感应强度的Fe基非晶合金制成无间隙的恒导磁磁芯,并且具有良好的综合磁特性.合金在350℃处理时,恒磁范围达到400A/m,磁导率约为3.14×10-3T·m/A,随保温时间的延长,恒磁场范围提高到600A/m以上,但磁导率降低,约为1.25×10-3T@m/A.在晶化温度以下,提高横向磁场热处理温度有利于提高材料的恒导磁性能.     

Cu对Fe基非晶合金内禀磁性及晶化行为的影响

利用 DSC,XRD,TEM,M(?)ssbauer 谱及磁性测量技术研究了 Cu 取代 Fe 对 FeSiB 非晶合金的内禀磁性及晶化行为的影响。结果表明:Cu 元素取代 Fe 使 FeSiB 非晶合金的λ_s,σ_s,(?)_f,(?)_(Fe)下降,但居里温度 T_c 升高。而且,Cu 的加入能够显著地降低 FeSiB 非晶合金的晶化温度及晶化激活能,改善x-Fe(Si)相的形貌。FeCuSiB 非晶合金的晶化行为表明:在非晶合金内部存在α-Fe(Si)相成分富集区。     

热处理对Co-Cr-Ta合金靶材磁性能的影响

基于磁控溅射磁性薄膜存在铁磁性靶材难以正常溅射的问题,本文从改善靶材的制备工艺,提高靶材表面漏磁率出发,结合Co-Cr-Ta合金的差示扫描量热法曲线,采用不同的热处理制度对Co-Cr-Ta合金进行了热处理,并测定了不同热处理制度下Co-Cr-Ta合金的相结构、织构和靶材表面的漏磁率,发现热处理后,Co-Cr-Ta合金的主相由面心立方的Co相转变为密排六方的Co相,形成c轴趋于平行轧制面的{1 2 10}和{10 10}线织构,靶材表面的漏磁率增大5倍,并且漏磁率随热处理保温时间的延长而增大,得出了最佳热处理保温时间。Co-Cr-Ta合金经过热处理后,发生相变并形成{1 2 10}和{10 10}的线织构,是漏磁率增高的根本原因。     

Cu对Fe基非晶合金内禀磁性及晶化行为的影响

利用ＤＳＣ，ＸＲＤ，ＴＥＭ，Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱及磁性测量技术研究了Ｃｕ取代Ｆｅ对ＦｅＳｉＢ非晶合金的内禀磁性及晶化行为的影响。结果表明：Ｃｕ元素取代Ｆｅ使ＦｅＳｉＢ非晶合金的λｓ，σｓ，Ｈｆ，μＦｅ下降，但居里温度Ｔｃ升度。而且，Ｃｕ的加入能够显著地降低ＦｅＳｉＢ非晶合金的晶化温度及晶化激活能，改善αＦｅ（Ｓｉ）相的形貌。ＦｅＣｕＳｉＢ非晶合金的晶化行为表明：在非晶合金内部存在αＦｅ（Ｓｉ）相成     

热处理对艾林瓦合金性能稳定性的影响

艾林瓦合金可用来制作仪器仪表中的各种敏感元件:膜片;压力变送器;钟表游线;线性阻尼器和电机械滤波器等等。当用来制作电机械滤波器时,对艾林瓦合金的基本要求是:电机械滤波器的谐振器之固有振动频率要具有较高的     

热处理对电沉积Fe-Ni-S非晶合金结构与性能的影响

以硫脲为硫源、硼酸为缓冲剂、柠檬酸三钠为络合剂及糖精和1,4丁炔二醇为添加剂的酸性镀液中电沉积了Fe-Ni-S非晶合金薄膜。采用差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了该合金的晶化行为和表面微观形貌。结果表明,镀态Fe-Ni-S合金呈非晶态结构,250℃热处理出现了Fe_7Ni_3(I_(mam))微晶,320.4℃开始晶化出现NiS(R_(3m))相和FeNi_3(P_(m3m))相,417.9℃下大量晶化生成NiS(R_(3m))相和FeNi_3(P_(m3m))相,500℃时合金完全晶化生成许多粒径约为100-200 nm均匀颗粒。研究了热处理对合金薄膜的磁性能、显微硬度和耐腐蚀性能的影响。250℃以下,随着退火温度升高,薄膜的磁性能、显微硬度和耐腐蚀性能不断提高,然后下降。250℃热处理时,合金薄膜饱和磁化强度、硬度和电化学阻抗达到最大(Ms≈1201.1 kA/m,Hv≈425.4 kg/mm~2,Z′≈400Ω),而矫顽力最小(H_C≈2.1 kA/m)。因此250℃热处理的合金镀层软磁性能最佳,耐腐蚀最好。     

钴,铜元素含量对超因瓦合金磁性温度稳定性的影响

调查了钴和铜元素的含量对超因瓦合金的磁性随温度变化的影响以及要得到低的、稳定的热膨胀系数而必须进行的３步热处理对合金的磁导率温度稳定性的影响。发现温度在－４０℃￣１００℃范围内变化时，Ｃｏ的质量分数为３％，Ｃｕ的质量分数为０．６％左右的超因瓦合金的磁导率随温度变化最小。可以获得稳定的低热膨胀系数的３步热处理对合金的最大磁导率影响不大，但是使磁导率温度系数明显升高。     

退火处理对Fe-Ni-B-Si非晶合金软磁性能的影响

从磁性材料的磁性性能参数开始介绍,阐述退火处理对Fe-Ni-B-Si非晶合金软磁性能的影响,具体表现在在饱和磁化强度、矫顽力以及磁化曲线上等磁性具体性能参数上。     

直径对玻璃包覆非晶合金微丝磁性的影响

采用Taylor-Ulitovsky方法制备了直径分别在6.3～28.0μm、20.2～28.0μm和14.0～35.2μm之间的玻璃包覆非晶态FeCuNbVSiB、FeBSiCMn和CoNiFeSiB微丝。通过X射线衍射、扫描电镜、振动样品磁强计分别测试了玻璃包覆微丝的组织结构、微观形貌和磁性,研究了不同成分玻璃包覆磁性合金微丝的玻璃包覆层厚度、合金芯直径对微丝磁性能的影响。结果表明了,玻璃包覆磁性合金微丝的磁性能的影响因素由大到小依次为：饱和磁致伸缩系数、微丝成分和微丝尺寸。轴向磁化时随着微丝直径及玻璃包覆层厚度的增大,3 种微丝的径向饱和场强度降低,FeCuNbVSiB和FeBSiCMn微丝的轴向矫顽力先分别由508 A/m和390 A/m降低到486 A/m和278 A/m后再升高到2570 A/m和342 A/m,CoNiFeSiB微丝的轴向矫顽力由171 A/m降低到63 A/m。     

玻璃包覆钴基非晶丝巨磁阻抗的长度效应

通过测量长度不同的玻璃包覆钴基非晶丝在频率为100kHz时的GMI值,近似计算出玻璃包覆钴基非晶丝的圆周磁导率.玻璃包覆钴基非晶丝圆周磁导率下降随着长度增加而变得剧烈,导致GMI变化更剧烈.利用玻璃包覆钴基非晶丝的磁畴模型,分析不同长度时玻璃包覆钴基非晶丝的磁化过程,合理解释了GMI效应随玻璃包覆钴基非晶丝长度增加而明显的现象.     

热处理对化学沉积Ni-Fe-P合金磁性能的影响

采用差示扫描量热、X射线衍射和扫描电镜研究了化学沉积Ni-Fe-P合金的晶化行为和表面形貌.结果表明,镀态合金呈非晶结构,367.6℃下热处理出现亚稳态Ni5P2(P3)和Fe-Ni(Im3m),499.2℃下热处理进一步晶化为稳定的Ni3P(I-4)和FeNi3(Pm3m).镀层经过500℃热处理生成许多粒径为30～50nm的纳米颗粒,而经过600℃热处理后颗粒变大.研究了热处理对镀层显微硬度和磁性能的影响.发现该镀层在镀态时和经过200℃热处理后几乎没有磁性,随着退火处理温度的升高,镀层的显微硬度和磁性能不断提高;500℃达到最高,随后这些性能随着退火温度的升高而降低.     

具有特低高频损耗的钴基非晶合金的研究

非晶软磁由于结构的特点,具有极为优异的软磁性能,目前正在走向实用化。本文主要根据高频电源变压器对材料的性能要求而进行的一项研究,结果表明选择适当的成份并经过热处理后可得到很低的高频损耗,其P5/20K=23～24瓦/公斤。工作中测量了该材料在不同频率下的P-B曲线,并和相应的晶态材料进行了对比,前者显示了明显的优越性。同时测量材料在低温时(0～-196℃)的磁滞回线和μ-H曲线。为了考察材料的温度稳定性,在环境温度为130℃时测量了损耗随时间的变化,时间为250小时时其损耗变化小于5％。为考察材料的机械稳定性,进行了冲击、振动、碰撞以及线加速     

具有特低高频损耗的钴基非晶合金的研究

由快速淬火技术得到的非晶态材料,由于结构的特点,具有极为优异的软磁性能。目前日本TDK和SONY公司已制成商品化录音磁头,美国的GE公司已试制成20kVA电源变压器,可见非晶软磁材料正在走向实用化。本文主要根据高频电源变压器对材料性能要求而进行的一项研究,其高频损耗P5/20k=21～22w/kg。本文测量了该材料在不同频率下的PB曲线,并与相应的晶态材料以及目前国外最佳损耗数据进行了对比,显示了明显的优越性,测量了该材料在低温(0～-196℃)下的磁滞回线、μ-H曲线以及动态回线。为了考察材料的稳定性,在环境温度为130℃时测量了损耗随时间的变化。最后报导了作为输出功率变压器的试验结果。