玻璃包覆磁性微丝的制备及微波电磁性能

采用Taylor-Ulitovsky方法制备了Fe基和Co基非晶态玻璃包覆微丝,测试并分析了玻璃包覆微丝的微结构、微观形貌、静磁性能及其微波复磁导率和复介电常数.研究结果表明,通过改变拉丝速度,可以制备出直径6.3～23.5μm的非晶态玻璃包覆微丝;制备时通过水冷或气氛保护可以控制样品的物相组成.典型样品的各项异性等效场高达7.96×103A/m.Fe基样品磁导率在6.3GHz具有自然共振峰,Co基样品在所测频率范围没有共振峰,此测量结果和根据理论计算的自然铁磁共振频率基本一致.典型样品的相对微波复介电常数均低于25且随频率升高而降低.     

玻璃包覆铁基微丝的微波电磁特性

本文研究了玻璃包覆非晶微丝FeCoMnSiB在微波频段的电磁特性用x射线衍射技术分析了退火前微丝和不同温度退火后微丝的组织结构分析结果表明，铁基微丝在退火前的组织是由纳米晶和非晶混合组成的，经过465～550℃等温退火1h后，微丝内部组织和电磁特性都发生了改变．把退火前和经过不同温度退火处理过的微丝按一定配比分别散乱混合在石蜡基体里制成同轴样品，采用矢量网络分析仪测试微丝在2GHz到18GHz频段的复介电常数和复磁导率，同时模拟计算不同厚度单层吸波涂层的反射吸收率．由退火前微丝填充组成的涂层中，最小反射率可达一30dB；当微丝经过490℃等温退火后，不同厚度涂层的反射率曲线出现了不止一个吸收峰，而且有的曲线上的吸收峰同时都小于-10dB，吸波的频率范围变宽．结果表明，玻璃包覆铁基微丝可作为电磁损耗材料，具有良好的微波吸收特性．     

不同直径玻璃包覆非晶微丝的制备及其磁性能

采用熔融拉丝法制备了直径范围分别在6.1～28.0μm和14.0～35.2μm之间的玻璃包覆非晶Fe基和Co基合金微丝, 测试了不同合金直径和不同玻璃包覆层厚度的玻璃包覆合金微丝样品的静磁性能. 结果表明: 轴向矫顽力和轴向剩磁比随着微丝直径的增大而降低, 随着玻璃包覆层的增大而升高; 径向剩磁比的变化趋势则相反. 微丝合金直径和玻璃包覆层厚度改变, 静磁性能变化的主要原因是作用在合金芯上的内应力的变化, 导致了具有不同磁畴结构的合金内芯区和合金外壳区体积比的改变.     

玻璃包覆Fe79-xCox Si8 B13非晶合金微丝的磁性能

实验以熔融纺丝法制备的玻璃包覆Fe79-xCoxSi8B13非晶合金微丝为对象,分析了微丝成分、尺寸以及玻璃包覆层去除对微丝静磁性能的影响。研究结果表明,玻璃包覆Fe79-xCoxSi8B13非晶合金微丝存在明显的磁各向异性,微丝轴向为易磁化方向;随着Co含量的增加,微丝的饱和磁化强度先增大后减小,Co含量为10%的Fe69Co10Si8B13非晶合金微丝饱和磁化强度最高,为1323emu·cm-3;对于玻璃包覆Fe69Co10Si8B13非晶合金微丝,当芯丝半径与玻璃包覆层厚度比值k约小于0.5时,其轴向磁滞回线为近矩形,表现出大巴克豪森效应;微丝的轴向剩磁比随k值的增大而减小,而微丝径向剩磁比保持很小,仅0.03左右;微丝的轴向和径向矫顽力均随比值k的增大而减小;当芯丝半径为10.9μm、玻璃包覆层厚度为9.7μm(k为1.12)时,去除包覆层后微丝的轴向矫顽力降低30%、径向矫顽力降低11%;而轴向剩磁比降低33%、径向剩磁比降低67%。     

玻璃包覆磁性合金微丝复合媒质的微波介电性能

利用熔融拉微丝法制备了玻璃包覆非晶态磁性合金微丝，采用微波矢量网络分析仪及同轴线法测试了不同含量和排布的玻璃包覆磁性合金微丝-石蜡复合媒质的微波复介电常数，并和铁镍合金微丝-石蜡复合媒质的介电性能进行了比较。结果表明玻璃包覆磁性合金微丝复合媒质具有比相同含量的铁镍合金微丝复合媒质具有更低的复介电常数。圆周排列的玻璃包覆磁性合金微丝复合媒质在所测试的微波频率范围内具有电偶极子共振特征，一定含量的短玻璃包覆磁性合金微丝复合媒质具有电禁带结构。讨论了含量和排列方式影响玻璃包覆非晶磁性合金微丝复合媒质微波介电性能的原因。     

玻璃包覆Co68Fe4.5Si13.5B14非晶微丝的力学性能

以玻璃包覆Co68Fe4.5Si13.5B14非晶微丝为研究对象,对经氢氟酸溶液腐蚀不同时间的微丝和不同直径的原丝进行了力学性能评价和断口形貌分析。结果表明,玻璃包覆非晶微丝的断裂过程是弹性变形。外径为28μm、内径为8.8μm的微丝经氢氟酸溶液腐蚀,刚去掉玻璃包覆层时裸丝的抗拉强度最大,可达到3545MPa,应变量为1.96%;若微丝经酸液腐蚀仍存在玻璃层,当腐蚀时间为40s时,抗拉强度和延伸率达到该阶段的最大值,分别为724MPa和1.3%;同时玻璃包覆Co68Fe4.5Si13.5B14非晶微丝具有尺寸效应,微丝的抗拉强度随直径的减小而增大。     

玻璃层对Co基玻璃包覆非晶丝磁性能及其复合膜噪声抑制特性的影响

本文通过交流磁滞回线研究了Co基玻璃包覆丝去除玻璃层前后的磁性能变化；制备了含有Co基玻璃包覆非晶丝的膜状噪声抑制材料,采用微带线测试系统测试了复合膜的S参数,并计算出功率损耗比,由此研究了丝材玻璃层对复合膜微波噪声抑制特性的影响.实验结果显示:在5kHz频率下,制备态玻璃包覆非晶丝的矫顽力大于去除玻璃层后丝材的矫顽力...     

Tb掺杂Fe基纳米晶片状微波吸收剂制备

采用气体雾化工艺制备的Tb掺杂Fe合金粉为原料,经高能球磨处理和真空退火处理制备薄片状外形和纳米晶微结构的Tb掺杂Fe基合金吸收剂;选用改性聚氨酯为胶粘剂,以Tb掺杂Fe基合金吸收剂为填料制备了吸波涂层。研究了掺杂稀土元素Tb对合成材料微波电磁特性的影响,并对Tb掺杂的Fe基合金吸收剂的微波电磁参量和吸波性能做了测量和分析评价。结果表明,重稀土元素Tb的掺入能有效调整材料的微波磁导率及其频响特性,有利于获得高微波磁导率和大磁损耗(2GHz处,试样的复磁导率实部μ′和虚部μ″分别达6.1和4.3);基于Tb掺杂的Fe基纳米晶薄片状吸收剂制备的薄层吸波涂料在2～18GHz的微波宽频带具有良好的吸波性能(厚度1mm涂层的全频段吸波性能优于-4.5dB),可以应用于民用抗电磁辐射干扰和军事隐身技术领域。     

Fe基玻璃包覆微丝的吸波性能研究

实验分析了微丝的组织结构，表明微丝是非晶态的，内部芯丝表面光滑，在长度方向上厚度均匀。用矢量网络分析仪测定了微丝的电磁参数，并进行了不同填充率不同厚度的单层吸波涂层设计，结果显示微丝在微波波段10～18GHz频段范围内具有较好的衰减特性，反射率最小值为--32dB，吸波效果好。     

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。     

The preparation,properties and applications of some glass-coated metal filaments prepared by the Taylor-wire process

The Taylor-wire method offers a versatile and intrinsically inexpensive route for the manufacture of glass-coated metal filaments a few micrometres in diameter in a single operation directly from the melt. The preparation by this process of a number of microcrystalline and amorphous microwires is reported. Materials investigated have included copper, four different Ni-Si-B alloys and a Co-Mo alloy. The resultant properties of the microwire products prepared from these materials are summarized. One potential application for microwire is in the area of composite materials and data are presented outlining the preparation directly from microwire of metal filament-reinforced glass-matrix composites. In conclusion, a number of alternative potential applications for microwire are briefly discussed.     

Resonance Enhancement of the Giant Magnetoimpedance Effect in Glass-Coated Microwires With Outer Conductive Layer

We investigated resonance enhancement of the giant magnetoimpedance effect in Fe-based glass-coated microwires with an outer copper layer. We found that a capacitance forms between the ferromagnetic core and the outer conductive layer, where the glass insulator works as a dielectric layer. The composite wire formed an LC resonance circuit by itself, resulting in an increase of magnetoimpedance ratio from 250% to 330%. Here, we explain the results in terms of the LC resonance enhancement principle.     

Tailoring of Magnetic Properties of Magnetostatically-Coupled Glass-Covered Magnetic Microwires

We report on tailoring of magnetic properties of Fe- and Co-rich microwires through magnetostatic coupling among them. We studied hysteresis loops of the arrays containing different number of the Co₆₇Fe_3.9Ni_1.5B_11.5Si_14.5M_0.6 and Fe₇₄B₁₃Si₁₁C₂ amorphous microwires. Fe₇₄B₁₃Si₁₁C₂ microwires have rectangular hysteresis loop, while Co₆₇Fe_3.9Ni_1.5B1_1.5Si_14.5M_0.6 with vanishing magnetostriction constant posses inclined hysteresis loop with low coercivity. The presence of neighboring microwire (Fe either Co-based) significantly modifies hysteresis loop of whole microwire array. In a microwire array containing Fe-based microwires, we observed splitting of the initially rectangular hysteresis loop with a number of Barkhausen jumps correlated with number of Fe-rich microwires. In Co?CCo arrays, we observed a change of inclination of overall hysteresis loop, and consequently magnetic anisotropy field under influence of the additional of Co-based microwire. In the case of mixed arrays containing Fe and Co-rich microwires, we were able to obtain irregular hysteresis loops with unusual shape. In this case, considerable increase of harmonics has been observed. Magnetic field amplitude and frequency affect the behavior of all studied arrays. Increasing the amplitude the shape of hysteresis loop of microwire array containing Fe-based microwires transforms from multi-step to single above certain magnetic field amplitude. In the array with Co-based microwires, we observe a change of coercivity. Observed dependences have been attributed by us to the magnetostatic interaction between the microwires with different magnetic domain structure. Together with the conventional method, such as thermal treatment, designing of arrays containing different types of microwires can serve for tailoring of their magnetic properties.     

Co含量对轻质微波吸收剂C/Co纳米纤维吸波性能的影响

采用静电纺丝法结合热处理制备了一种可应用于2~18 GHz频段的高性能轻质微波吸收剂C/Co纳米纤维, 详细研究了金属Co含量对纳米纤维的电磁特性及微波吸收性能的影响。相对于纯碳纳米纤维, C/Co纳米纤维的微波吸收性能得到显著加强, 其主要吸波机制仍是介电损耗。随着Co含量的增加, C/Co纳米纤维的电磁衰减能力逐渐下降, 而微波吸收却先增强后减弱, 含37.8wt% Co的C/Co-5纳米纤维因金属Co粒子和纳米碳纤维的良好结合与协同效应, 以及纤维中特殊的Co粒子@石墨核壳结构所带来的良好阻抗匹配与足够高的电磁衰减能力而表现出最好的吸波性能。模拟计算结果表明, 涂层厚度在1.1~5.0 mm间变化时, 填充5wt% C/Co-5纳米纤维的硅胶吸波涂层的反射损耗(RL)值超过-20 dB的频率范围在3.2~18 GHz, 最小RL值达到-78.8 dB, 其中当涂层厚度仅为1.5 mm时, RL值低于-20 dB的吸收带宽可达6.0 GHz (12~18 GHz)。C/Co纳米纤维优异的微波吸收性能表明, 这些磁性碳杂化纳米纤维有望成为一种极具应用前景的新型吸波材料。