废旧锂离子电池溶胶-凝胶法制备CoFe_2O_4磁致伸缩材料的研究

以废旧锂离子电池为原料,采用溶胶-凝胶法制备具有磁致伸缩性能的钴铁氧体。探讨了前驱体的煅烧温度和煅烧时间对钴铁氧体的晶型结构、晶粒尺寸、形貌以及磁致伸缩性能的影响。通过TG技术辅助确定适宜的前驱体煅烧温度范围;利用XRD表征钴铁氧体晶型结构;使用磁致伸缩性能测量仪测试材料的磁致伸缩性能。研究表明,前驱体适宜的煅烧条件为煅烧温度800℃,煅烧时间3h;适宜条件下所得产品的密度比为82%,其最大磁致伸缩参数为-1.012×10-4。     

Terfenol-D颗粒取向对树脂基磁致伸缩复合材料性能的影响

已有的研究表明,在树脂基磁致伸缩复合材料固化过程中,施加一定的磁场使Terfenol-D颗粒沿磁场方向取向排列可以形成伪1-3型复合结构,其静态磁致伸缩性能较颗粒随机取向的0～3型复合材料有一定程度的提高。本文旨在研究颗粒取向对磁致伸缩复合材料其它性能的影响。以Terfenol—D颗粒体积含量为50％的0-3型和1-3型环氧基磁致伸缩复合材料为研究对象,通过实验和计算对比两种材料的动静态磁致伸缩性能、增量磁导率、弹性模量、磁机械耦合系数。结果表明．颗粒取向不仅可以提高树脂基磁致伸缩复合材料的静态磁致伸缩性能和动态磁致伸缩性能,还能略微提高其弹性模量,但会适度降低其磁机械耦合系数。     

真空磁场热处理对Fe-Ga-Al合金磁致伸缩的影响

采用电弧炉熔炼方法得到Fe82Ga18-xAlx(x=3,9,12)合金的多晶样品。利用X射线衍射(XRD)和金相观察对合金的相组成进行分析,并对其磁致伸缩系数进行测量。经过真空磁场热处理后,对Fe-Ga-Al合金的结构和磁致伸缩性能进行研究。结果表明,真空磁场热处理后Fe-Ga-Al合金磁致伸缩系数均有提高,其中Fe82Ga9Al9合金经磁场热处理后,磁致伸缩达到114×10-6;Fe82Ga15Al3合金经磁场热处理后,其磁致伸缩增幅最大,比处理前增加165%。     

以废旧锂离子电池为原料制备CoZnxZrxFe2-xO4磁致伸缩材料

以废旧锂离子电池为原料,采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧的方法制备出锌锆离子共取代的钴铁氧体,并对所制备样品的结构、形貌、磁性能和磁致伸缩性能进行探究.结果表明,锌锆离子共取代的钴铁氧体具有尖晶石结构,形貌与纯钴铁氧体比较发生了变化.随着锌锆离子取代量的增加,样品的饱和磁化强度、最大磁致伸缩系数和最大应变导数整体呈现先增加后减...     

基于稳恒磁场环境下Sm-Fe-B GMF成膜及其性能测试与模拟

在施加不同磁场强度及方向的稳恒磁场环境中,采用离子束溅射沉积法,在玻璃衬底上制备SmFe-B超磁致伸缩薄膜(GMF)。使用LS-7010M-KC激光微位移传感器与交变梯度磁强计(AGM)分别测试薄膜悬臂梁磁偏转量与磁滞回线,以研究制备时施加稳恒磁场对薄膜磁致伸缩性能及软磁性能的影响。利用微磁学软件OOMMF,模拟研究了在外加相同实验磁场强度下,施加不同稳恒磁场强度对Sm-Fe-B薄膜磁矩分布的影响。实验研究结果表明,施加稳恒磁场下制备的薄膜样品,其饱和磁致伸缩性能明显优于无磁场环境所制备的样品;在实验条件下,薄膜样品的磁致伸缩性能随着施加稳恒磁场强度的增大而提高。模拟与实验研究结果均表明,Sm-Fe-B GMF的易磁化轴与沉积过程中所施加的稳恒磁场方向一致。在特定的悬臂梁结构应用中,薄膜沉积过程中通过改变施加不同稳恒磁场方向与其强度大小,可获得达到所需易磁化轴方向且具有较大磁偏转量的薄膜元件。     

非晶Tb/Fe/Dy和Fe/Tb/Fe/Dy纳米多层膜磁性能及超磁致伸缩性能(英文)

研究非晶Tb/Fe/Dy(样品A)和Fe/Tb/Fe/Dy(样品B)纳米多层膜超磁致伸缩性能和磁性能.磁滞回线表明样品A的垂直磁各向异性而样品B有面向磁各向异性,样品B比样品A更好的磁性能.样品B有很好的低场超磁致伸缩性能,在外磁场为0.12T情况下样品B的超磁致伸缩性能是样品A的五倍,即从16ppm变为82ppm.     

真空磁场热处理对Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金磁致伸缩性能的影响

研究了磁场热处理对Tb0.3Dy0.7Fe1.95多晶合金磁致伸缩性能的影响.将定向凝固得到的多晶合金,在真空条件下,加热到居里点附近不同温度,在加磁场下保温一定时间后冷却到室温,测量其磁致伸缩系数,并且进行X衍射分析.实验结果表明,在稍低于居里点的温度,沿垂直于棒的轴线加磁场保温一定时间后冷却,合金的磁致伸缩系数明显提高,沿样品棒轴线的晶体取向有一定程度的改变.     

自旋旋转在La(Fe,Al)13超磁致伸缩中的关键作用

磁致伸缩可作为电磁能和机械能之间的高效转换途径,是基础研究以及技术应用等方面重要的材料性能.然而,在其微观成因的理解方面仍然存在挑战,这对磁致伸缩材料的发展非常重要.本文利用原位磁场和温度场下的粉末中子衍射技术首次揭示了自旋旋转对La(Fe,Al)₁₃超磁致伸缩的关键作用. La(Fe,Al)₁₃超磁致伸缩性能是由磁场驱动的倾斜结构磁矩旋转引起的,其中铁磁成分的急剧增加促使晶格内部二十面体伸长,进而产生巨大的磁致伸缩.此外,本文揭示了La(Fe,Al)₁₃精确的倾斜磁结构特征.本研究提供了一种通过磁场诱导自旋旋转途径探索新型磁致伸缩功能材料的策略.     

弛豫对低场下的薄膜磁致伸缩性能影响模型

基于非晶合金结构微缺陷的Egami模型，本文提出了一个弛豫影响低场下的磁致伸缩性能模型。在此模型中，低磁场下的磁化和磁致伸缩乃是180℃磁畴的壁移磁化过程将被非晶的结构微缺陷所钉扎，而在较高磁场情况下，不产生磁致伸缩的壁移磁化过程被启动。退火过程将发生非晶相的结构弛豫，使非晶相内由结构缺陷产生的应力降低，从而导致低磁场下的磁致伸缩得以提高。此模型可以很好地解释各工艺状态的Tb0.27Dy0.73Fe2薄膜低场下的磁致伸缩行为。     

TbFe/Fe交换耦合磁致伸缩多层膜的制备

采用双靶磁控溅射法制备了 TbFe/Fe交换耦合磁致伸缩多层膜,考察了热处理时间、Fe层厚度、溅射功率以及Ar气分压对多层膜低场磁致伸缩性能的影响。研究结果表明:TbFe 磁致伸缩层与软磁 Fe层之间通过交换耦合作用以及热处理能明显提高薄膜的软磁性能和磁致伸缩性能;TbFe/Fe多层膜的磁致伸缩性能对热处理时间、Fe 层厚度、溅射功率、Ar 气分压等薄膜沉积参数十分敏感;与 TbFe 磁致伸缩薄膜相比TbFe/Fe交换耦合磁致伸缩多层膜水平方向的矫顽力从 16kA/m降低到 9.6 kA/m。在外加磁场为8000 A/m条件下,TbFe/Fe磁致伸缩多层膜最大磁致伸缩系数可达1.58×10-4。     

弛豫对低场下的薄膜磁致伸缩性能影响模型

基于非晶合金结构微缺陷的Egami模型 ,本文提出了一个弛豫影响低场下的磁致伸缩性能模型。在此模型中 ,低磁场下的磁化和磁致伸缩乃是 180°磁畴旋转的结果 ,而 180°磁畴的壁移磁化过程将被非晶的结构微缺陷所钉扎 ,而在较高磁场情况下 ,不产生磁致伸缩的壁移磁化过程被启动。退火过程将发生非晶相的结构弛豫 ,使非晶相内由结构缺陷产生的应力降低 ,从而导致低磁场下的磁致伸缩得以提高。此模型可以很好地解释各工艺状态的Tb0 .2 7Dy0 .73 Fe2 薄膜低场下的磁致伸缩行为     

微量稀土元素掺杂引起Fe-Ga合金大磁致伸缩性能的研究进展

磁致伸缩材料是一类新型智能材料,在机器人、传感器和位移控制器等领域有重要的应用价值。与传统磁致伸缩材料和已商业化巨磁致伸缩材料相比,新型Fe-Ga磁致伸缩材料具有更易实用化的优良特性和应用前景,例如低磁场下应变高、力学性能好、对温度的依赖性低、价格低廉等,因而Fe-Ga合金成为凝聚态物理和材料科学领域的研究热点。早期关于Fe-Ga合金的研究主要集中在单晶Fe-Ga合金,但其制备工艺复杂、成本高,难以广泛应用。为拓宽Fe-Ga合金的应用范围,人们开始关注多晶Fe-Ga合金。然而,采用常规熔炼法制备的多晶Fe-Ga合金磁致伸缩系数很低,限制了其实际应用。因此,提高多晶Fe-Ga合金的磁致伸缩性能成为该类合金能广泛应用的关键。合金结构决定合金性能,合金结构又与合金成分和制备工艺密切相关。为提高多晶Fe-Ga合金磁致伸缩系数,研究者做了大量工作。近年来,具有特殊4f电子层结构的稀土元素因具有优异的磁学性质而引起人们的广泛关注。人们将微量稀土元素Tb、Dy、Ce、Y、Sm、Pr等掺杂到Fe-Ga合金中,发现Fe-Ga合金的磁致伸缩性能得到明显的改善。然而到目前为止,有关稀土掺杂Fe-Ga合金的磁致伸缩机制仍不一致。一些研究者认为磁致伸缩性能的改善是由于稀土掺杂导致Fe-Ga合金形成富稀土相,也有研究者认为主要是由于稀土掺杂使合金沿〈100〉择优取向。近年来一些研究者认为,大磁致伸缩主要源于稀土原子进入Fe-Ga合金的A2基体中引起的大四方畸变。但是稀土掺杂如何使Fe-Ga合金中A2基体产生大四方畸变以及掺杂稀土与A2基体中四方纳米异质结构modified DO3相是如何作用的,这些问题仍不清楚。本文首先分析了人们选择稀土元素掺杂Fe-Ga合金的原因;然后分析了稀土元素掺杂对Fe-Ga合金性能的影响;最后详细综述了稀土元素掺杂引起Fe-Ga合金大磁致伸缩性能的理论机制,同时展望了该类合金未来的发展方向。     

TbDyFe/FeNi多层膜的磁致伸缩性能

本文采用磁控溅射工艺制备了TbDyFe/FeNi多层膜,研究了TbDyFe/FeNi多层膜的磁致伸缩性能及其影响因素.研究表明,随着FeNi膜层以及TbDyFe膜层厚度的减少,多层膜磁致伸缩性能增强,线性变化能力增强;通过真空退火、外加磁场镀膜和外加应力镀膜能够有效地提高TbDyFe/FeNi多层膜的磁致伸缩性能.     

粘结SmFe2合金的制备工艺与磁致伸缩性能研究

采用树脂粘结法制备了不同尺寸的SmFe2合金样品，研究了粘结剂的含量，模压压力，样品密度及样品尺寸对SmFe2合金的磁致伸缩性能的影响规律。结果表明：粘结剂含量和模压压力对粘结SmFe2合金的磁致伸缩性能具有较大影响，发棒材样品长度≥20mm时，样品尺寸对合金的磁致伸缩性能亦有较大影响。     

TbDyFe合金的组织和磁致伸缩性能

定向凝固ＴｂＤｙＦｅ合金具有（１１２）择优取向，热处理能明显地改变显微镜组织和磁致伸缩性能，在１１００℃真空处理２ｈ后，磁致伸缩性能最好，空冷和炉冷对磁致伸缩性能影响不大，富稀土相的球化和晶粒吞并长大，减小了磁化过程中９０°磁畴转动的阻力，是高温处理提高磁致伸缩性能的根本原因。     

元素替代、掺杂对Fe-Ga合金结构和磁致伸缩性能影响的研究进展

Fe-Ga合金是一种新型磁致伸缩材料,它的高强度、良好韧性、低场高磁致伸缩性能和低成本等优异特性使其具有广泛的商业应用。然而,实际制备的Fe-Ga合金的磁致伸缩数系数很小,提高Fe-Ga合金的磁致伸缩性能成为人们关注的课题。元素替代和掺杂是改善新型Fe-Ga磁致伸缩材料性能的一种有效方法。综述了近几十年来元素替代和掺杂对Fe-Ga磁致伸缩合金结构和性能的影响,并总结了各种元素替代和掺杂的研究进展。在此基础上,指出了元素替代和掺杂在改善Fe-Ga合金性能中存在的问题及今后的发展方向。     

Fe-Ga-B合金室温塑性及轧制材料磁致伸缩性能

研究了0.5%(原子分数)B对Fe83 Ga17合金室温力学性能的影响及(Fe81 Ga19)99.5 B0.5轧制薄片磁致伸缩性能.结果表明,少量B添加提高了Fe-Ga合金的室温塑性,实现(Fe81 Ga19)99.5 B0.5合金的轧制成形.热处理对(Fe81 Ga19)99.5 B0.5合金薄片材料磁致伸缩性能有很大影响.在同一热处理制度条件下,磁致伸缩性能随变形量的增加而减小;对于变形量为93.5%的样品,同一热处理时间,样品磁致伸缩性能随热处理温度的升高而增加,同一热处理温度时,样品磁致伸缩性能都表现出先升高后降低的变化趋势,样品在1300℃保温2h后,磁致伸缩性能最好,达到1.65×10-4.热处理对(Fe81 Ga19)99.5 B0.5合金薄片材料磁致伸缩性能的影响归因于对样品织构的影响.具有{100}＜012＞织构样品的磁致伸缩性能最高,而{111}＜110＞和{111}＜112＞织构对应的磁致伸缩性能较低.     

热处理对Tb0.27Dy0.73Fe2巨磁致伸缩薄膜性能的影响

本文研究了热处理对Tb0.27Dy 0.73Fe2薄膜磁性及巨磁致伸缩性能的影响.XRD分析表明制备态的Tb0.27Dy 0.73Fe2薄膜为非晶态,并且在450℃退火仍然保持非晶态,制备态的Tb0.27 Dy0.73Fe2薄膜显示垂直磁各向异性,在退火后向平行磁各向异性变化.热处理提高了Tb0.27Dy0.73Fe2薄膜在低磁场下的磁致伸缩特性.     

热处理对Tb0.27Dy0.73Fe2巨磁致伸缩薄膜性能的影响

本文研究了热处理对Tb0.27Dy0.73Fe2薄膜磁性及巨磁致伸缩性能的影响。XRD分析表明制备态的Tb0.27Dy0.73Fe薄膜为非晶态,并且在450℃退火仍然保持非晶态,制备态的Tb0.27Dy0.73Fe2薄膜显示垂直磁各向异性,在退火后向平行磁各向异性变化。热处理提高了Tb0.27Dy0.73Fe2薄膜在低磁场下的磁致伸缩特性。     

超磁致伸缩薄膜难磁化轴方向动态特性研究

磁场驱动频率高是限制超磁致伸缩薄膜器件推广应用的关键因素之一,研究如何降低超磁致伸缩薄膜器件的磁场驱动频率对超磁致伸缩薄膜器件的推广应用将具有重要意义。在深入分析超磁致伸缩薄膜存在各向异性根本原因的基础上,结合薄膜磁致伸缩过程中磁畴的运动机理,提出只要能够克服超磁致伸缩薄膜中存在的退磁场,低磁场驱动频率下就可在难磁化轴方向获得更为优良动态特性的新思路。通过建立超磁致伸缩薄膜难磁化轴实验系统进行实验研究,结果表明通过施加合适的偏置磁场克服退磁场,可以使薄膜在难磁化轴方向产生响应优良的超谐共振,为低频驱动GMF器件的研制提供了一种新的思路。