添加Ni对FeZrNbB合金的非晶形成能力与软磁性能的影响

利用单铜辊甩带法制备Fe(86-x)Zr2Nb2B10Nix(x=0、1、3和5)非晶合金带材。采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、振动样品磁强计以及精密磁性器件分析仪研究Ni元素对FeZrNbB合金带材的非晶形成能力和软磁性能影响。结果表明Ni元素能明显提高该体系合金的非晶形成能力,并使淬火态非晶合金带材的一级起始晶化温度提高;通过合金的退火处理,在Fe(86-x)Zr2Nb2B10Nix合金体系中含Ni元素的合金带材可以析出最小粒径为12(12.15)nm的α-Fe(a)纳米晶,获得较低的矫顽力为8.1A/m;其中Fe85Zr2Nb2B10Ni1非晶合金带材经过510℃保温20min热处理后可以获得较高的饱和磁感应强度为1.61T,有效磁导率提升到48.4k,矫顽力下降到8.3A/m。     

Si含量对FeSiBCu合金的非晶形成能力与软磁性能的影响

采用单铜辊甩带法制备了Fe（84．5-x）SixB14.5．Cu1（x=0,2,2．5,3,4）非晶合金带材,并用X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）、振动样品磁强计（VSM）研究了Fe（84.5-x）SixB14.5Cu1合金带材的非晶形成能力、热稳定性和软磁性能。结果表明：Si元素能明显提高该体系合金的非晶形成能力,并提高了淬火态非晶合金带材的一级和二级起始晶化温度;通过合金的退火处理,合金带材析出的α—Fe纳米晶晶粒尺寸约为30nm;其中Fe（84.5-x）SixB14.5Cu1非晶合金带材经过460℃保温5min热处理后可以获得较高的饱和磁感应强度为1．82T．     

Fe-Si-B-P-Mo系高饱和磁感应强度非晶软磁合金

通过在Fe-Si-B-P合金体系中微合金化添加Mo元素,并提高铁含量,成功制备了具有较强非晶形成能力和优异软磁性能的非晶软磁合金。研究发现,Mo元素微合金化能有效提高合金的非晶形成能力,1%的Mo可以将该非晶合金体系的Fe含量极限提高到84%以上,从而得到了饱和磁感应强度(Bs)高达1.63 T的非晶合金。其中Fe80Si4.75B9.5P4.75Mo1非晶合金可以铸造形成非晶块体样品,临界直径达到1mm,饱和磁感应强度达到1.54 T,矫顽力为1.9 A/m。在整个成分范围内,该合金体系都具有1.9~5.1 A/m的低矫顽力和高于传统Fe-Si-B合金的饱和磁感应强度(Bs),具有较好的应用前景。     

非晶CoFeSiBMo合金微带磁性能及在MI磁敏感元件中的应用

采用单辊快淬法制备(Co0.942Fe0.058)71-x Si6.4B22.6Mox(x=0~5)非晶微带。合金微带的玻璃转化温度(Tg)随着Mo含量的增加由805K单调升高至832K;Mo含量为x=5时,过冷液相区ΔTx达最大值,表明添加Mo提高了该体系合金的非晶形成能力。饱和磁化强度(Ms)随Mo含量的增加而减小,但在Mo元素含量x=2时,矫顽力(Hc)值最小,有效磁导率(μe)最大。磁学性能测试结果显示,与常规热处理相比,磁场热处理对微带软磁性能改善更加明显。经过纵向磁场热处理,(Co0.942Fe0.058)69Si6.4B22.6Mo2非晶微带饱和磁化强度和有效磁导率分别达到80.99A·m2/kg和12 510,与制备态相比,分别增加40.15%和65.52%;而矫顽力为0.64A/m,减小48.39%。在驱动频率为43kHz时,以(Co0.942Fe0.058)69Si6.4B22.6Mo2为磁芯的MI磁敏感元件,对磁场灵敏度最大为136%/(A·m-1),对弱磁场响应灵敏。     

高Fe含量FeCuNbSiB系非晶/纳米晶合金制备及其磁性研究

研究了过渡金属元素(Zr,Nb,Mo)和Cu元素对Fe78Si9B13合金系非晶形成能力、热稳定性和磁性的影响;在Fe74Cu1Nb3Si13B9合金的基础上,通过逐步提高Fe含量,利用单辊甩带法制备Fe(76+x)Cu1Nb3Si(11-x)B9(x=0,2,4)和Fe(79+x)Cu1Nb2Si(6-x)B12(x=0,2,4)非晶/纳米晶合金薄带;利用XRD、DSC、TEM和VSM研究了高Fe含量Fe-Cu-Nb-Si-B系非晶/纳米晶合金的微观结构和磁性,并通过添加Nb元素优化了高Fe含量合金的磁性。研究结果表明:Zr和Nb元素的添加能明显提高Fe78Si9B13合金的非晶形成能力和热稳定性;高Fe含量的Fe-Cu-Nb-Si-B系纳米晶合金为典型的非晶/纳米晶双相结构,合金的饱和磁化强度Ms180 emu/g,且合金的矫顽力Hc在2Oe-9Oe之间,具有良好的软磁性能;Nb元素能显著细化Fe-Cu-Nb-Si-B系合金晶粒尺寸,从而能显著降低合金的矫顽力,改善合金的软磁性能;当Fe含量在80%-83%(原子百分比,下同)之间时,合金具有良好的软磁性能,但当Fe含量达到85%时,会有Fe2B、Fe3B相析出,从而显著恶化其软磁性能。     

Ag、Cu添加对Fe40Co40Zr6Mo4B10合金热稳定性和磁性能的影响

采用单辊快淬法制备Fe40Co40Zr6Mo4B10、Fe40Co40Zr6Mo4B9Ag1和Fe40Co40Zr6Mo4B9Cu1三种非晶合金,在不同温度下对3种合金进行热处理。利用DSC、XRD、VSM对合金的热性能、微观结构和磁性能进行测试。结果发现,Ag和Cu元素的添加均提高了合金的热稳定性,同时也降低了合金的矫顽力。Cu元素的添加作用更为明显。Fe40Co40Zr6Mo4B9Cu1合金具有相对高的热稳定性能和低的矫顽力。     

非晶Fe_(78)Si_9B_(13)合金涂层及涂层对磁性能的影响

研究了非晶Fe78Si9B13合金涂层工艺及涂层对非晶Fe78Si9B13合金磁性能的影响。结果表明:使用适当的涂层工艺涂层后的非晶Fe78Si9B13合金带材涂层厚度均匀,显示出良好的耐电压性;X射线衍射实验结果表明,纵向磁场热处理后,涂层及未涂层的Fe-Si-B合金衍射花样特征基本相同;与未涂层的非晶Fe78Si9B13合金相比,经涂层的Fe78Si9B13非晶合金静态磁性能有所下降,但经涂层处理后的非晶合金有效的降低了其在高频下的铁损,对于高频率工作条件下的非晶合金器件,具有一定的应用价值。     

放电等离子烧结铁磁性大块非晶的晶化处理及其磁性能研究

采用放电等离子烧结的方法制备出Fe67Co9.5Nd3Dy0.5B20大块非晶合金,且具有很好的非晶性能.用DTA热分析得到合金的第一次晶化结束温度为650℃.在650℃下保温10min退火热处理后,合金出现了较好硬磁性,合金的最大磁能积达61kJ/m3,粉末颗粒的大小对合金的磁性能影响不大.Nd1.1Fe4B4相的析出也对矫顽力有一定影响.     

连续压应力下Fe基非晶合金带材的压磁效应

通过对Fe基非晶合金带材连续施加压力,测试其附近闭合回路电感变化,研究了Fe基非晶合金带材的电感式压磁效应。结果表明,通过测试Fe基非晶合金带材附近闭合回路电感变化可用来测试和表征Fe基非晶合金带材的压磁性能;在f=1kHz时,Fe基非晶合金带材压磁性能稳定性好,随着压力的增大带材压磁性能升高,在同一压力情况下,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材压磁性能优于Fe78Si9B13带材;在f=100kHz时,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材压磁性能稳定性优于Fe78Si9B13带材,并且Fe73.5Cu1Nb3-Si13.5B9带材在f=1kHz、压应力为0.69MPa时具有最佳的压磁性能;在压应力<0.1MPa条件下,随着压应力增大,线圈电感值Ls有一个剧增的上升趋势,铁基非晶带材压磁性能对微小应力更加敏感。     

Ni-Fe-(Nb)-Si-B非晶合金的等温晶化与结构转变

采用旋铸急冷工艺在大气环境中制备出(Ni0.75Fe0.25)78-xNbxSi10B12(x=0,5)非晶合金带材.X射线衍射(XRD)分析表明样品为完全非晶态.用差热分析仪(DTA)在高纯氩气保护下测量了非晶薄带的Tg、Tx、Tm,并分析了其热稳定性.根据DTA结果分析表明,(Ni0.75Fe0.25)78Si10B12非晶合金退火温度为695,715,745和765K,在715和745K退火时,非晶基体上析出了单一的γ-(Fe, Ni)固溶体,平均晶粒尺寸分别约为10.3和18.5nm;765K退火后的结晶相为γ-(Fe, Ni)固溶体,Fe2Si,Ni2Si和Fe3B.(Ni0.75Fe0.25)73Nb5Si10B12非晶合金的退火温度为720,750和800K,退火后不能在非晶基体上析出单一的晶化相,晶化析出相为γ-(Fe, Ni)固溶体,(Fe, Ni)23B6,Ni31Si12和Nb2NiB0.16.     

磷化工艺对铁基软磁复合材料电磁性能的影响

研究了磷化工艺对铁基软磁复合材料电磁性能的影响。XRD、SEM、EDS分析和元素面分布结果表明,合适的磷化工艺能在铁粉表面生成1层很薄的非晶或纳米晶结构磷酸盐,并且包覆完整均匀。磁性能测量结果表明,室温条件下用0.01g/mL磷酸对铁粉进行磷化30min,所得到的磷化铁粉磁芯具有优异的综合电磁性能。随着磷酸浓度的增大,磷化时间的增长和磷化温度的提高,软磁复合材料磁芯的电阻率增大,中高频磁损耗不断降低,同时磁导率也有一定程度的降低。     

铁钴镍基非晶态软磁材料的研究

研究了１０钟以铁钴镍为基的非昌态软磁材料，对非晶态合金的成分，熔点，晶化温度，居里温度及一些磁性能作了分析比较、将将材料制成元件装到电子镇流器上试验，研究结果表明，铁磁元素铁钴镍的含量比例，是影响非晶态磁性的主要因素；类金属元素对软磁材料的磁性能也有一定的影响，含磷的非晶态合金的熔点，晶化温度及居里温度比含碳的较高。     

Fe/Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶磁粉芯研究

采用Fe粉复合FeCuNbSiB纳米晶粉体制备了磁粉芯,并讨论了退火温度、Fe粉复合量、纳米晶粉体粒度以及绝缘剂等对磁粉芯磁性能的影响.结果表明,在200～350℃和350～400℃内退火,随着温度的升高,μ_e均呈先增大后减小,375℃时达到最佳;当复合Fe粉后,发现其软磁性能得到了明显改善, Fe粉量为40%时,μ_e达到最大,且在100kHz～1MHz内,频率稳定性良好,其中心频率在500kHz附近,并随Fe粉量的增加而向低频发生偏移.纳米晶粉体的粒度越大,磁粉芯的磁性能越好;粉体粒度为100～200目时,其μ_e达到最大.当375℃退火,由有机绝缘剂、40%(质量分数)Fe粉、100～200目纳米晶粉制备的磁粉芯,其μ_e达52.72、损耗Pu为0.01317J/m~3、Bs为3.92×10~(-3)T、Br=6.48×10~(-5)T、H_c为1.28A/m.     

矩形回线软磁合金损耗谱的分形性质

研究了矩形回线软磁合金的磁性，发现铁芯损耗谱具有分形结构，研究了热处理条件及带厚对分形维数Ｄ的影响。     

氧化铬带磁头用软磁合金

研制了一种适于制作CrO_2磁带和金属磁带用双声道磁头芯片的耐磨高磁导率合金。获得了计算合金磁感B_(800)和电阻率的经验公式,用于对合金成分的控制。     

纳米晶软磁材料的磁性能

介绍了纳米晶软磁材料所具有的独特结构和优异的磁性能。从纳米晶软磁材料的微观组织结构和宏观磁特性紧密相关的角度,探讨了铁基纳米晶合金的结构与磁性之间的依赖关系。     

Magnetic Shape Memory Polymers with Integrated Multifunctional Shape Manipulation

Shape-programmable soft materials that exhibit integrated multifunctional shape manipulations, including reprogrammable, untethered, fast, and reversible shape transformation and locking, are highly desirable for a plethora of applications, including soft robotics, morphing structures, and biomedical devices. Despite recent progress, it remains challenging to achieve multiple shape manipulations in one material system. Here, a novel magnetic shape memory polymer composite is reported to achieve this. The composite consists of two types of magnetic particles in an amorphous shape memory polymer matrix. The matrix softens via magnetic inductive heating of low-coercivity particles, and high-remanence particles with reprogrammable magnetization profiles drive the rapid and reversible shape change under actuation magnetic fields. Once cooled, the actuated shape can be locked. Additionally, varying the particle loadings for heating enables sequential actuation. The integrated multifunctional shape manipulations are further exploited for applications including soft magnetic grippers with large grabbing force, reconfigurable antennas, and sequential logic for computing.     

纳米晶软磁材料的发展、磁特性及展望

本文首先回顾了纳米晶软磁材料的发展过程。对其合金化、磁性能特别是制备工艺作了较详细的介绍，分析了优异软磁性能的起因，最后对纳米晶软磁材料的发展趋势作了展望。