FeSiB/Cu/FeSiB多层膜巨磁阻抗效应研究

用磁控溅射法在玻璃基片上制备了FeSiB/Cu/FeSiB多层膜 ,在 10 0kHz～ 40MHz范围内研究了FeSiB/Cu/FeSiB多层膜中的巨磁阻抗效应特性。当磁场强度Ha 施加在薄膜的长方向时 ,巨磁阻抗效应随磁场的增加而增加 ,在某一磁场下达到最大值 ,然后随磁场的增加而下降到负的巨磁阻抗效应。在频率为 3 2MHz时 ,在磁场强度Ha=2 40 0A/m时巨磁阻抗变化率达到最大值 13 5 0 % ;在磁场强度Ha=96 0 0A/m时 ,巨磁阻抗变化率为 - 9 2 0 %。巨磁阻抗效应的最大值及负的巨磁阻抗效应与多层膜中磁各向异性轴的取向及发散有关。另外 ,当磁场施加在薄膜的短方向时 ,薄膜表现出负的巨磁阻抗效应 ,在频率为 3 2MHz,磁场强度Ha=96 0 0A/m时 ,巨磁阻抗变化率可达 - 12 5 0 %

X射线荧光光谱法快速测定FeSiB非晶合金薄带中硅、硼、铁

提出了以自制的标准样品,采用单点法绘制校准曲线,利用X射线荧光光谱仪测定FeSiB非晶薄带样品中硅、硼和铁的含量。对于4个FeSiB非晶合金薄带样品中硅、硼和铁进行了10次测定,其分析结果的相对标准偏差分别为0.4%~0.5%、1.3%~4.2%和0.2%~0.4%。方法的分析结果与火花源原子发射光谱法、化学重量法和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）法的测定值吻合较好。方法快速、简便,薄带样品无需制样,适用于FeSiB非晶合金薄带的快速成分分析。

FeSiB薄膜的巨磁阻抗和应力阻抗效应研究

软磁材料中存在巨磁阻抗 (giantmagneto impedance ,GMI)效应以及与之相同来源的应力阻抗 (stress impedance ,SI)效应 ,利用这两种效应可以制成具有高灵敏度的微型化的磁场和应力 应变传感器。本文基于传感器的实际应用 ,对图形化的、较大磁致伸缩的FeSiB单层和多层薄膜的巨磁阻抗和应力阻抗效应中频率和退火的影响进行了研究。结果表明 ,对于两种效应 ,经过退火处理的单层和多层膜均可在较低的频率下得到较高的灵敏度 。

溅射条件对FeSiB薄膜磁性及巨磁阻抗效应的影响

采用射频磁控溅射法,在不同溅射条件下制备了FeSiB薄膜。研究了溅射条件对薄膜应力、磁滞回线及巨磁阻抗效应的影响。结果表明:随着溅射氩气压强的增加,薄膜内应力从压应力变为张应力,磁滞回线的形状随溅射条件的不同也发生改变。对磁各向异性的变化作了分析和讨论,而面内横向单轴磁各向异性的重要性在巨磁阻抗效应的实验中充分得到了体现。

退火工艺对FeSiB非晶薄带压应力阻抗效应的影响

研究了退火工艺对FeSiB非晶薄带压应力阻抗(SI)效应的影响。结果表明,与淬态非晶薄带相比,退火可以改变非晶薄带的SI效应。当退火时间为1h,退火温度低于300℃时,退火后薄带的SI效应增强,且薄带的SI效应随着退火温度的升高而增强,退火温度升高到400℃时,薄带的SI效应减弱;当退火温度为300℃,退火时间小于1.5h时,退火后薄带的SI效应增强,且薄带的SI效应随着退火时间的延长而增强,退火时间大于1.5h时,薄带的SI效应反而随着退火时间的延长而减弱;经300℃,1.5h退火后薄带的SI效应最强。当测试压应力为1.42MPa,测试频率为60MHz时,淬态非晶薄带的SI效应为1.12%,经300℃,1.5h退火后薄带的SI效应可达1.52%。

放电等离子烧结制备FeSiB块体非晶合金

采用DSC测定FeSiB非晶粉末的玻璃态转变点(Tg)、初始晶化点(Tx)和过冷液相区(ΔTx),以此为基础,利用放电等离子烧结技术制备出了φ10mm×7mm、致密度为92.3%的块体非晶合金。采用XRD、SEM、VSM、万能试验机分析了烧结块体样品的相组成、微观形貌、磁性能和抗压强度。研究表明,当烧结条件为压力500MPa、温度360℃时,得到的块体非晶合金致密度最高,其饱和磁化强度为1.44T,抗压强度为1200MPa。400℃晶化后块体样品的饱和磁化强度为1.54T,抗压强度为2039MPa。

FeSiB非晶薄带激光焊接头组织及晶化行为

采用脉冲激光焊接技术成功实现FeSiB非晶带材的搭接,并通过热处理方法分析接头晶化行为。利用扫描电子显微镜SEM、X射线衍射仪XRD、差示扫描热仪DSC和透射电镜TEM等研究不同功率对激光焊缝成形、组织特征及晶化行为的影响。结果表明:当功率低于4.8 W时,焊缝表面粗糙、熔宽小;当功率高于9.6 W时,焊缝存在微裂纹;当功率为7.2W时,焊缝成形良好,未见焊接缺陷。随着功率的增加,接头抗拉强度先升高后降低,最高拉伸强度为410 MPa,断裂方式为解理断裂;接头组织主要由非晶相、树枝晶、白色颗粒状的结晶相组成;接头晶化过程中先析出α-Fe(Si)相,再析出Fe_2B相。

弯曲形FeSiB/Cu/FeSiB多层膜的应力阻抗效应

用磁控溅射法制备弯曲形FeSiB／Cu／FeSiB多层膜，在1～40MHz范围内研究FeSiB膜和Cu膜厚度对多层膜结构应力阻抗效应的影响。结果表明：多层膜的应力阻抗效应随着其形变位移的增加近似线性增加，在自由端变形1mm、电流频率5MHz时，应力阻抗效应达-17.3％，在新型力敏传感器方面具有广阔的应用前景。

FeSiB/Cu/FeSiB夹心薄膜巨磁阻抗效应研究

研究了非晶FeSiB/Cu/FeSiB夹心薄膜在100kHz～40MHz范围内的巨磁阻抗效应。当磁场和交流电流沿薄膜的纵向时,磁阻抗比随磁场的增大而增强,在磁场约1600A/m下达到最大值,然后随磁场的增大而下降到负值。在频率3MHz、磁场1600A/m时磁阻抗比达到最大值17.2%。磁阻抗比的最大值及负的磁阻抗比与夹心薄膜中磁各向异性轴的取向有关。另外,当磁场施加在薄膜的横向时,薄膜表现出负的磁阻抗效应,在频率3MHz、磁场5600A/m时,磁阻抗比达-13.4%。

非晶FeSiB薄膜中的巨磁阻抗效应

采用射频溅射法在三组不同溅射条件下制备了FeSiB薄膜。测量了溅射薄膜的磁滞回线 ,并利用HP 41 94A阻抗分析仪 ,在 1～ 40MHz频率范围内研究了样品的巨磁阻抗效应。结果表明 :溅射条件对薄膜磁性能和巨磁阻抗效应影响很大 ,其中氩气压强为 6 65Pa ,磁场感生横向单轴磁各向异性的薄膜具有较好的软磁性能和较大的阻抗变化比值。一定温度下退火能够消除部分应力 ,阻抗变化的灵敏度能提高一倍。另外 。

外磁场与带轴夹角对非晶FeSiB/Cu/FeSiB三明治薄带巨磁阻抗特性的影响

采用层间胶合方法制备了淬态非晶FeSiB/Cu/FeSiB三明治薄带,研究了同尺寸单层薄带和三明治薄带的巨磁阻抗(giant magneto-impedance, GMI)随外磁场与带轴夹角β的变化特性.结果表明,FeSiB单层薄带在7.0 MHz最佳响应频率下,GMI仅约30%,外磁场与带轴夹角对单层薄带GMI几乎没有影响;三明治薄带的GMI效应则十分显著,在0.6 MHz最佳响应频率下,纵、横向GMI比分别达到272%和464%, GMI随β的增大而增强;所有β角的三明治薄带GMI曲线都出现各向异性峰,各向异性峰随β的增大而展宽.根据磁畴转动模型推导了薄带横向磁导率与各向异性场及β之间的函数关系式.结果显示,三明治薄带GMI随夹角β变化的特性与理论推算的横向磁导率变化有较好的一致性,而单层薄带则不然.该磁畴转动模型能定性解释三明治薄带GMI随外磁场方向变化特性.

张应力作用下FeSiB合金磁致伸缩的研究

非晶态ＦｅｓｉＢ合金在张应力作用一段时间后，其饱和磁致伸缩系数明显变小；张应力越大，变化越明显．其原因是在张应力作用后材料内应力增加和磁畴结构发生变化所致．

FeSiB-La合金的非晶形成能力和磁阻抗效应

将稀土La元素掺杂Fe78Si9B13合金,采用单辊法制备了FeSiB-La非晶带材,再将非晶带材在不同温度下进行退火处理。用DSC和XRD分析了带材的非晶形成能力和晶化行为,用阻抗分析仪测试了非晶带材的磁阻抗效应。结果表明,掺杂稀土La元素可提高带材的非晶形成能力,延缓带材中Fe-Si、Fe-B晶化相的析出,增强带材的热稳定性;Fe Si B-La非晶带材的磁阻抗效应随测试频率的升高和磁场强度的增大而增大;随退火温度升高,非晶带材的磁阻抗效应呈先增大后减小的趋势。

FeSiB非晶态合金的抗脆性研究

通过实验测定ＦｅＳｉＢ非晶态合金抗脆性与成分的关系，详细分析了合金产生脆性的原因，认为合金脆性受Ｓｉ、Ｂ含量及分布所控制，合理控制合金中的Ｓｉ、Ｂ含量，可使合金的抗脆性显著提高。

脉冲宽度对激光熔覆FeSiB涂层组织与硬度的影响

以FeSiB非晶带材为熔覆材料,采用激光熔覆在低碳钢表面制备高致密度涂层,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪等研究不同脉冲宽度对激光熔覆涂层成形、组织特征及硬度的影响。结果表明:随脉冲宽度增大,涂层稀释率升高;裂纹倾向增加,裂纹源萌生由表面到界面处;晶化程度升高,结晶相为α-Fe,Fe_2B和Fe_3Si;熔合区宽度增大,柱状晶沿外延生长趋势更大;显微硬度先增加后减小。当脉冲宽度为3.2ms时,涂层结构致密,无孔洞缺陷,界面呈良好的冶金结合,稀释率低,为23.2%,涂层平均显微硬度达1192HV,约为基材的10倍。

FeSiB-La非晶磁芯的恒导磁性能研究

用FeSiB-La非晶带材,绕制成环形磁芯,再将磁芯在不同温度下进行退火处理,并研究了退火温度对其软磁性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,FeSiB-La非晶磁芯的初始磁导率μi、饱和磁感应强度Bs、矫顽力Hc和电感Ls呈先增大后减小的趋势;当退火温度升高到400℃时,其综合软磁性能最佳;当退火温度达到450℃时,静态磁化曲线呈现出一定的线性关系,即呈现出恒导磁特性。

淬态非晶FeSiB薄带的各向异性及其巨磁阻抗效应

采用单辊快淬法制备了Fe_(75)Si_9B_(13)非晶薄带。磁阻抗测试显示,淬态非晶FeSiB合金薄带具有显著的巨磁阻抗效应(GMI),在7 MHz频率下,纵横向最大阻抗比分别达到30%和29%。磁畴结构观察表明,薄带样品磁畴结构为具有一定的横向取向的180°条形畴,易轴与样品横向夹角约为75°。磁电阻变化与样品各向异性变化没有直接关系,相比磁阻抗,磁感抗更确切地反映了磁矩转动磁化行为和样品各向异性场的大小,易轴具有一定的横向取向以及薄带各向异性在厚度方向的空间分布是影响其GMI变化特性的原因。分析了磁电阻、磁感抗对样品巨磁阻抗效应的影响,发现,低频下,磁电阻对磁阻抗变化起主要作用,随着趋肤效应增强,样品磁感抗逐渐成为影响磁阻抗变化行为的主要方面。

FeSiB合金熔体的冶金质量与夹杂物控制研究

研究了FeSiB合金熔体的冶金质量与夹杂物之间的关系,采用微分热分析仪测定了FeSiB合金熔体在凝固过程中的温度-时间曲线,研究了所测曲线特征参数与夹杂物之间的关系。结果表明,夹杂物的数量越少,熔体中的晶化相形成的温度越低,钢液的流动性越好,在制带过程中不容易产生水口堵塞等异常现象、熔体的冶金质量越好。

FeSiB合金熔体的微分热分析研究

利用自行研制的微分热分析仪研究了Fe78Si9B13合金凝固过程的微分热分析特征参数及其与非晶合金带材铸造工艺之间的关系,结果表明:Fe78Si9B13合金在凝固过程中的初晶时间及初晶温度间隔大于一定数值时,合金带材的铸造不能顺利进行,或者带材质量出现瑕疵。因此Fe78Si9B13合金在凝固过程中的初晶时间及初晶温度间隔可以作为合金熔体质量的参考判据。

纳米SiO_(2)包覆对温压FeSiB非晶磁粉芯软磁性能的影响

为了改善有机粘结剂在粉末颗粒表面形成的绝缘包覆膜在热处理过程中易破损的现象,引入纳米SiO_(2)作为绝缘剂弥补这一缺陷,研究纳米SiO_(2)的添加量对磁粉芯性能的影响。结果表明:在120℃、800 MPa的温压成形条件下,随着纳米SiO_(2)的添加量增加,磁粉芯的磁导率逐渐下降;且在测试频率为50~2000 kHz范围内,磁粉芯的有效磁导率μe均具有良好的频率稳定性;在测试频率为50~400 kHz范围内,磁粉芯的磁损耗Ps和矫顽力Hc随着频率的增高而增高,且添加量越多,磁损耗和矫顽力均越低。当纳米SiO_(2)的添加量为2.0 wt%时,磁粉芯有相对较好的软磁性能。