基于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉的压磁复合材料研究

研究了基于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉的柔性压磁复合材料制备技术及其性能,讨论了橡胶种类,磁粉粒径、含量及工艺因素等对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9/橡胶复合材料压磁性能的影响。结果表明:采用粒径为45μm,用量约15%的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉与高温硫化有规共聚硅氧烷在171℃,15MPa条件下,硫化45min制备的、厚度约150μm的压磁复合材料薄膜具有较好的应力敏感特性和压磁稳定性能,有望作为新一代柔性、薄型接触应力传感器的敏感元件材料。

Influence of Magnetic Field Intensity on the Shape of the μ-T Curves for Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 Alloy

Under different magnetic field intensities, the dependence of the permeability μ on temperature T(μ-T curve) for the Fe7.3Cu1Nb3Si13.5B9 alloy annealed at 350-620℃ was investigated. The results showed that the magnetic field intensity had a remarkable influence on the shape of μ-T curves. For amorphous alloy, the sharp Hopkinson peak of μ-T curve disappeared gradually with the increase of magnetic field intensity.

Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶粉/硅橡胶压磁复合材料的制备与性能研究

采用机械共混法制备Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉/硅橡胶压磁复合材料,并对其压磁性能进行研究。结果表明,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉/硅橡胶复合材料具有良好的压磁性能,且压磁性能稳定性和阻抗蠕变性能优异,可用于新型压力传感器用力敏元件。

(FeCo)_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9的晶化处理及微结构

采用熔体快淬+晶化处理方法制备宽度为4 mm、厚度为30μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶软磁合金,并用XRD和TEM对其微结构进行表征。研究结果表明:(FeCo)73.5Cu1Nb3Si13.5B9于600℃晶化处理15 min后具有较高的饱和磁化强度(1.30 T)和较小的矫顽力(4.61 A/m);提高晶化温度至700℃,合金的软磁性能迅速降低,饱和磁化强度为1.02 T,矫顽力增大至1.95 kA/m;于600℃晶化处理5 min时,合金主要由非晶构成,同时有少量α-Fe(Si)相;于600℃晶化处理15 min后合金由α-Fe(Si)主相和少量残余非晶相构成,α-Fe(Si)相的晶粒粒径约为15 nm;于700℃晶化处理15 min后,合金由α-Fe(Si)相、残余非晶相和少量Fe3B相构成,α-Fe(Si)相的晶粒粒径约为27.9 nm。Fe3B相的形成、α-Fe(Si)相晶粒粒径的长大和晶格常数的增大直接导致合金软磁性能下降。

纳米晶软磁材料Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9中子衍射研究

用中子衍射技术研究了 3种不同热处理温度下形成的纳米晶软磁材料Fe73 .5Cu1Nb3Si13 .5B9的内部微观结构及其随热处理温度的变化。实验结果表明 :Fe73 .5Cu1Nb3Si13 .5B9非晶经等温热处理 1h后 ,生成的是高度有序的DO3结构的固溶体Fe3Si(Fe)。首次确定了Si主要占据 4a位 ,Fe除少量占据 4a位外 ,主要占 4b和 8c位 ,并定量地给出了上述 3种样品的Si的占位数和平均晶粒尺寸。另外 ,热处理温度为 853K时 ,样品晶胞变大 ,有部分B原子进入 4 8h位。热处理温度为82 3K时 ,样品具有最高的Si含量 (原子百分比 19 8% )和最小的晶粒尺寸 ( 8 9nm) ,这可能是样品有最佳软磁性能的原因。

微波场作用下非晶合金Fe_(73．5)Cu_1Nb_3Si_(13．5)B_9的纳米晶化

研究了微波场对晶化的影响.结果表明,将非晶合金Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9在微波场作用下在480℃短时间(5 min)晶化处理,形成体积分数为80%、尺寸约15nm的α-Fe(Si)相;适当延长晶化时间(30 min)使非晶合金完全晶化,α-Fe(Si)相的晶粒不再长大,原子层之间的距离降低至0.2461 nm,磁体具有最大M_s为1.79 T.与激光、激波、脉冲电场和脉冲磁场晶化处理相比,微波场晶化处理可同时获得单一的、更小晶粒尺寸和更高体积分数的α-Fe(Si)晶化相,使合金具有高的饱和磁化强度和优良的软磁性能.微波场有利于非晶合金中的硼原子向空位跃迁,使基体金属相α-Fe(Si)相的形核率增大,促进非晶合金的纳米晶化.

Fe(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶合金的激光晶化

用CO2 连续激光在不同功率、相同的速度条件下辐照Fe73 5Cu1Nb3 Si13 5B9非晶带 ,然后用穆斯堡尔谱详细研究材料的微观结构 .研究发现当扫描速度和散光斑直径一定的情况下 ,适当选择激光功率 ,Fe73 5Cu1Nb3 Si13

环氧树脂封装对Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶磁芯软磁性能的影响

用宽为20 mm、厚为25μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材绕制成环型磁芯,将其经550℃×100 min晶化退火处理制成纳米晶磁芯,研究环氧树脂封装对纳米晶磁芯软磁性能的影响。结果表明:与环氧树脂封装前相比,起始磁导率μ0、最大磁导率μm、幅值磁导率μa、饱和磁感应强度Bs、直流损耗Pu和交流损耗Ps减小,矫顽力Hc增大;当测试频率不变时,电感Ls和品质因数Q减小。

预退火对Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶合金巨磁阻抗效应的影响

用HP4294A型阻抗分析仪测量了经不同温度预退火后再540℃退火的Fe73.5Cu1Nb3S i13.5B9纳米晶合金薄带的巨磁阻抗,并结合XRD衍射图谱和AFM图谱,研究了预退火对纳米晶介观结构的影响.结果发现,200℃、300℃和400℃预退火处理40 m in对随后540℃退火的Fe73.5Cu1Nb3S i13.5B9薄带-αFe(S i)纳米晶介观结构产生了影响,颗粒团聚优势明显减弱,横向各向异性场减小,巨磁阻抗比得到了显著的提高.

Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶薄带的磁电感效应

研究了输入交流电波形和非晶薄带片数等对Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶薄带磁电感效应和磁电感效应变化幅度的影响,以及当输入电压为正弦交流电压时,非晶薄带的磁电感效应变化幅度的重复性和温度、湿度的稳定性。结果表明:磁电感效应随着非晶薄带片数的增多而增强,随着磁场强度的增大而减弱,正弦交流电压比三角交流电压的强;磁电感效应变化幅度随着非晶薄带片数的增多而减小,在不同频率下正弦交电压和三角交流电压的强弱发生变化;当输入电压为正弦交流电压时,磁电感效应变化幅度的不重复性误差很小,且受温度和湿度的影响很小。

脉冲电流处理对Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金薄带GMI效应的影响

本文研究了脉冲电流处理对Fe73 5Cu1Nb3 Si13 5B9合金薄带巨磁阻抗效应和脆性的影响 ,并与等温退火样品的巨磁阻抗效应和脆性进行对比。结果表明 ,经过应力脉冲电流处理后的样品 ,其阻抗变化率和灵敏度都显著高于无应力脉冲处理后的样品。淬态样品在 9 34MPa拉应力下 ,经电流密度为 930A/mm2 的脉冲电流处理后 ,阻抗变化率可达到 2 2 0 % ,灵敏度达到 0 35 % /A·m-1。用应力脉冲电流处理不仅可以显著提高巨磁阻抗效应 ,而且可以有效抑制样品长时间的等温退火带来的脆性问题。

纳米Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9颗粒/丁基橡胶复合膜的压磁性能

以纳米Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9颗粒为磁性增强材料,以丁基橡胶为基体,采用模压成型法制备了复合膜,并研究了其压磁性能。结果表明:在交流电频率较低时,该复合膜具有优良的压磁特性,但其重复性和温度稳定性误差较大;当压应力不变时,其电阻、电抗、阻抗、电阻变化幅度、电抗变化幅度和阻抗变化幅度都随着交流电频率的升高而减小;当交流电频率不变时,其电抗、阻抗随着压应力的增大而减小,而电阻、电阻变化幅度、电抗变化幅度和阻抗变化幅度随着压应力的增大而增大。

CO_2激光辐照工艺对非晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金晶化的影响

在较低激光功率(40～170w)和两种扫描速度(10眦n／s，5mm／s)辐照条件下，研究了C02激光辐照工艺对非晶Fe73．5Cu1Nb3Si13．5B9合金晶化行为的影响．用穆斯堡尔谱(MS)技术对原始态和晶化后样品进行了结构分析．研究发现：非晶Fe73．5Cu1Nb3Si13．5B9表面产生了少量晶化，晶化相为Fe-Si结构；晶化量在2．1％～3．57％内，随激光功率的增加而增加．当激光功率较低时，低扫描速度对晶化的促进作用大于激光功率的作用；但是，随激光功率增大，速度的影响变弱．表面微观硬度随激光功率的增加而增加。

Fe73．5Cu1Nb3Si13．5B9非晶薄带的磁感应效应

研究了交流信号电压、直流磁场和限流电阻对Fe73．5Cu1Nb3Si13．5B9非晶薄带磁感应效应和磁感应效应变化幅度的影响。结果表明，当信号为正弦交流电时，线圈感应电压也为同频率的正弦交流电压；当信号为矩形脉冲电压时，线圈感应电压则为同频率的尖脉冲电压。当信号为正弦交流电时，磁感应效应随着交流电压幅值的增大而增强，随着直流磁场强度和限流电阻的增大而减弱，磁感应效应变化幅度随着直流磁场强度和交流电压幅值的增大而增大，随着限流电阻的增大呈现出先增大后减小的趋势。

Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶合金的晶化动力学

用差热分析(DTA)结合X射线衍射(XRD),研究了Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶合金的晶化动力学。结果表明:温度在0～700℃范围内,该合金的晶化相为α-Fe和Fe_2B;α-Fe相晶化表观激活能为452.39kJ/mol,Fe_2B相的晶化表观激活能395.23kJ/mol;两相在晶化初期激活能最小,随晶化量X_c的增加而迅速增大,在α-Fe的体积分数为30％～80％,Fe_2B的体积分数为40％～80％时,呈现极大值。

热处理制度对Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金性能的影响

首先用快淬法制备厚度为20~23μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金非晶带材,采用氮气氛退火和横磁退火（氮气氛）工艺对合金进行不同温度处理,研究了退火温度对合金性能的影响。结果表明,合理的退火工艺可以对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金的性能进行有效控制,540℃×30min为最佳氮气氛退火工艺,横磁退火可以降低Hc、Br/Bs及Pc并能优化μe和μi。

Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶磁粉芯制备及性能

以REN50作为绝缘粘结剂用粉末冶金工艺制备了Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶磁粉芯,并讨论了粉末退火温度及粘结剂含量、成型圧力对磁粉芯性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)及B-H分析仪对磁粉芯的结构和磁特性进行分析。结果表明,REN50作为绝缘粘结剂可有效包覆在粉末表面,且经过500℃热处理后仍然能够稳定存在,Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶磁粉芯具备良好的磁性能。随着粘结剂含量的增加,磁粉芯的磁导率先减小后增大再减小,损耗先增大后减小,当含量为3%时综合磁性能最佳;随着成型压力的增大,磁粉芯的磁导率先增加后减小,损耗先降低后增高,当压力在1100 MPa时,综合磁性能最佳。

Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶铁芯的应力退火研究

将环状Fe73 .5Cu1Nb3 Si13 .5B9非晶合金在 5 4 0℃应力退火 ,形成具有蠕变感生各向异性的Fe73 .5Cu1Nb3 Si13 .5B9纳米晶铁芯。在炉冷条件下 ,应力退火的剩磁Br 随退火时间的延长可降至 0 .2 2T ;退火时间超过 2 0min后 ,Br无明显改变。炉冷条件下获得的剩磁要低于空冷的剩磁。应力的作用对晶化过程中析出相的微观结构没有影响。

Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶块材的制备与显微组织研究

通过激光熔化 Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉体,快速凝固后得到纳米晶块材.当激光的输出光斑直径为1.5～2mm、扫描速度为5mm/s时,可得到2mm高、长度与宽度不限的纳米晶块材.组织分析表明,得到的纳米晶块材的晶化主相是-FeSi,其晶粒尺寸约为25nm.-FeSi主相的显微硬度为HV752.4,明显高于纯铁.

脉冲电流退火对Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金薄带巨应力阻抗效应的影响

研究了脉冲电流退火工艺对非晶Fe73 5Cu1Nb3 Si13 5B9合金薄带巨应力阻抗 (GSI)效应的影响。结果表明 ,在外加 10 0MPa拉应力下对非晶合金进行脉冲电流退火后 ,巨应力阻抗效应显著提高 ,并且ΔZ/Z最大值随退火电流密度的增加而增加 ,当退火电流密度为 930A/mm2 时 ,阻抗的最大相对变化达到 35 0 %。