玻璃包覆非晶丝力学性能及退火对其电磁性能的影响

摘要

近年来,随着信息自动化、高新科技的飞速发展以及对传感器精度、磁敏元件灵敏度的高要求,人们迫切需要优良的软磁材料来推动技术革新。非晶丝以其优良的电磁和力学性能在汽车、计算机、电力电子、生物医药等领域应用十分广泛。其中玻璃包覆丝以其良好的耐腐蚀性及成熟的工业化生产制备条件,得到了人们的广泛关注及研究。
　　本文介绍了非晶丝制备和其巨磁阻抗效应的国内外发展状况,并采用玻璃包覆法制备出了钴基非晶丝。研究分析了钴基非晶丝的力学性能及真空退火条件对其影响,着重分析了不同激励电流频率和不同退火条件对钴基玻璃包覆非晶丝电磁性能的影响。首先,采用玻璃包覆法制备出名义成分Co67Fe4Si15B11Ni1.5Cu1.5的钴基非晶丝,对金属芯直径为50μm、外径为80μm的非晶丝进行不同温度的真空退火处理,退火温度分别选择为350℃、450℃和500℃,保温时间均为20分钟。其后分别对制备态和退火态的非晶丝进行常温拉伸实验。结果表明,制备态的钴基非晶丝具有较高的抗拉强度,延伸率较低,无宏观塑性变形,断裂形式为脆性断裂。随着退火温度增加,非晶丝的抗拉强度和延伸率均降低,弹性模量略有提高。当温度高于后450℃抗拉强度迅速降低。然后,采用振动样品磁强计测量钴基非晶丝的磁滞回线,分析结果表明:制备态钴基非晶丝磁滞回线矫顽力小,剩磁小,且具有磁各向异性。采用4192阻抗分析仪测量制备态非晶丝在不同频率的激励电流作用下的巨磁阻抗效应的变化,结合理论分析得出:低频下,非晶丝只发生磁电感效应,环向磁导率主要是由非晶丝环向磁畴畴壁的移动引起,阻抗变化小;中、高频下,趋肤效应和涡流阻尼共同作用,环向磁导率主要是由非晶丝内磁矩转动引起。非晶丝次的阻抗变化率增大出现特征频率,当交变激励电流达到特征频率时非晶丝的阻抗变化率最大。最后,对金属芯直径为50μm的非晶丝采用了直流电流退火,其退火电流为恒定值80mA,直流电流退火的时间分别设计为1、2、3分钟。而后分别测量不同退火下的非晶丝的巨磁阻抗效应,并研究其外加磁场的变化及其磁场响应灵敏度的变化规律。研究结果表明:两种不同退火处理方式均可在不同程度上提高非晶丝材的巨磁阻抗效应。真空退火可以有效的提高非晶丝巨磁阻抗效应对磁场响应灵敏度的影响,但直流电流退火的非晶丝巨磁阻抗效应对磁场响应灵敏度影响不大。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 非晶丝制备工艺的国内外研究现状

1.3国内外对非晶丝的力学性能研究现状

1.4 非晶丝的电磁性能国内外研究现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 实验材料的制备和实验方法

2.1 引言

2.2母合金的制备

2.2.1 成分的选择

2.2.2 母合金的工艺

2.3 玻璃包覆丝的制备

2.3.1 真空玻璃管系统

2.3.2 感应加热系统

2.3.3 淬火系统

2.3.4 抽丝系统

2.4 钴基非晶丝退火处理

2.4.1 真空退火

2.4.2 直流电流退火

2.5 分析测试方法

2.5.1 力学性能测试

2.5.2 X射线衍射分析

2.5.3 差热/热重分析

2.5.4 扫描电镜分析

2.5.5 VSM测量磁滞回线

2.5.6 巨磁阻抗的测量

2.6 本章小结

第3章 钴基玻璃包覆丝结构表征及力学性能

3.1 引言

3.2 玻璃包覆丝的力学性能

3.2.1微观组织分析

3.2.2 制备态玻璃包覆丝拉伸性能

3.2.3 退火对玻璃包覆丝拉伸性能的影响

3.3 玻璃包覆丝结构表征

3.3.1外貌特征

3.3.2 断口形貌

3.4 本章小结

第4章 退火对钴基玻璃包覆丝电磁性能的影响

4.1 引言

4.2 非晶丝静磁性能

4.3 不同频率下非晶丝巨磁阻抗效应

4.3.1 低频下巨磁阻抗效应

4.3.2 中、高频下巨磁阻抗效应

4.4 退火对非晶丝GMI效应的影响

4.4.1 真空退火对非晶丝GMI效应的影响

4.4.2 电流退火对非晶丝GMI效应的影响

4.4.3 退火对非晶丝GMI效应的灵敏度的影响

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢