脉冲磁场处理非晶合金产生的纳米晶化相的磁伸性质
非晶纳米晶磁环
非晶纳米晶磁环
非晶纳米晶磁环是一种新型的磁性材料，具有优异的磁性能和热稳定性。
它由非晶态和纳米晶态两种结构组成，具有高饱和磁感应强度、低磁滞损耗和高温稳定性等优点。
非晶纳米晶磁环的研究和应用在电子、通信、汽车、医疗等领域具有广泛的应用前景。
非晶纳米晶磁环的制备方法主要有溶液法、气相法、快速凝固法等。
其中，快速凝固法是目前最常用的制备方法之一。
该方法通过快速冷却熔融金属，使其形成非晶态结构，再通过热处理使其转变为纳米晶态结构。
这种制备方法具有工艺简单、成本低、生产效率高等优点。
非晶纳米晶磁环的应用主要包括电感器、变压器、电机、传感器等领域。
其中，电感器是非晶纳米晶磁环的主要应用领域之一。
由于其高饱和磁感应强度和低磁滞损耗，非晶纳米晶磁环可以用于制造高性能的电感器，提高电感器的效率和稳定性。
此外，非晶纳米晶磁环还可以用于制造高性能的变压器和电机，提高其效率和功率密度。
总之，非晶纳米晶磁环是一种具有广泛应用前景的新型磁性材料。
随着制备技术的不断发展和完善，其性能和应用领域将得到进一步拓展和提高。
未来，非晶纳米晶磁环将在电子、通信、汽车、医疗等领域发挥越来越重要的作用。
非晶合金微丝
标签。
基于磁性能的非晶合金微丝的应用
基于巨磁阻抗（GMI）效应的应用 智能轮胎传感器
在橡胶轮胎中分散加入 磁性粒子，并在轮胎内表面
安装SAW磁敏传感器，随
着轮胎的磨损SAW磁敏传 感器能够感测到磁场减弱，
实现对轮胎磨损状态的监测。
具有非晶丝负轲的声表面波收収器示意图 （a）和轮胎磨损检测示意图（b）
按损耗机理的丌同,可分为介电型吸波材料和磁性吸波材料：
介电型吸波材料的主要特点是具有高的介电常数和介电损耗角，以 介质的电子极化戒界面衰减来吸收电磁波；磁性吸波材料损耗机理主要 为铁磁共振吸收，具有轳大的磁损耗角，以涡流损耗、磁滞损耗、剩余 损耗机制衰减吸收电磁波。
按吸收原理分为吸收型和干涉型两类：
。
BJ原理图
BJ效应的脉冲信号
马特基效应
马特基效应不大巴兊豪森效应的丌同之处是丌需用感应线圀，直接在非 晶丝的两端可检测到脉冲电压信号，马特基信号频率是原垂直磁化场的两
倍；
脉冲电压信号不非晶合金微丝长度、励磁线圀匝数、磁化场强度、磁化 频率均有关；
若在非晶合金微丝两端加扭力矩后脉冲电压信号增强。
体的阻抗可表示为：
Z= RdcKaJo(Ka)/2J1(Ka) K=(1+i)/δ
式中Rdc为导体直流电阻，a为导体直径，Jo和J1为贝塞尔函数， ⅰ2=-1
巨应力阻抗效应
定义：指在非晶合金微丝中通入高频电流时, 非晶合金微丝被测量
节点之间电压幅值随外加应力的发化而収生非常灵敏的发化的现象。 1997年毛利教授等人在冷拔后张应力下退火得到的钴基非晶合金微 丝中収现了巨应力阻抗效应。
电磁屏蔽吸波材料
电磁波屏蔽是指电磁波的能量被表面反射戒吸收而使其传播叐阻戒 减少 。 屏蔽效能总和可以分为反射损失，吸收损失以及材料内部多次反射 损失。电磁波能量的衰减秳度的大小表示了屏蔽效应的好坏，它以
纳米晶带材简介
铁基纳米晶合金一、简介：铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为的，弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。
微晶直径10-20 nm, 适用频率范围50Hz-100kHz.二、背景介绍：1988年日本的Yoshizawa等人首先发现,在Fe-S-iB非晶合金的基体中加入少量Cu和M(M=Nb,Ta,Mo,W等),经适当的温度晶化退火以后,可获得一种性能优异的具有bcc结构的超细晶粒(D约10nm)软磁合金。
这时材料磁性能不仅不恶化,反而非常优良,这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为纳米晶合金。
其典型成份为Fe7315Cu1Nb3Si1315B9,牌号为Finemet。
其后,Suzuki等人又开发出了Fe-M-B(M=Zr,Hf,Ta)系,即Nanoperm系。
到目前为止,已经开发了许多纳米晶软磁材料,包括:Fe基、Co基、Ni基[2]。
由于Co基和Ni基不易于形成K、Ks同时为零的非晶态或晶态合金,如果没有特殊情况,实用价值不大。
三、铁基纳米晶软磁合金的制备方法纳米晶软磁合金的制备一般采用非晶晶化法。
它是在用快淬法、雾化法、溅射法等制得非晶合金的基础上,对非晶合金在一定的条件下(等温、真空、横向或纵向磁场等)进行退火,得到含有一定颗粒大小和体积分数的纳米晶相。
近年来,也有一些研究者采用高能球磨法制备纳米晶软磁合金。
四、纳米晶软磁合金的结构与性能纳米晶软磁合金的典型成份为Fe7315Cu1Nb3Si1315B9。
随着研究的不断进行,合金化元素几乎遍及整个元素周期表。
从合金的化学成份在合金中的作用看,可以分为4类: (1). 铁磁性元素:Fe、Co、Ni。
由于Fe基合金具有高Bs的优势,且纳米晶合金可以实现K和Ks同时为零,因而使L值很高、损耗很低,价格便宜,成为当今研究开发的中心课题。
GB T 19346
（４） ·。···。。···········… … （５）
Ｈ 与 Ｂ的夹角 ，单位 为度 （’）； 试样质量 ，单位为千克（ｋｇ）；
Ｎ 一一初级线圈 的匝数 ；
Ｎ：— 次级线圈 的匝数 ； Ｅｚ— 次级线圈 电压有效值 ，单位为伏（Ｖ）．
激磁功率
＿ ｈＵ
Ｎ ，
ｒ ＝—
＝ Ｉ， 二下二一一一七 ，
Ｎ，— 被测样品的初级线圈； Ｎ，— 被测样品的次级线圈； Ｅ，— 次级线圈的感应电压； Ｅ，－ Ｕ，和 Ｅ：的矢量和 ； Ｒ— 与初级线圈申联的取样电阻 ； Ｕ — 取样电阻两端的电压．
图 ３ 伏 安 相量 法 基 本 原 理 图
Ｅ， — 次级线圈的感应电压； Ｅ， － Ｕ，和 及 的相量和；
召 － Ｂ ｍ ｓ ｉｎ ８ （ ２ ） １，ｏＨ ｍ
式 中：
川— 相对粘性磁导率； Ｂ，一 一磁感应 强度幅值 ，单位为特（Ｔ）；
６－ Ｈ 与 Ｂ的夹角 ，单 位为度（“）；
Ｎ－— 真空磁导 率，Ｒｏ＝４ｎＸ１０－＇Ｈ／ｍ； 日。— 磁场强度 幅值，单位为安每米 （Ａ／ｍ），
力 ｚ Ｉ Ｖ ， ｍ
式 中 ：
Ｐ 一 一 激磁功率 ，单位为瓦每千克（ＶＡ／ｋｇ）； Ｉ。一 一初 级线圈 电流有效值 ，单位为安（Ａ）； Ｕ — 初级线圈 电压有效值 ，单位为瓦（Ｖ）；
。— 试 样质量 ，单位为千克（ｋｇ）； Ｎｌ — 初级线圈 的匝数 ； Ｎ。 －— 次级线圈 的匝数 ；
一川 －一 相对幅值磁导率 ； Ｅ＜— 相对弹性磁导率。
比 铁 损 （简称 铁 损 ）
＿
ｒ＝
ＬＵ．ｓ ｉｎ８
Ｎ ｌ 。
—
＝ １｝ ：，：－－－乙 ，ｓｍ ｏ
材料非晶晶化方法
按照晶化机制，非晶合金纳米晶化的方法主要有：热致晶化、电致晶化、机械晶化和高压晶化。
(1) 热致晶化
热致晶化包括通常采用的等温退火法和分步退火法。
等温退火法的处理过程是：快速加热使非晶样品达到预定温度，在该温度(低于常规的晶化温度)保温一定时间，然后冷却至室温，其中最关键的两个因素是退火温度和退火时间；分步退火法是在等温退火的基础上改进的一种方法，是指将非晶样品在较低温度下等温退火一定时间，然后再在较高温度下等温退火一定时间，控制好退火参数使得从非晶基体中析出尺寸在纳米范围内的晶体相。
(2)电致晶化
电致晶化包括闪光退火、焦耳加热和电脉冲退火三种方式。
闪光退火法是对非晶合金施加短时的强电流脉冲实现快速加热使之发生纳米晶化，这种方法可以明显减小成分对晶化后合金微结构的影响；焦耳加热法是指在非晶样品上施加较长时间的连续电流；电脉冲退火法是用高密度直流电脉冲对非晶合金进行处理使之发生纳米晶化。
(3)机械晶化
机械晶化法是利用高能球磨技术在干燥的球型装料机内，在Ar气保护下通过机械研磨过程中高速运行的硬质钢球与研磨体之间相互碰撞，对非晶粉末反复进行熔结、断裂、再熔结的过程使得非晶发生纳米晶化。
该方法适应面广、成本低、产量大、工艺简单。
存在的问题是研磨过程中易产生杂质、污染、氧化及应力，很难得到洁净的纳米晶体界面，对一些基础性的研究工作不利。
(4)高压晶化
高压晶化包括激波诱导和高压退火两种方式。
激波诱导法是将样品置于激波管低压末端，当按一定比例配方的氢氧混合气体经点火爆炸后在低压腔内形成高温、高压、高能的激波对样品产生作用，在微秒量级的时间内，使非晶转变为晶化度很高的纳米晶态；高压退火法是指在高压下对非晶样品施加退火工艺。
纳米晶磁环和非晶磁环
纳米晶磁环和非晶磁环磁性材料在现代科技中扮演着非常重要的角色，广泛应用于电子设备、医疗器械、能源领域等众多领域。
纳米晶磁环和非晶磁环作为磁性材料中的两种重要类型，具有各自独特的特性。
本文将对纳米晶磁环和非晶磁环进行详细介绍和比较。
纳米晶磁环是一种由纳米晶颗粒组成的磁性材料。
纳米晶材料的晶粒尺寸通常在1-100纳米之间，具有高度的晶界密度和较小的晶粒尺寸分布。
这种特殊结构使得纳米晶磁环具有一些优异的性能。
首先，纳米晶磁环具有较高的饱和磁感应强度和低的磁滞回线。
这使得纳米晶磁环在电力电子设备中得到广泛应用，例如变压器和电感器。
其次，纳米晶磁环具有较低的磁晶畴墙能量，使得其具有较小的磁晶畴壁移动能量。
这使得纳米晶磁环具有较低的交换耦合能量，从而提高了其磁滞回线的可逆性能。
此外，纳米晶磁环还具有较低的磁化失真和较高的矫顽力，使得其在高频电磁器件和传感器中应用广泛。
非晶磁环是一种非晶态磁性材料，其结构缺乏长程有序性。
非晶磁环具有高度随机的原子排列，使得其具有一些特殊的性能。
首先，非晶磁环具有较高的饱和磁感应强度和低的磁滞回线，这使得其在高频电磁器件和传感器中具有广泛应用。
其次，非晶磁环具有较低的磁晶畴墙能量，使得其具有较小的磁晶畴壁移动能量。
这使得非晶磁环具有较低的交换耦合能量，从而提高了其磁滞回线的可逆性能。
此外，非晶磁环还具有较低的磁化失真和较高的矫顽力，使得其在电力电子设备中得到广泛应用，例如变压器和电感器。
然而，纳米晶磁环和非晶磁环也存在一些差异。
首先，纳米晶磁环具有较高的饱和磁感应强度和较低的磁滞回线，而非晶磁环则具有更高的饱和磁感应强度和更低的磁滞回线。
其次，纳米晶磁环具有较小的晶粒尺寸和较高的晶界密度，而非晶磁环则具有高度随机的原子排列。
这些差异导致纳米晶磁环和非晶磁环在一些应用中具有不同的优势和适用性。
例如，在高频电磁器件和传感器中，纳米晶磁环由于其较小的晶粒尺寸和较高的晶界密度，更适合用于高频应用。
磁性材料-第六章 磁致伸缩材料
6.5 磁致伸缩材料的应用 一、磁致伸缩材料的应用基础
（1）磁致伸缩效应(Joule效应) 制作磁致伸缩制动器 （2）磁致伸缩逆效应(Villari效应) 制作磁致伸缩传感器 （ 3 ） E 效应：磁致伸缩材料由于磁化状态的改变而引起 自身杨氏模量发生变化的现象，可用于声延迟线。 （ 4）魏德曼效应 (Viedemann效应 )：在磁性体上形成适当 的磁路，当有电流通过时，磁性体发生扭曲变形的现象， 可用于扭转马达。 （ 5 ）魏德曼逆效应 (Anti-Viedeman 效应 ) ：使圆管状磁致 伸缩材料沿管轴发生周向扭曲，同时沿轴向施加交变磁场， 则沿圆周出现交变磁化的现象，可用于扭转传感器。
将石英管插入熔2定向晶及单晶制备的主要方法1bridgman法将预先熔炼的母合金放于坩锅中用电阻丝或高频感应加热熔化合金然后以一定的速度使坩锅下降或使热源上移以形成定向温度梯度进行单向凝固以得到定向晶或单晶
第六章 磁致伸缩材料
6.1 磁致伸缩材料概述 *定义：磁性料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要
二、Tb-Dy-Fe超磁致伸缩材料
1、Tb-Dy-Fe系合金的磁致伸缩特性 稀 土 - 过渡 金 属系是 最 具应用 前 景的化 合 物系 。 其 中 ， REFe2系立方Laves相化合物不仅磁致伸缩应变大，而且居 里温度也较高，是最主要的合金系。 缺点：磁晶各向异性能很高，使用时需要强磁场。 方案：利用各向异性常数符号相反的不同ReFe2合金相混合， 可获得较低磁晶各向异性能的磁致伸缩材料。
* 研究表明：有最佳磁致伸缩特性和实用价值的是被称为 Terfenol-D的Tb-Dy-Fe系合金。 2、磁致伸缩与合金组成的关系 对于 Tb0.27Dy0.73Fe2-y 合金，在 y=0.15 和 y=0.025 处各出现一 个磁致伸缩峰值，对于TbxDy1-xFe2合金，当x=0.7时，磁致 伸缩也出现一个峰值。对四元系合金，第四组元Mn对合金 磁致伸缩性能也有影响，在 Mn 含量约为 0.125 时出现峰值。
纳米磁性材料
（2）生成磁性液体的必要条件 ） 生成磁性液体的必要条件是强磁性颗粒要足够小， 生成磁性液体的必要条件是强磁性颗粒要足够小 ， 在致可以削弱磁偶极矩之间的静磁作用， 在致可以削弱磁偶极矩之间的静磁作用 ， 能在基液 中作无规则的热运动。 中作无规则的热运动。 （3） 基液 ） 水基、 煤油基 、 短基 、 二醋基 、 聚苯基 、 硅油基 、 水基 、 煤油基、 短基、 二醋基、 聚苯基、 硅油基、 氟碳基等。 氟碳基等。
5. 纳米磁记录材料
磁性纳米粒子由于尺寸小，具有单磁畴结构， 磁性纳米粒子由于尺寸小，具有单磁畴结构，矫顽力很 用它制作磁记录材料，能使记录密度大大提高， 高，用它制作磁记录材料，能使记录密度大大提高，可比普 通的磁性材料提高10倍以上 还可以提高声噪比， 倍以上； 通的磁性材料提高 倍以上； 还可以提高声噪比，改善图象 质量。 质量。 20世纪 年代，高密度磁记录用的磁粉的尺寸就已进入到纳 世纪80年代 世纪 年代， 米尺寸，例如： 米尺寸，例如： 磁粉尺寸给为200nm×35nm， （1） 性能优良的 ） 性能优良的CrO2磁粉尺寸给为 × ， （2） 铁或其合金磁粉的尺寸给为 ） 铁或其合金磁粉的尺寸给为20nm，并制成高密度的金 ， 属磁带， 属磁带， 年代发展起来的掺Co、 的钡铁氧体 的钡铁氧体（ （3） 90年代发展起来的掺 、Ti的钡铁氧体（BaFe12O19） ） 年代发展起来的掺 典型的颗粒尺寸为六角片形，直径50nm，厚20nm， 典型的颗粒尺寸为六角片形，直径 ， ， （4） 近年来，又研究氮化铁、碳化铁等类型的纳米磁粉。 ） 近年来，又研究氮化铁、碳化铁等类型的纳米磁粉。
1963年 ， 美国国家航空与航天局的帕彭首先 采用油酸为表 年 美国国家航空与航天局的帕彭首先采用油酸为表 面活性剂，把它包覆在超细的Fe3O4微颗粒上(直径约为l0m)， 面活性剂，把它包覆在超细的Fe 微颗粒上(直径约为l m)， 并高度弥散于煤油(基液) 从而形成一种稳定的胶体体系。 并高度弥散于煤油(基液)中，从而形成一种稳定的胶体体系。 在磁场作用下， 在磁场作用下，磁性颗粒带动着被表面活性剂所包裹着的液体 一起运动，好像整个液体具有磁性，于是，取名为磁性液体 磁性液体。 一起运动，好像整个液体具有磁性，于是，取名为磁性液体。
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ｐ ｅ ｉ ｉ ｔｎ 一 Ｆｅ （ ｉ ｎ ｎ ｐ ａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｍ ｉ ｇ 口一 Ｆｅ （ ｉ ｎ ｎ ｃ ｙ ｔ ｌ ｎ ｎ ｅ ｉ ｕ ｌ ａ ｒ ｈ ｕ ｕ ｌ ｈ ｓ ｒ ｃｐ ｔ ｉ ｇ ａ Ｓ ） ａ ｏ ｈｓ ， ｎ ｈ ｎ ｆｒ ｎ Ｓ ） ａ ｏ ｒ ｓ ａ ｌ ｅ ａ ｄ ｒ ｓｄ ａ ｍｏ ｐ ｏ ｓ ｄ ａ ｐ ａ ｅ ｉ ｎ ｎ ｃ ｙ ｔ ｌ ｎ ｌ ｙ Ｍ ｏ ｓ ａ ｅ ｐ ｃ ｒ ｌａ ａｙ ｉ ，ｗｉ ｈ ｔｅ ｇ ｈ ｏ ｈ ｕ ｓ ｇ ｅ ｉ ｆｅｄ，ｃ ｙ ｔ ｌ ｚ ｔ ｎ ｐ ａ ｅｖ ｌ ｍ ｅ ａ ｏ ｒ ｓ ａ ｌ ｅａ ｌ ． ｉ ｏ ｓ ｂ ｕ ｒ ｓ ｅ ｔａ ｎ ｌ ｓｓ ｔ ｔ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｆｔ ｅ ｐ ｌ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｉ ｌ ｈ ｃ ｒ ｓ ａｌ ａ ｉ ｈ ｓ ｏ ｕ ｉ ｏ
关 键 词 ： 非 晶 Ｆｅｓ ｉＢ 。 金 ； 脉 冲 磁 场 ； 纳 米 晶 化 ； 纳 米 晶化 磁 致 伸 缩 系数 Ｓ。 合
中 图分 类 号 ：Ｔ １ ； Ｇ１ ９ ８ Ｑ０ ２ Ｔ ３ ．
文献标识 码 ： Ａ
ｄ ｉ１ ． ６６ ｊｉｓ． ６ ２ ９２ ２ １． ２ ０ ４ ｏ：０ ３ ９ ／．ｓｎ １ ７ —６ ５ ． ０ ２ ０ ． ２
积 分 数 增 加 。 纳 米 晶 化相 — Ｆ Ｓ） 磁 致 伸 缩 系数 为 一 ｌ ２ ７× １ ～ 一 １ ３ ５× １ 一 。 控 制 晶 化 相 体 积 分 ｅ（ ｉ 的 ＿８ ０ ．４ ０
数 ， 以使 双 相 纳 米 晶合 金 的有 效磁 致伸 缩 系数 Ａ 小 ， 利 于提 高 双相 纳 米 晶合 金 的软 磁 性 能 。 可 。 最 有
脉 冲 磁 场 处 理 非 晶 合 金 产 生 的 纳 米 晶 化 相 的磁 伸 性 质
崔 玉 广
（ 宁 石 油 化 工 大学 理学 院 ， 宁抚 顺 １ ３ ０ ） 辽 辽 １ ０ １
摘 要 ： 低 频 脉 冲磁 场 处 理 工 艺 ， 非 晶 薄 带 Ｆ ｓ９ １产 生 纳 米 晶 化 ， 出 口 Ｆ Ｓ） 米 相 ， 成 口 使 ｅ８ ｉ ３ Ｂ 析 一 ｅ（ ｉ纳 形 一Ｆ ｅ （ ｉ纳 米 晶 与 剩 余 非 晶的 双 相 纳米 合 金 。穆 斯堡 尔谱 分 析 ， 着 脉 冲磁 场 的 强度 提 高 ， 相 纳 米 晶 合 金 的 晶化 相 体 ｓ） 随 双
Ｆｅ（Ｓ ｉ）ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｅ ａ ｉ ，ｗｉｈ ｒ ｎ ｅ ｆ ｏ 一 ｖ ｔ ａ ｇ ｒ ｍ
１ ２ ７× １ 一 ｔ 一 １ ３ ５× １ 一 ． ｎ ｒ ｌ ｎ ｒ ｓａ ｌ ａ ｉ ｎ ｐ ａ ｅ ｖ ｌ ｍｅ ｒ ｔ ａ ．８ ０ Ｏ ．４ ０ Ｃｏ ｔｏ ｌ ｇ ｃ ｙ ｔ ｌ ｚ ｔｏ ｈ ｓ ｏ ｕ ａ ｉ ｃ ｎ ｉ ｉ ｏ
第３ 卷第 ２ ２ 期
２１ ０ ２年 ６月
辽
宁
石
油
化
工
大
学
学
报
ＶＯ１ ．３２
ＮＯ．２
Ｊ ＯｕＲＮＡＩ ０Ｆ ＩＩ Ａ０ＮＩ ＮＧ ＨＩ Ｓ ＨＵＡ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ
Ｊｎ ０２ ｕ ．２ ｌ
文 章 编 号 ： ６ ２ ６ ５ （ ０ ２ ０ —０ ９ —０ １ ７ — ９ ２ ２ Ｉ ２ ０ １ ４ Ｊ
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