文摘

后的一个B原子在铁73.5铜1注3如果13.5B90.3合金取代0.7 Si和有限公司铁73.5有限公司0.3铜1注3如果14.2B8合金丝带是由单辊快淬法。获得的合金丝带随后被伤成环形磁芯,然后这些磁芯在不同温度下在空气中退火。添加公司的结晶行为的影响和软磁性和没有热处理的淬火状态的合金带进行了研究。结果表明,非晶的结构准备铁73.5有限公司0.3铜1注3如果14.2B8合金丝带转化为非晶和纳米晶体结构的共存热处理后550°C。与菲73.5铜1注3如果13.5B9合金丝带,第一个初始结晶温度( )和结晶峰温度( )的铁73.5有限公司0.3铜1注3如果14.2B8合金丝带是减少了1.6和1.7°C,分别,而第二个初始结晶温度( )和结晶峰温度( )分别增长了6.5和5.7°C,导致第一个和第二个的区别初始结晶温度( )上升了8.1°C;初始渗透率( )和饱和感应密度( )非晶/纳米晶体的铁73.5有限公司0.3铜1注3如果14.2B8磁芯是减少0.15 H / m和0.39 T,分别,而矫顽力( )是增加了0.34 /米。

1。介绍

因为快速淬火过程被克里门准备采用非晶合金等人在1960年(1),它已经吸引了越来越多研究者的关注,因为其独特的结构、高效的制备过程中,优秀的材料特性,和广泛的应用前景2]。非晶态软磁合金主要由铁、Co和倪属于铁磁金属元素,以及如果P, B和C属于非晶态金属元素。一般来说,少量的过渡元素或稀土元素通常是添加到非晶态软磁合金(3,4),提高能力和非晶态合金的热稳定性。Yashizawa等人发现,铁基合金非晶和纳米晶体利用结构可以方便地获得通过添加少量的铜和M (M = Nb,助教,莫和W,等等)到家庭和退火非晶合金Fe-Si-B他们在适当的温度5]。

Panina和Mohrifirstly注意到巨头magnetoimpedance (GMI)效应的非晶态CoFeSiB软磁合金线在1994年,阻抗值变化的应用磁场沿轴丝兴奋的交流电(非晶线时6]。之后,Fe-based GMI也观察到纳米晶体丝带、电影、高渗透性和电线(7,8]。各种微型传感器基于GMI已经应用于弱磁场测量,检测方位,和磁记录技术由于这种效应的优点如灵敏度高,体积小,和快速响应9]。

高温特性和高频性能可以提高合金的替代铁在finemet软磁合金有限公司(10- - - - - -12]。在这部作品中,铁73.5有限公司0.3铜1注3如果14.2B8(Alloy-II (Co))合金带材成功由信号辊淬火方法通过调整铁的成分73.5铜1注3如果13.5B9(Alloy-I)。合金的退火带钢在不同的温度下进行,添加公司的影响研究合金的结晶行为。直流(DC)软磁性非晶/纳米晶体的核心,以及非晶/纳米晶体的磁阻抗效应,也调查了。

2。样品制备和测试方法

信号辊淬火是用来准备Alloy-I合金带材和Alloy-II (Co) 20毫米宽度和厚度25μm,分别。首先,合金带绕成圈核心的外直径40毫米和25毫米内径带绕线机。然后结束的地带与非晶点焊机焊接。之后,戒指核心是在非磁性不锈钢管的气氛中退火在氮气氛中电阻炉温度的350,400,450,500,和550°C,分别在每个温度,持续时间是100分钟。最后,退火地带是空气冷却。

采用x射线衍射仪(XRD)力量D-9进行相分析。在细节中,铜的目标 射线的波长为0.154 nm,衍射角 范围的20 ~ 90°,步长为0.02°是利用。工作电流和电压40 kV和40 mA,分别。差热分析是进行与同步热分析仪SDT Q600仪器(TA,美国),和加热速度是10°C·分钟−1。纯度为99.99%的氩气气氛是用于保护。此外,软磁性直流testermats - 2010 sd是用来测试直流软磁性能。在这个过程中,退火非晶/纳米晶体核在550°C被加载到托盘首先,然后10转的初级线圈和你使次级线圈上伤口与搪瓷电线护板。非晶/纳米晶体核的有效磁路径长度为98.44毫米,有效横截面积是127.3毫米2。此外,该阻抗计4284是用来测试非晶/纳米晶体的阻抗,和当前的振幅和交流电频率设置为10马和0.1 ~ 1 MHz,分别。磁场图仪是用来产生磁场强度是0 ~ 2800 / m。直流磁场和电流的方向沿着长度方向的地带和垂直于地磁场。

如图1,它是检测magnetoimpedance原理方案的效果。200 -铜漆包线( 毫米)是分层均匀缠绕感应线圈骨架(塑料矩形空心管的部分长7.76毫米和2.15毫米的宽度和长度8.23毫米和3.05毫米宽,分别)。之后,一个2厘米长非晶/纳米晶带材退火在550°C是放置在中间的电感骨架。最后,电感器被放置在中心的磁场和电感线圈的轴向平行于磁场。


图1
检测magnetoimpedance原理方案的效果。

阻抗的影响被定义为阻抗变化幅度 在哪里 没有磁场和电感线圈的阻抗 是电感线圈的阻抗后,轴向磁场应用。

在图2显示,等效电路模型,揭示了magnetoimpedance效果。合金带材的阻抗可以相当于电阻的串联电路模型 和电感 ,阻抗是


图2
magnetoimpedance效应的等效电路模型。

在(2), 测试和频率吗 和 分别的电阻和电感线圈。在(3), 和 站的圆和长度(非晶/纳米晶体的长度等于地带)的线圈,分别。 和 代表非晶/纳米晶带材的磁导率和截面面积线圈,分别。

从(1),(2)和(3),非晶/纳米晶体的阻抗条可以被计算 在哪里 非晶/纳米晶体的渗透性地带没有磁场,而 表示非晶/纳米晶体的渗透率地带后,轴向磁场。

3所示。结果和分析

3.1。增加公司对无定形和结晶行为的影响合金的地带

从图可以看出3,淬火合金条有两级结晶过程。在第一阶段,开始结晶温度514.4和512.8°C,分别时,结晶峰温度533.4和531.7°C,分别。对于第二阶段,开始结晶温度是665.4和671.9°C,分别和结晶峰温度是684.1和689.8°C,分别。开始结晶温度的差异的两个阶段是151和159.1°C,分别。


图3
淬火状态的合金条的DSC曲线。

如图4两种合金的衍射谱带与不同淬火状态执行典型的弥散峰无定形结构的特点,并且没有锋利的结晶相的衍射峰。这表明不同淬火状态的合金条拥有非结晶的结构。扩散的强度峰值的两个合金条增加但散射峰宽是逐渐缩小 = 45°随着退火温度的增加。当退火温度达到500°C,锋利的衍射峰出现在 = 44.7°、65°、82°的合金条。与PDF比较卡(35 - 0519),晶体表面包括(110),(200)和(211)属于菲3如果阶段体心立方(BCC)结构可以明确确定。另一方面,当退火温度到550°C, Alloy-II的衍射峰强度(Co)合金带材变得更加强壮,和峰的宽度窄而Alloy-I合金带材。从谢勒方程,Alloy-I的晶粒大小和Alloy-II (Co)合金条可以计算约11.044和12.734海里 分别为= 44.7°。它表明,合金条可以形成一个复合结构共存的非晶和纳米晶体阶段优于热处理在550°C。

(一)Alloy-I合金条
(一)Alloy-I合金条
(b) Alloy-II (Co)合金条
(b) Alloy-II (Co)合金条
图4
XRD的淬火状态的模式和退火合金条。

结果的数据3和4,我们发现第一结晶峰对应于软磁性固溶体(降水的降水 - - - - - -铁阶段)。第二个结晶峰是剩下的非晶相的结晶,主要相关Co-B的降水,Fe-B, Nb-Co化合物(13- - - - - -15]。相比Alloy-I合金带材,Alloy-II (Co)拥有一个开始结晶温度和结晶峰温度较低,这说明公司除了将导致非晶态合金的热稳定性差16,17]。然而,添加公司增加——之间的差异和两级结晶温度的合金地带,这有利于单个Fe-Si阶段的降水和降水Fe-B阶段影响合金的磁性。实际上,公司铁元素具有相似的化学性质,如果公司元素添加到非晶态合金系统,将形成固溶体。原子在此过程中,公司增加了混乱的合金熔体通过占据的空间点阵位置Fe原子,导致非晶相的形成。此外,有限元素的添加可以延迟的发生结晶反应和限制非晶相的沉淀,也促进非晶相的形成。

3.2。增加公司对直流软磁性非晶/纳米晶体结晶核

增加公司的影响直流软磁性非晶/纳米晶体核显示在表中1,在那里 和 分别标记初始和最大渗透率; 和 代表了饱和磁感应强度和残余磁性,分别。磁滞损耗和矫顽力都用 和 ,分别。与非晶/纳米晶体Alloy-I核心相比,非晶/纳米晶体Alloy-II (Co)磁芯具有较低的初始磁导率,最大磁导率、磁滞损耗,饱和磁感应,和残余磁性,但收益率强制力。这一趋势表明,添加有限元素降低了直流软磁性非晶/纳米晶体的核心。初始渗透率的降低可以提高抗饱和能力和反偏见的能力非晶/纳米晶磁芯在直流偏压下,在某种程度上。特别是,非晶/纳米晶体的稳定性可以大大提高核心与直流分量电磁应用程序环境。

表1
直流软磁性非晶/纳米晶体核热处理在550°C。
3.3。增加公司对磁阻抗的影响FeCuNbSiB非晶/纳米晶体的地带

的magnetoimpedance影响非晶/纳米晶体Alloy-I带退火在550°C如图5。结果表明,阻抗 和阻抗的幅值 增加测试频率 当磁场强度增加 是固定的常数。另一方面,当测试频率 不变,阻抗 将减少但阻抗的幅值吗 恰恰相反的增加 磁场强度。事实上,给定一个线圈电阻 ,匝数 ,横截面面积 ,和长度 ,渗透 非晶/纳米晶带材是恒定的磁场强度 保持不变,导致增加阻抗 随着测试频率的增加 从(2)和(3)。然而,磁导率 非晶/纳米晶带材随磁场强度的增加而减小 当测试频率 是常数(8),后减少的阻抗 随着磁场强度的增加 根据(2)和(3)。

(一)Magnetoimpedance
(一)Magnetoimpedance
(b) Magnetoimpedance效果
(b) Magnetoimpedance效果
图5
Alloy-I非晶/纳米晶体的磁阻抗效应带热处理后550°C。

除了上述讨论, 将减少随着磁场强度的增加 自 是一个常数,如果测试频率 还有待改变,导致的增加 的增加 根据(4),而 如果磁场强度是常数 在同等条件下,增加 的增加 从(4)。

在图6,magnetoimpedance效应的非晶/纳米晶体Alloy-I和Alloy-II (Co)在550°C带退火测试和显示,测试频率为1.0 mhz。结果表明,阻抗变化振幅 非晶/纳米晶体Alloy-II (Co)地带增加Alloy-Ione相比。


图6
Alloy-I magnetoimpedance效应和Alloy-II (Co)非晶/纳米晶体条热处理后550°C。

4所示。结论

总之,这项工作可以归结于以下两个方面:

。的无定形铁73.5有限公司0.3铜1注3如果14.2B8地带是成功由单辊淬火方法代替一个B原子与0.7 Si和0.3公司基于铁73.5铜1注3如果13.5B9合金。这两个就可以形成非晶带,热处理后的非晶/纳米晶体利用结构在550°C。而非晶态铁73.5铜1注3如果13.5B9地带,第一阶段的初始结晶温度和结晶峰温度无定形铁73.5有限公司0.3铜1注3如果14.2B8丝带得到降低,但最初的结晶温度和结晶峰温度更高在第二阶段,和增加初始结晶温度的差异在两个阶段之间。

。初始磁导率、饱和磁感应和直流软磁性非晶/纳米晶体的铁73.5有限公司0.3铜1注3如果14.2B8磁芯都降低了,但收益率的强制力而非晶/纳米晶铁73.5铜1注3如果13.5B9磁芯。此外,阻抗幅值的非晶/纳米晶铁73.5有限公司0.3铜1注3如果14.2B8条增加非晶/纳米晶铁相比73.5铜1注3如果13.5B9地带。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。和共享数据允许Hindawi出版商和其他研究人员验证的一篇文章的结果,复制分析,进行二次分析。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。