低Br超微晶合金Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(12.5)B_(10)的磁性和应用

我们在文献[1]报道了更为廉价的新型超微晶合金 Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(12.5)B_(10)无磁场退火后的磁性能.与超微晶合金 Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和 Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)一样,这种合金具有明显的横向磁场退火效应. 本文简要地报道经横向磁场退火后获得低剩余磁通密度 Br 的Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(12.5)B_(10)的磁性能和实际应用例子.     

新型纳米晶Fe_(69.4)Cu_(0.6)Cr_(3.2)V_(0.8)Si_(14)B_(12)软磁合金的研究

早期开发的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.5)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)纳米晶合金显示出优良综合磁性能,但含有昂贵的Nb,原始制备的非晶带也比较脆.我们用便宜得多的Cr和V代替Nb制成Fe_(69.4)4Cu_(0.6)Cr_(3.2)V_(0.8)Si_(14)B_(12)纳米晶合金,它的原始制备非晶带有相当好的延性,可对折而不脆断,并具有优良的综合磁性能,有潜在的应用价值.本文扼要报道部分研究结果.1 合金的制备和实验     

纳米晶Fe_(72.7)Cu_(0.8)Nb_2V_2Si_(13.5)B_9合金的高频磁性和超顺磁性行为

典型的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)合金含有较贵的Nb,原始非晶带比较脆.我们用V代替部分Nb制成了Fe_(72.7)Cu_(0.8)Nb_2V_2Si_(13.5)B_9合金,降低了成本,明显改善了脆性,非晶带可对折而不脆.对新合金高频磁性及起始磁化率的温度关系进行了研究,观察到纳米铁磁粒子系统的超顺磁性行为,本文报道这些方面的实验结果.     

新型纳米晶Fe_(70.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(12)B_8软磁合金

已报道的纳米晶软磁合金Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(12.5)Si_(12.5)B_(10)显示出优良的综合软磁性能,特别是在宽频率范围内良好的磁导率频散特性和低的高频铁损可与钴基非晶合金相比,但明显优于高镍超坡莫合金和功率Mn-Zn铁氧体。但是,这两种典型的Fe-Cu-Nb-Si-B合金都含有较昂贵的铌,而且制带较困难。所以,用比铌便宜得多的元素代替铌制成     

新型铁基微晶合金磁性能的新水平

在文献[1,2]中,报道了我们研究的一些新型铁基微晶合金的磁性能,1990年6月,这类合金的磁性能又达到了新的更高水平。表1列出了无磁场退火的微晶合金Fe_(73.1)Cu_(1.2)-Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)(合金1)和Fe_(73.4)Cu_(1.1)Mo_3Si_(12.5)B_(10)(合金2)的直流起始磁导率μ_i、最大     

Fe_(73.9)Cu_1Nb_(1.1)Mo_2Si_(12)B_(10)超微晶合金的磁性和应用

在文献[1,2]中报道的较贵的Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和 Fe_(73.1)Cu_(1.2)Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)显示出优良的综合磁性能.我们用较便宜的 Mo 代替部分的昂贵的 Nb 制成3.0cm 宽28μm     

铁基软磁纳米微晶中非晶相的M(?)ssbauer谱研究

软磁纳米微晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金(即Finement)由其非晶薄带退火后得到。它由粒径10～20nm的α-Fe(Si)晶粒和剩余非晶相组成。其优良的性能和结构有关,而经540℃退火得到的纳米微晶具有最佳的软磁性能,此时,剩余非晶相约占30％～40％。非晶相(包括非晶与晶粒之间的界面层)对交换耦合有重要作用。本文选取Fe_(69.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(13)B_8,Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和另一成分较简单的纳米微晶(Fe_3Si)_(0.95)Nb_(0.05),以M(?)ssbauer谱分析为主要手段,研究这3种微晶的非晶相的微结构,发现存在一个具有弱磁性的界面层,可能对交换耦合起重要的作用。     

由非晶晶化带备的纳米晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9表面的扫描隧道显微镜研究

非晶态Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金在晶化温度以上退火,可以形成由直径10—20nm、具有体心立方结构的Fe(Si)固溶体微晶及4—5个原子层厚的晶界非晶相组成的纳米微晶合金.与非晶态合金相比,具有饱和磁感强度高、矫顽力低、高频损耗低等优点,是一种综合性能极佳的新型软磁材料.     

结构缺陷对超微晶软磁合金磁性的影响

非晶合金以Fe_(73.5)Cu Nb_3Si_(13.5)B_9为代表,在晶化温度以上退火,可以形成晶粒直径约为10nm的αFe-Si晶相及剩余非晶相组成的一种新型双相复合纳米材料(称为Finemet).这种纳米材料具有极高的初始磁导率(μ_i可达10~5以上),低的矫顽力(H_c可小于0.32A/m)和优良的高频磁性,目前已为许多磁学和材料工作者所注目.对其具有优良软磁性能的解释一般认为有两个:一是退火以后具有很低的磁致伸缩系数,二是由于晶化后αFe-Si晶粒十分细小,有效磁晶各向异性被平均化而减小,Herzer把非晶合金的无规各向异性模型运用于     

纳米微晶Fe_(69.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(13)B_8在不同温度下的磁性研究

自1988年日本Yoshizawa研制成纳米微晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9软磁合金以来,在研制新型纳米微晶及探讨其优良软磁性能的机理等方面都有了很大进展.新型纳米微晶Fe(CuCrV)SiB软磁合金具有更好的性能价格比.本文报道了经不同温度退火处理后的纳米微晶 Fe_(69.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(13)B_8 在不同温度下的磁性测量结果,并对经540℃退火后磁性能最佳的机理做了有益的探讨.     

机械合金化制备Fe-Si-Nb非晶及其晶化过程研究

Fe-Si基合金是一种广泛应用的软磁材料。近年发展起来的纳米微晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金(即Finemet)具有优良的软磁性能,它由粒径10～20nm的α-Fe(Si)晶粒和剩余非晶相组成。许多工作表明这类材料的优良软磁性能与纳米量级大小的晶粒和传递交换耦合作用的界面有关。另外,Finemet是带状材料,其应用受到一些限制。文献[1]报道了通过机械合     

静高压下界面反应对非晶(Fe_(0.99),Mo_(0.01))_(78)Si_9B_(13)合金晶化的影响

由于纳米Fe-Mo-Si-B合金优异的软磁性能,近年来,人们对非晶合金(Fe_(0.99),Mo_(0.01))_(78)Si_9B_(13)(FMSB)的晶化机制、结晶相、晶粒度及纳米合金的性能进行了深入的研究.这些研究工作都是在真空条件下,非晶FMSB合金条带表面为自由表面的情况下开展的.为了克服由非晶FMSB合金晶化制得的纳米Fe-Mo-Si-B合金的脆性,使之能在实际中得到应用,我们利用静高压下等温热处理金属Al片与非晶FMSB叠层的方法,制备出Al/Fe-Mo-Si-B纳米合金复合材料.由于在制备中,非晶FMSB与Al片将在界面发生扩散反应,因此,势必影响非晶FMSB的晶化过程和结果.本文将就此问题进行研究.     

Fe基软磁纳米微晶磁致电阻抗效应的研究

近年来,发现由Fe,Co,Ni和Cr,Ag,Cu所组成的二元复合膜和颗粒膜具有巨磁电阻效应,预期它在磁记录、磁传感器等方面有潜在的应用前景,引起各国科学家的广泛兴趣.但从目前的研究情况看,在很多情况下这些薄膜还需要有强磁场和低温才能显示出显著的效应.然而,最近,由Mohri等人从Co基非晶的丝或带可观察到巨磁致电阻抗效应,当频率几十kHz到几MH_z的电流通过非晶丝的截面时,在室温加80～800A/m的低磁场就能探测到△Z/Z(0)(=(Z(H)-Z(0))/Z(0))的变化在50%以上.我们在研究Fe基纳米微晶FeCuNbSiB中同样观测到巨磁致电阻抗效应,而且经不同温度退火后还会显示出不同的△Z/Z(0)值.当选取材料组分为Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(13.5)B_9并在横向磁场退火后,磁致电阻抗效应可达～100%,灵敏度达～8%(A/m).     

压力对亚稳Fe3B相热稳定性的影响

压力对亚稳材料热稳性的影响及其机制的研究一直是高压和亚稳材料研究中的重要内容之一.在过去的十几年中,人们主要研究了压力对非晶亚稳材料热稳性的影响,但对晶体亚稳材料热稳性方面的研究报道却很少.许多研究结果表明,压力对非晶热稳性的影响与材料的性质和转变模式密切相关,影响程度由压力对扩散速率的抑制和对形核的促进作用所决定,它使非晶亚稳材料的热稳性或是增强,或是减弱.然而,在研究高压下(Fe_(0.99),Mo_(0.01))_(78)Si_9B_(13)(FMSB)合金的晶化,制备纳米软磁材料的过程中,我们发现压力对亚稳Fe_3B晶体热稳性的影响与非晶有所不同,与它所受的压力有关,表现为先随压力的增加而增加,后随压力的增加而减小.本文从热力学的角度对这一实验现象的规律和机制进行了研究. 在氩气保护气氛下,利用急冷甩带的方法制备出 30 μm厚的非晶 FMSB条带,并剪成直径为 5 mm的样品放在氮化硼(BN)坩埚中,坩埚镶嵌在石墨加热管中.利用 Bridgmann压机对样品加压,利用电流通过石墨管产生的焦耳热对样品进行热处理.压力通过测量油压与Bi,Ba相变压力的关系标定,温度的测量和控制由镍铬-镍铝热电偶和可编程序温控仪完成.利用X射线衍射仪(XRD)对样品的微观结构进行分析.     

ZrO2掺杂YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的磁通钉扎

YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)超导薄膜的临界电流密度J_c会因为外磁场的增大而衰减.为了抑制这一现象,有必要引入人工钉扎中心.预制纳米晶能够实现对异质相大小和形状的预先调控,是一种非常高效的人工钉扎手段,能有效解决传统元素掺杂引起的尺寸和团聚问题.本文利用水热法可控地制备出两种尺寸小于10 nm的点状和棒状ZrO₂纳米晶,并采用葡萄糖酸对其表面进行修饰,实现它们在YBCO前驱液中的均匀单分散.单分散ZrO₂纳米晶的掺杂明显地提高了YBCO薄膜的低温磁通钉扎效果和在场临界载流性能,但是纳米晶掺杂量过多,又会因为生成BaZrO₃(BZO)而消耗过多Ba源,致使YBCO薄膜超导性能下降.另外,掺杂5%的点状ZrO₂纳米晶比棒状纳米晶对超导性能提升更优.     

低纯Gd制备Gd5Si2Ge2的结构与磁热性能

以低纯度普通商业纯Gd(99%)为原料制备Gd₅Si₂Ge₂合金, 研究了低纯Gd₅Si₂Ge₂合金的相组成、磁相变特征和磁热性能. 粉末X-射线衍射和磁性测量结果表明, 经1200℃, 1 h退火处理后, 低纯Gd₅Si₂Ge₂合金具有Gd₅Si₂Ge₂型主相、在268 K存在一级磁晶相变. 据磁相变温度附近的磁化曲线计 算, 低纯Gd₅Si₂Ge₂合金在5 T磁场变化下的最大磁熵变为17.55 J·Kg^-1·K^-1, 具有巨磁热效应.     

不同衬底温度下[Tb/Fe/Dy]n纳米多层膜的结构、磁性能及超磁致伸缩性能研究

采用多靶磁控溅射仪分别在室温和衬底温度为300℃条件下制备了具有精确组分为Tb_0.27Dy_0.73Fe₂的[Tb/Fe/Dy]_n纳米多层膜. 研究结果表明, 纳米多层膜在沉积过程中形成了微柱状结构,薄膜样品的磁性能和超磁致伸缩性能表明薄膜样品具有明显的垂直各向异性. 尽管纳米多层膜具有垂直各向异性, 但仍具有超磁致伸缩性能. 特别是衬底温度300℃制备的纳米多层膜, 由于Laves相R-Fe₂纳米晶的析出使得超磁致伸缩性能有了显著的提高. 在很小的外磁场(0.18 T)时, 衬底温度300℃条件下制备的样品超磁致伸缩值为89.3 ppm (1 ppm= 1×10^-6), 约为室温条件下制备的样品在此磁场下超磁致伸缩值23.5 ppm的4倍. 同时还研究了垂直磁各向异性薄膜的磁化过程与超磁致伸缩性能的关系.     

YBa2Cu3Oy体系中MgO纳米颗粒对磁通钉扎的影响

众所周知,氧化物超导体在高温高场下J_c值偏低及显著的磁通运动效应,阻碍了它的各种应用.因此,引进新的钉扎中心,如各种点缺陷(阴阳离子空位、部分元素替代和扩展型缺陷(如离子辐照产生的柱状缺陷)等,提高其J_c,研究相关的钉扎机制,具有理论和实际的双重意义.另外,实验发现,织构化的Y系样品在很大的温度和磁场范围内具有较高的临界电流,显然与样品内具有微米或亚微米尺寸的211脱溶物直接或间接引起的磁通钉扎有关.这说明大尺度的非超导粒子对磁通钉扎也有显著的强化效应.我们在YBa_2Cu_3O_y.体系中引入尺寸约为200nm的MgO纳米颗粒添加物,研究它对临界     

Si上Bi2Sr2Ca1Cu2O7-x超导膜分形现象的AFM观察

利用射频磁控溅射方法,在Si衬底上用YSZ(Y稳定的ZrO_2)作为缓冲层成功地淀积了Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_(7-x)(BSCCO)超导膜,其零电阻温度T_c=82K.在利用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)作材料的表面形貌和微结构观察分析时,首次在BSCCO超导膜中观察到了分形晶化,并测得其分形维数d=1.795,本文报道了这一观察结果.     

掺V2O5的YBa2Cu3O7-δ体系的成相研究

自从高温超导氧化物出现以来,在材料中引入不同元素一直是人们探索高温超导机理、改善材料性能和寻找新型超导材料的重要途径。最近冯勇在研究高价氧化物掺杂对淬火YBa_2Cu_3O(7-δ)(简称YBCO,0≤δ≤1)材料性质的影响时发现,掺适量V_2O_5的YBCO材料(V_2O_5重量比x不超过0.05)具有一种独特性质,即样品经900℃淬火仍具有T_c为88K的超导电性。这个实验事实和该材料从900℃以上淬火后生成不超导的四方相结构,必须在氧气中退火或慢速(如1℃/min)冷却,在600～800℃之间吸收足够的氧,完成由四方到正交相的转变才具有高温超导电性是完全不同的。掺V_2O_5的YBCO材料的这种特性使在Y系材料的制备过程中不必经过在氧气中退火,而采用适当掺入V_2O_5淬火的方法直接获得超导性能良好的材料成为可能。这对薄膜材料的制备是非常有利的,因为长时间的热处理会造成衬底与薄膜材料间的扩散,从而导致材料T_c下降甚至失去高温超导电性。对于这样一个具有重要应用前景的掺杂体系,进一步研究掺V_2O_5对其微结构、成相和超导电性等方面带来的影响是很有意义的。本文利用X射线衍射和Raman散射着重对该材料的物相结构和相成分进行了研究。