铁基纳米晶玻璃包裹丝的巨磁阻抗效应及优化处理

发布时间：2017-06-03 19:12

  本文关键词：铁基纳米晶玻璃包裹丝的巨磁阻抗效应及优化处理，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：巨磁阻抗(Giant Magneto impedance,简称GGMI)效应是指软磁材料的交流阻抗在外加磁场作用下发生显著变化的现象。由于具有体积小、灵敏度高、功耗小等特点,使其具备应用于磁敏传感器等领域的巨大潜力。玻璃包裹丝是一种尺寸小,软磁性能良好和抗腐蚀性能力强,可以作为小型化GMI器件的敏感元件。本文首先介绍了巨磁阻抗效应,以及其与磁结构和软磁性能的关系,简要回顾了玻璃包裹丝的研究历史和现状,然后详述了玻璃包裹丝的制备过程,详细研究了退火处理条件和几何尺寸对Fe基玻璃包裹丝GMI效应的影响,以找到最佳的退火条件及尺寸。主要的研究内容如下：1.电流退火(退火电流密度范围：2.1×107A/m2～7.0×107A/m2)对具有纵向磁结构的FeCuNbSiB玻璃包裹丝进行电流退火后,可以发现,经过适当的电流退火后,玻璃包裹丝中长出纳米晶,有效的降低了磁致伸缩系数,同时退火电流产生的环向磁场使得磁矩重新排列,出现了环向磁结构,有效的提高了GMI效应。电流密度进一步增大,金属丝内部出现硬磁相,GMI效应急剧降低。实验中确定的最佳退火电流密度为4.2×107A/m2。2.几何尺寸(长度：0.5-3.0cm,总直径：13.5-38.8 μm)(1)研究长度对铁基纳米晶玻璃包裹丝GMI效应的影响。结果发现,随着铁基纳米晶玻璃包裹丝长度的减小,最大磁阻抗比减小,以及其对应的特征频率增大；同时长度减小会使各向异性场增大。最后综合比较得出长度为lcm的玻璃包裹丝性能较好,适合作为敏感元件。(2)研究直径对铁基纳米晶玻璃包裹丝GMI效应的影响。结果发现,随着微丝的直径比增大,最大阻抗比先增大后减小,特征频率降低；同时各向异性场先增大后减小。最后得出金属芯直径为18.2 μm,玻璃层厚度为1.65μm的玻璃包裹丝性能较好。3.应力电流退火处理(电流密度为4.2×107A/m2,应力范围：10-70MPa)(1)对于铁基纳米晶玻璃包裹丝进行应力电流退火后,可以发现,经过适当的应力电流退火后,玻璃包裹丝内部感生出环向各向异性场,使更多的磁矩转到环向,提高了环向磁导率,改善了GMI效应。但外加应力过大,反而使丝的GMI效应降低。实验中确定的最佳退火拉应力为40MPa。(2)经过上述的应力电流退火后微丝在低频下就具有较大的灵敏度,在3MHz频率下达到161.0%/Oe,相对最佳退火玻璃包裹丝在此频率下的灵敏度仅为90%/Oe,提高了.79%。
【关键词】：巨磁阻抗 玻璃包裹丝 电流退火 应力电流退火
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O482.5;TB383.1
【目录】：

• 论文摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-25
• 1.1 引言12-13
• 1.2 巨磁阻抗效应13-17
• 1.2.1 巨磁阻抗效应的基本原理13-14
• 1.2.2 巨磁阻抗效应与磁结构的关系14-16
• 1.2.3 巨磁阻抗效应与软磁性能的关系16-17
• 1.3 玻璃包裹丝的巨磁阻抗效应的研究现状17-21
• 1.4 巨磁阻抗效应的应用21-23
• 1.5 本文研究的目的和内容23-25
• 第二章 玻璃包裹丝的制备方法及测量方法25-31
• 2.1 玻璃包裹丝的制备方法及其装置25-27
• 2.2 玻璃包裹丝的处理27-28
• 2.3 玻璃包裹丝的GMI测试以及SEM测试28-31
• 2.3.1 GMI测试28-29
• 2.3.2 SEM测试29-31
• 第三章 电流退火及尺寸对玻璃包裹丝巨磁阻抗效应的影响31-44
• 3.1 电流退火对玻璃包裹丝巨磁阻抗效应的影响31-35
• 3.2 几何尺寸对铁基纳米晶玻璃包裹丝巨磁阻抗效应的影响35-42
• 3.2.1 铁基纳米晶玻璃包裹丝的巨磁阻抗效应35-36
• 3.2.2 长度对铁基纳米晶玻璃包裹丝巨磁阻抗效应的影响36-39
• 3.2.3 直径对铁基纳米晶玻璃包裹丝巨磁阻抗效应的影响39-42
• 3.3 本章小结42-44
• 第四章 应力电流退火对玻璃包裹丝巨磁阻抗效应的影响44-49
• 4.1 应力电流退火对玻璃包裹丝巨磁阻抗效应的影响44-48
• 4.2 本章小结48-49
• 第五章 总结与展望49-52
• 5.1 全文总结49-50
• 5.2 本文创新点50-51
• 5.3 展望51-52
• 参考文献52-56
• 后记56-57
• 在学期间取得的科研成果57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈德禄;张清;阮建中;石桂芬;何明辉;赵振杰;;基于GMI传感器的钢板漏磁无损检测[J];磁性材料及器件;2014年05期

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3 李欣;张清;阮建中;王清江;杨燮龙;赵振杰;;不同长度敏感元件的两种巨磁阻抗传感器传感性能研究[J];传感技术学报;2008年07期

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 石凌燕;磁控溅射带绝缘层复合结构丝的巨磁阻抗效应研究[D];华东师范大学;2009年

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本文编号：418993