软磁材料的交流阻抗和微波特性

发布时间：2017-11-22 03:18

  本文关键词：软磁材料的交流阻抗和微波特性

  更多相关文章： 软磁材料 交流阻抗 微波吸收

【摘要】：本论文研究了金属软磁纳米晶材料FeCuNbVSiB以及钙钛矿锰氧化物溶胶-凝胶La0.7Ba0.3Mn03中的巨磁阻抗效应,同时研究了钙钛矿锰氧化物La0.85K0.15MnO3与碳纳米管混合物材料的吸波效应。随着世界科技的发展,金属软磁材料在世界工业化和信息化进程中的基础作用越来越重要,对金属软磁材料的开发利用也逐步深入和广泛。FeCuNbSiB纳米晶由于具有优异的软磁性能受到人们的高度关注。1992年日本学者Mohri在非晶丝FeCoSiB上首先发现了巨磁阻抗效应(GMI):在高频下,发现材料交流电阻以及电抗都随直流磁场敏感变化。随后在FeCuNbSiB、FeZrCuB、FeZrB、FeNb B等纳米晶材料以及薄膜材料上也观察到了巨磁阻抗效应。张延中等人较早提出适量的V替代Nb形成的FeCuNbVSiB内米晶,也可以取得优异的软磁性能。考虑到V比Nb便宜,因此FeCuNbVSiB纳米晶软磁材料具有重要意义。本论文研究目标之一是探索FeCuNbVSiB纳米晶软磁材料中的巨磁阻抗效应。本论文对Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9和Fe薄带的结构、磁性以及巨磁阻抗GMI效应随温度的退火的变化规律,做了详细的研究,并得到如下结论：(1) Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9 和 Fe非晶薄带经晶化退火处理,随退火温度增加,析出纳米晶bcc a-Fe相,当超过550℃,薄带析出硬磁性的Fe2B相。(2) Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9和 Fe纳米晶薄带在退火温度为550℃, GMI效应值最高,即存在一个最佳退火温度。随着退火温度的增加,纳米晶bcc α-Fe相析出量增多,GMI效应因此提高。而当退火温度超过550℃,具有较高磁各向异性的Fe2B相的析出,降低了GMI。(3)对于550度退火30分钟Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9内米品薄带,在所加最大磁场Hmax=90 Oe下,其50 kHz 下△X/X(90 Oe)可达到-340%,700 kHz时△Z/Z(90 Oe)有最大值-73%。2MHz下,△R/R(90 Oe)为-90%(4)对于550度退火30分钟的Fe内米品薄带,在50 kHz下,△X/X(90Oe)可达到-500%,f=700kHz下,GMI效应值有最大值,△Z/Z(90 Oe)约为-121%。3MHz下,AR/R(90Oe)约为-150%(5)对于阻抗而言,在低频下电阻其主导作用,由于趋附效应随频率的增加而增强,电感以及电阻部分随频率都增加。交流磁电阻在低频下对GMI效应起主导作用,而磁电抗则在高频下对巨磁电阻效应起主导作用。(6)我们还测量比较了不同退火温度下的有效电感,发现电感在550度退火存在最大值。由于材料电感正比于材料有效磁导率的实部u’,这说明材料有效磁导率u’在550度退火存在最大值,这与550度退火存在最大的GMI是互相支持对应的。巨磁阻抗效应主要源于高频下磁导率随磁场的变化,这种变化改变了趋附深度,从而引起了阻抗的变化。我们测量了材料有效电感随横向磁场的变化,发现其材料有效电感变化率基本上随频率而下降,这说明巨磁阻抗不仅依赖于材料的磁导率的变化,而且依赖于趋肤效应,是两者的综合函数。(7)可以发现Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9和Fe纳米晶薄带巨磁电阻效应值不仅与外场有关,而且也与驱动电流频率有关,在低频下,阻抗值随磁场单调下降,这主要是由于畴壁随磁场的移动。而在高频下,随磁场的增加,阻抗值先上升,然后出现一个正的峰值后又下降为负值。其峰值现象主要是由于横向磁各向异性场存在的结果。发现Fe735Cu1Nb2ViSi13.5B9和Fe纳米晶薄带的负的GMI存在一个最佳的工作频率,并非频率越高GMI效应值也越大。钙钛矿锰氧化物材料由于直流庞磁电阻(CMR)效应收到人们的高度关注。然而钙钛矿锰氧化物材料的CMR效应也存在一些缺点,主要是其大的磁电阻主要存在于居里温度附近或金属-绝缘体相变温度附近,而在室温附近磁电阻并不算大。另外CMR效应通常还需要很大的磁场才能实现。2000年人们首先在La0.67Bao.33MnO3烧结锰氧化物材料上室温兆赫兹下观察到了巨磁阻抗(GMI)效应,其磁响应远灵敏于直流磁电阻效应,这为钙钛矿锰氧化物材料开辟了另一个研究领域。由于导电机制以及磁性来源的不同,锰氧化物材料中的巨磁阻抗效应与金属纳米晶软磁有所不同,需要进一步研究。本论文用溶胶-凝胶法制备了La_(0.7)Ba_(0.3)MnO_3纳米晶材料,研究了La_(0.7)Ba_(0.3)MnO_3的室温和低温巨磁电阻效应。得到如下结果：(1)用溶胶-凝胶制备La_(0.7)Ba_(0.3)MnO_3样品具有典型的钙钛矿菱方相(R3c空间群),样品的居里温度为350 K,高于室温。(2)样品在室温下的本征性质为金属铁磁性,阻抗随频率的增强而增大,表现出明显的趋肤效应特征。施加500 Oe的外加磁场下的磁电阻值△R/Ro在f=3 MHz处有最大值,为-59%；磁电抗效应值△X/Xo 在f= 100 KHZ处有的最大值,为-61.4%；巨磁阻抗值△Z/Z0的最大值为-46.5%,出现在f=1 MHz处。而直流下,H=8000 Oe下△R/Ro仅为-10.7%。增加了锰氧化物的实用价值。(3)室温下,直到频率为20 MHz,我们都没有发现阻抗与磁场存在峰值的现象,这说明锰氧化物La_(0.7)Ba_(0.3)MnO_3中横向磁各向异性很小,几乎难以观察到。(4)低温下,随温度上升,不加磁场下,交流电阻与电感均增大,而H=500 Oe时,电感随温度增大却有所下降。(5)低温下低频下,随温度上升,交流磁电阻△R/R0先下降,经过一个最小值,然后上升,而高频下,△R/R0均随温度上升而增强。而磁电感△X/X0基本上随温度上升而上升。但随频率的增加,△X/Xo下降。吸波效应主要是材料有效的吸收电磁波,使电磁能转化为热能而消耗掉,从而减少目标的发现,在军事隐身以及民用技术方面存在广泛应用前景。已发现钙钛矿锰氧化物以及碳纳米管分别有吸波效应,但两者的复合材料吸波效应还没有报道。本论文对不同厚度的La_(0.85)K_(0.15)MO_3与碳纳米管混合物与石蜡的复合材料进行了吸波研究。其中厚度为2.8mm时,9-16 GHz宽频谱范围内都存在较好吸波效应,反射损耗在12-18 dB.
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM27;TB383.1

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄骅;;软磁材料热处理工艺分析报告[J];新技术新工艺;2006年02期

2 周磊;金自力;张羊换;王新林;;铁钴基软磁材料合金化的研究进展[J];金属功能材料;2006年06期

3 赵义恒;张药西;;软磁材料的技术进展及选择[J];电子元器件应用;2009年03期

4 赵占奎;邓娜;昝朝;王明罡;;高性能软磁材料的研究进展[J];长春工业大学学报(自然科学版);2012年05期

5 赵光;商燕彬;李庆;赵利明;陈丽莉;;软磁材料在新能源和节能环保领域中的应用[J];磁性材料及器件;2012年05期

6 李颖达;;软磁材料和电源技术[J];海洋技术;1980年01期

7 徐泽玮;电源技术中应用的软磁材料发展回顾和分析(一)[J];金属功能材料;2001年05期

8 李智勇;陈孝文;张德芬;;非晶纳米晶软磁材料的发展及应用[J];金属功能材料;2007年04期

9 王莹;董威;孟林波;胡娟;;基于差值比较法的异形软磁材料磁特性检测方法研究[J];物理测试;2011年06期

10 张延忠,金慧娟;非晶态软磁材料的损耗分析[J];科学通报;1984年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王焕武;张正义;王会宗;李俊蓉;;金属/介电质复合软磁材料研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年

2 杨白;张蕾;于荣海;;高温用铁基复合软磁材料的制备工艺与磁特性研究[A];2012中国功能新材料学术论坛暨第三届全国电磁材料及器件学术会议论文摘要集[C];2012年

3 王晓敏;梁海泉;;软磁材料特性参数测试[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

4 张蕾;杨白;于荣海;;硅树脂包覆复合软磁材料的制备、界面结构与使用性能研究[A];2012中国功能新材料学术论坛暨第三届全国电磁材料及器件学术会议论文摘要集[C];2012年

5 丁鸿佳;;磁通门磁力仪用软磁材料的噪声[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

6 林国庆;张正义;王会宗;李俊蓉;;金属/介电质复合软磁材料的磁导率研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

7 彭坤;杨枣;刘富生;胡爱平;唐元洪;;腐蚀对Fe基软磁材料磁性能的影响[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年

8 马德通;;利用电化学抛光改善软磁材料加工表面质量的实验研究[A];第五届全国电加工学术年会论文集（电解加工篇）[C];1986年

9 王治;何开元;张雅静;程力智;;用环形试样测定软磁材料磁各向异性的研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年

10 陈国钧;涂国超;吕玮;;非晶纳米晶软磁材料研究和应用新进展[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 程依宝;非晶软磁材料项目落户三山[N];芜湖日报;2010年

2 记者 王怀;中西部最大软磁材料技改项目竣工[N];四川日报;2011年

3 高宏适;日本神户制钢新型纯铁软磁材料的开发[N];世界金属导报;2011年

4 ;软磁材料 需求孕育机遇[N];上海证券报;2005年

5 记者 陈传武;“磁谷”启动大规模材料制造项目[N];中国化工报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 王进;低损耗复合结构铁基软磁材料的制备及性能研究[D];华南理工大学;2016年

2 甘章华;块体非晶、纳米晶软磁材料的制备[D];华中科技大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王勇;粉末冶金法制备Fe-锰锌铁氧体基软磁材料的研究[D];广西大学;2014年

2 胡怀谷;软磁材料的交流阻抗和微波特性[D];天津科技大学;2015年

3 刘蕴韬;纳米晶软磁材料Fe_73.5Cu_1Nb_3Si_13.5B_9中子衍射研究[D];中国原子能科学研究院;2000年

4 郑坤;非晶纳米晶软磁材料电感参数测量仪的研究与开发[D];东北大学;2008年

5 吴鹏飞;基于虚拟仪器的非晶纳米晶软磁材料动态测量系统的研究[D];东北大学;2008年

6 王莹;退磁因子对软磁材料静态参数的影响研究[D];西安工业大学;2012年

7 徐强;软磁材料直流磁特性测量中纹波的影响研究[D];西安工业大学;2010年

8 朱静怡;软磁材料结构、各向异性及其高频性质[D];兰州大学;2011年

9 戴高鹏;水溶液中电沉积Fe基合金软磁材料[D];湖南大学;2003年

10 周磊;高Bs、低损耗软磁材料研究[D];内蒙古科技大学;2007年

，

本文编号：1213292