PDF《磁场退火对》

2 实验方法将纯度99 9% 以上的Co, Fe, Si, B, Nb 按名义成分Co75Fe4 0Si8B12Nb1 的比例,在 精度万分之一的电子天平上称量,在磁控钨极炉上熔炼均匀,制备成直径9mm 的圆柱棒,将母合金放入高真空熔体抽拉设备中,抽真空到10 -

3 Pa 后充入高纯氩,制备成直径30 μm 的非晶丝.通过分析450℃ (晶化温度Tx = 515℃ )不同保温时间普通退火实验表明,退火保温20 min 后,GMI 效应提高,但样品仍然保持非晶态.因此确定450℃ 时保温20 min(

10 -

3 Pa)进行磁场退火.退火设备采用管式真空退火炉,外加磁场由电磁铁提供.抽真空后施加磁场到设定强度后保持稳定,开始升高温度.磁场强度分别为0,500,1600,4000 Oe (1 Oe =

79 5775 A / m), 磁场方向垂直于丝的长轴方向为横向磁场退火,磁场方向平行于丝的轴向,为纵向磁场退火,保温20 min 后,降温,当温度降到室温时,退去磁场.在美国Lake Shore7407 振动样品磁强计上测试退火样品室温磁滞回线,样品轴向平行于磁场方向.在HP4192 阻抗分析仪上进行阻抗测试,测试频率f为0 5―

10 MHz, 阻抗测量时,交变电流幅值稳定为20 mA, 直流磁场Hex 由一对直径30 cm 的Helmholtz 线圈提供,最大磁场75 Oe;

直流磁场平行于丝的长轴方向.为减少地磁场的影响,Helmholtz 线圈放置的方向是使其产生的磁场与地磁场垂直;

所有的阻抗测量均在室温下进行.3 实验结果与讨论图1为普通退火和0

4 T 纵向及横向磁场退火样品磁滞回线.普通退火和磁场退火样品的软磁性能差别较大,横 向磁场退火样品的矫顽力最大,为

9 A / m, 磁化率则最低.而纵向磁场退火样品软磁性能最佳,具有高磁化率和低矫顽力.显然退火磁场方向影响了样品的软磁性能,其对矫顽力和磁化率的影响与磁畴变化有关,初步分析认为450℃ 退火保温20 min, 内应力释放,应力能减小,同时磁场对磁矩的磁化力导致退火后形成新的易磁化方向,增加了磁各向异性场.另外,磁场作用下会局域感生各向异性场.为了降低能量,应力能、各向异性能和退磁场能将相互作用形成新的磁畴结构.横向磁场作用下,芯部纵向畴部分转向磁场方向,提高了环向磁畴体积,导致大的环向各向异性场和矫顽力;

而纵向磁场则提高纵向畴体积,导致相同磁场强度下纵向磁化时具有大的饱和磁化强度和磁导率,而横向磁场退火样品可能需要更大的饱和磁场达到磁化饱和.图1退火丝的纵向磁滞回线(a)普通退火;

(b)

4000 Oe 纵向磁场退火;

(c)

4000 Oe 横向磁场退火图2为普通退火和0

4 T 磁场退火样品的GMI 曲线.普通退火和纵向磁场退火丝的GMI 曲线为单峰,且相同频率下两种退火样品的阻抗变化率差别不大,但与横向磁场退火样品相比,其GMI 效应较弱,最 大阻抗变化率ΔZ / Z 分别为136% 和131 5% , 对应的最大磁场响应灵敏度分别为8 3% / Oe 和7% / Oe;

而横向磁场退火样品,低频下GMI 曲线为单峰,交流频率高于3MHz 时,GMI 曲线转变为双峰,横 向磁场退火样品同时具有强的GMI 效应,最大ΔZ / Z 比率达到190% , 对应的磁场响应灵敏度也达到26% Oe, 这种低频高磁场响应灵敏度的GMI 效应具有重要的应用价值,可大大提高磁传感器的灵敏度和应用范围,并简化电路,降低高频噪声和能量损耗[12]. 测试频率范围内,退火样品阻抗变化率随交流频率升高而增加.根据屈服效应理论[7, 8], 若环向磁导率μψ 为一恒量,则 磁阻抗Z与f1 /