铁基非晶合金压磁性能研究

论文摘要

压磁效应是指铁磁材料受到机械力的作用时,在它的内部产生应变,从而产生应力,导致磁导率发生变化的现象。随着对非晶软磁合金研究的深入,其压磁效应已经在传感器中体现出了巨大的应用前景。本文主要研究了Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9、Fe78Si13B9和Fe72Co8Si15B5三种不同成分的铁基非晶带材在50kHz～1MHz频率范围内的压磁性能,并分析了表面状态、测试温度、相对湿度等对其压磁性能的影响。研究表明,铁基非晶带材具有良好的压磁特性。随测试频率升高,铁基非晶带材的压磁敏感度增加。当压应力小于0.1MPa时,|△Z|随着压应力的增加而非线性大幅度增加;当压应力为0.1MPa～1MPa时,|△Z|与压应力呈线性变化,|△Z|随压应力增大而增大,压磁敏感度下降。当测试频率为1MHz、压应力为1.0MPa时,压磁性能最好,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9、Fe78Si13B9和Fe72Co8Si15B5三种非晶带材的压磁敏感度|△Z|分别为0.033.Ω、0.025Ω、0.011Ω。在相同条件下,当压应力高于0.1MPa时,有机硅和EVA胶改性表面状态的非晶带材的压磁性能优于自由表面状态的非晶带材。在19℃～50℃测试温度范围内,升高温度可以显著提高铁基非晶带材的压磁灵敏度,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材在40℃测试温度下压磁性能最好,Fe78Si13B9和Fe72Co8Si15B5非晶带材在50℃测试温度下压磁性能最好。另外,随着空气相对湿度的增大,铁基非晶带材的压磁性能提高,相对湿度为75%RH时压磁性能最好。当测试频率为1MHz时,相同条件下FeCuNbSiB非晶带材的压磁性能优于FeCoSiB和FeSiB。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 非晶合金概述
• 1.1.1 非晶合金的发展历史
• 1.1.2 非晶合金的性质及分类
• 1.1.3 非晶合金的制备方法
• 1.2 压磁效应
• 1.2.1 基本概念
• 1.2.2 压磁效应的热力学分析
• 1.2.3 压磁效应的理论研究
• 1.2.4 压磁效应的应用
• 1.3 本文研究的意义及主要内容
• 2 材料的制备和分析方法
• 2.1 实验所用的试剂和设备
• 2.1.1 主要原料及试剂
• 2.1.2 主要设备
• 2.2 样品的制备
• 2.3 性能测试方法
• 2.3.1 X-射线衍射分析
• 2.3.2 扫描电镜分析
• 2.3.3 压磁性能测试
• 3 结果和分析
• 73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉非晶带材'>3.1 Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉非晶带材
• 3.1.1 FeCuNbSiB非晶带材的结构分析
• 3.1.2 三种表面状态下FeCuNbSiB非晶带材的阻抗值Z
• 3.1.3 测试频率对FeCuNbSiB非晶带材压磁性能的影响
• 3.1.4 测试温度对FeCuNbSiB非晶带材压磁性能的影响
• 3.1.5 相对湿度对FeCuNbSiB非晶带材压磁性能的影响
• 78Si₁₃B₉非晶带材'>3.2 Fe₇₈Si₁₃B₉非晶带材
• 3.2.1 FeSiB非晶带材的结构分析
• 3.2.2 三种表面状态下FeSiB非晶带材的阻抗值Z
• 3.2.3 测试频率对FeSiB非晶带材压磁性能的影响
• 3.2.4 测试温度对FeSiB非晶带材压磁性能的影响
• 3.2.5 相对湿度对FeSiB非晶带材压磁性能的影响
• 72Co₈Si₁₅B₅非晶带材'>3.3 Fe₇₂Co₈Si₁₅B₅非晶带材
• 3.3.1 FeCoSiB非晶带材的结构分析
• 3.3.2 三种表面状态下FeCoSiB非晶带材的阻抗值Z
• 3.3.3 测试频率对FeCoSiB非晶带材压磁性能的影响
• 3.3.4 测试温度对FeCoSiB非晶带材压磁性能的影响
• 3.3.5 相对湿度对FeCoSiB非晶带材压磁性能的影响
• 3.4 三种非晶带材压磁性能的比较
• 3.4.1 在同一频率下非晶带材压磁性能的比较
• 3.4.2 在同一温度下非晶带材压磁性能的比较
• 3.4.3 在同一湿度下非晶带材压磁性能的比较
• 3.4.4 在同一表面状态下非晶带材压磁性能的比较
• 3.5 本章小结
• 4 结论与展望
• 4.1 主要结论
• 4.2 本论文的创新点
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果