本文關鍵詞：Fe基復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶的GMI效應與交流磁化特性研究

  更多相關文章： 復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶 GMI效應 化學沉積 磁控濺射 退火 磁導率

【摘要】：本文選取Fe67Co18Si11B4和Fe73.5CulNb3Si13.5B9兩種鐵基非晶軟磁合金薄帶為基底,采用磁控濺射Ni非晶磁性層和化學沉積NiP非晶磁性層兩種不同工藝制備出3種復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶,通過退火有效的改善了Fe73.5CulNb3Si13.5B9非晶軟磁合金薄帶和Fe73.5CulNb3Si13.5B9/NiP復合結(jié)構(gòu)軟磁薄帶的磁學性能,系統(tǒng)考察了復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶的結(jié)構(gòu)變化對阻抗效應的影響以及其他方面動態(tài)交流磁化特性的影響。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.采用磁控濺射物理工藝在Fe67Co18Si11B4及Fe73.5CulNb3Si13.5B9非晶軟磁合金薄帶上濺射Ni非晶磁性層,制備復合結(jié)構(gòu)薄帶,用HP4294A阻抗分析儀測量樣品阻抗值,分析濺射層厚度對薄帶巨磁阻抗效應的影響;通過AFM表征設備觀察薄帶的微結(jié)構(gòu),分析薄帶表面粗糙度對薄帶GMI效應的影響。2.采用化學沉積方法在Fe73.5CulNb3Si13.5B9非晶軟磁合金薄帶上沉積NiP非晶磁性層,制備復合結(jié)構(gòu)薄帶。測量樣品的阻抗效應、磁導率及薄帶磁滯回線等動態(tài)磁性參數(shù);分析沉積層厚度對薄帶阻抗效應、磁導率、品質(zhì)因數(shù)及磁滯回線的影響,通過AFM表征設備觀察薄帶的微結(jié)構(gòu)變化。3.分別對Fe73.5CulNb3Si13.5B9非晶軟磁合金淬態(tài)薄帶及經(jīng)化學沉積10分鐘、沉積層厚度為1.5um的Fe73.5CulNb3Si13.5B9/NiP復合結(jié)構(gòu)薄帶進行退火,通過AFM樣品形貌表征設備研究退火后樣品的微結(jié)構(gòu)的變化,分析應力變化對材料的阻抗效應和磁導率的影響。通過本文的研究,我們發(fā)現(xiàn)磁控濺射物理方法制備的Fe67Co18Si11B4/Ni復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶,在濺射厚度為200nm,頻率f=18.86MHz時取得最大阻抗值,為45.75%;相較于淬態(tài)合金阻抗值有一個數(shù)量級提升;特征頻率fmax增大,提升到10MHz,提高了材料的應用頻率�；瘜W沉積NiP非晶磁性層的方法得到的Fe73.5CulNb3Si13.5B9/NiP復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶,以化學沉積10分鐘、沉積層厚度為1.5um的復合結(jié)構(gòu)薄帶阻抗值得到最大幅度的提升,在f=9.48MHz、Hex=-5.1Oe時獲得12.9%的最大值;以化學沉積15分鐘、沉積層厚度為2.25um的復合結(jié)構(gòu)薄帶,初始磁導率和品質(zhì)因數(shù)提高幅度最大,最大值為μ(1kHz,0.05A/m)=2762,品質(zhì)因數(shù)Q=36.8。退火工藝可以顯著增強薄帶的GMI效應,復合結(jié)構(gòu)薄帶GMI效應提高幅度更大,磁性能更加優(yōu)異;最大阻抗值的頻率也得到提高,為薄帶在高頻領域的應用提供了可能。論文通過物理和化學兩種表面處理工藝,提高了非晶軟磁材料的磁性能,對磁傳感器的發(fā)展以及應用有一定的指導意義,有助于研制出具有更高阻抗比,優(yōu)異交流磁化特性的復合結(jié)構(gòu)材料來替代傳統(tǒng)軟磁材料,同時通過優(yōu)化復合結(jié)構(gòu)薄帶制備工藝條件,為提供高阻抗、高磁導率、高品質(zhì)因數(shù)磁性材料的研究打下基礎。
【關鍵詞】：復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶 GMI效應 化學沉積 磁控濺射 退火 磁導率
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG132.271
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 鐵基非晶軟磁合金薄帶概述9
• 1.2 巨磁阻抗效應概述9-10
• 1.3 GMI效應的影響因素10-14
• 1.3.1 趨膚效應對GMI效應的影響11
• 1.3.2 疇壁位移和磁疇轉(zhuǎn)動對GMI效應的影響11-12
• 1.3.3 樣品表面粗糙度對GMI效應的影響12
• 1.3.4 磁導率對GMI效應的影響12
• 1.3.5 驅(qū)動電流頻率對GMI效應的影響12-13
• 1.3.6 外加直流磁場對GMI效應的影響13-14
• 1.3.7 幾何尺寸對GMI效應的影響14
• 1.4 復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶的發(fā)展及應用14-15
• 1.5 磁控濺射物理方法概述15-16
• 1.6 化學沉積技術概述16
• 1.7 本文研究的內(nèi)容及其意義16-18
• 第二章 復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄膜制備方法及表征18-27
• 2.1 非晶軟磁合金薄帶的制備18-19
• 2.2 磁控濺射物理方法制備復合結(jié)構(gòu)薄帶工藝與設備19
• 2.3 化學沉積制備復合結(jié)構(gòu)薄帶工藝19-22
• 2.3.1 化學沉積技術原理20
• 2.3.2 化學沉積的工藝及配方20-22
• 2.4 真空退火22-23
• 2.5 磁性能測試裝置23-25
• 2.5.1 HP4294A阻抗分析儀測量裝置23-25
• 2.5.2 振動樣品磁強計25
• 2.6 薄膜表征設備25-27
• 2.6.1 原子力顯微鏡26
• 2.6.2 X射線衍射分析儀26-27
• 第三章 基于磁控濺射的復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶的磁性能研究27-36
• 3.1 Fe_(67)Co_(18)Si_(11)B_4/Ni復合結(jié)構(gòu)薄帶磁性能分析27-31
• 3.1.1 濺射層厚度對Fe_(67)Co_(18)Si_(11)B_4/Ni復合結(jié)構(gòu)薄帶阻抗效應的影響27-29
• 3.1.2 復合結(jié)構(gòu)薄帶Fe_(67)Co_(18)Si_(11)B_4/Ni的AFM表征29-31
• 3.2 Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9/Ni復合結(jié)構(gòu)薄帶磁性能分析31-34
• 3.2.1 濺射層厚度對Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9/Ni復合結(jié)構(gòu)薄帶阻抗效應的影響31-33
• 3.2.2 復合結(jié)構(gòu)薄帶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9/Ni的AFM表征33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-36
• 第四章 基于化學沉積的復合結(jié)構(gòu)軟磁合金薄帶磁性能研究36-49
• 4.1 化學沉積對Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9/NiP復合結(jié)構(gòu)薄帶磁性能的影響36-44
• 4.1.1 化學沉積對Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9/NiP薄帶磁導率及品質(zhì)因數(shù)的影響36-40
• 4.1.2 化學沉積對Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9/NiP薄帶GMI效應的影響40-41
• 4.1.3 化學沉積對Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9/NiP復合結(jié)構(gòu)薄帶磁滯回線的影響41-43
• 4.1.4 化學沉積樣品AFM表征43-44
• 4.2 退火對非晶軟磁材料磁性能的影響44-48
• 4.2.1 退火對Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶軟磁薄帶GMI效應的影響44-45
• 4.2.2 退火對Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9/NiP復合結(jié)構(gòu)薄帶GMI效應的影響45
• 4.2.3 退火對非晶軟磁合金及復合結(jié)構(gòu)合金初始磁導率的影響45-47
• 4.2.4 退火樣品AFM表征47-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第五章 總結(jié)與展望49-51
• 5.1 總結(jié)49-50
• 5.2 展望50-51
• 參考文獻51-58
• 發(fā)表論文和科研情況說明58-59
• 致謝59-60

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1 記者 張Z，

本文編號：708590