本文關(guān)鍵詞：軟磁材料的交流阻抗和微波特性

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【摘要】：本論文研究了金屬軟磁納米晶材料FeCuNbVSiB以及鈣鈦礦錳氧化物溶膠-凝膠La0.7Ba0.3Mn03中的巨磁阻抗效應(yīng),同時(shí)研究了鈣鈦礦錳氧化物L(fēng)a0.85K0.15MnO3與碳納米管混合物材料的吸波效應(yīng)。隨著世界科技的發(fā)展,金屬軟磁材料在世界工業(yè)化和信息化進(jìn)程中的基礎(chǔ)作用越來越重要,對金屬軟磁材料的開發(fā)利用也逐步深入和廣泛。FeCuNbSiB納米晶由于具有優(yōu)異的軟磁性能受到人們的高度關(guān)注。1992年日本學(xué)者M(jìn)ohri在非晶絲FeCoSiB上首先發(fā)現(xiàn)了巨磁阻抗效應(yīng)(GMI):在高頻下,發(fā)現(xiàn)材料交流電阻以及電抗都隨直流磁場敏感變化。隨后在FeCuNbSiB、FeZrCuB、FeZrB、FeNb B等納米晶材料以及薄膜材料上也觀察到了巨磁阻抗效應(yīng)。張延中等人較早提出適量的V替代Nb形成的FeCuNbVSiB內(nèi)米晶,也可以取得優(yōu)異的軟磁性能�？紤]到V比Nb便宜,因此FeCuNbVSiB納米晶軟磁材料具有重要意義。本論文研究目標(biāo)之一是探索FeCuNbVSiB納米晶軟磁材料中的巨磁阻抗效應(yīng)。本論文對Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9和Fe薄帶的結(jié)構(gòu)、磁性以及巨磁阻抗GMI效應(yīng)隨溫度的退火的變化規(guī)律,做了詳細(xì)的研究,并得到如下結(jié)論：(1) Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9 和 Fe非晶薄帶經(jīng)晶化退火處理,隨退火溫度增加,析出納米晶bcc a-Fe相,當(dāng)超過550℃,薄帶析出硬磁性的Fe2B相。(2) Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9和 Fe納米晶薄帶在退火溫度為550℃, GMI效應(yīng)值最高,即存在一個(gè)最佳退火溫度。隨著退火溫度的增加,納米晶bcc α-Fe相析出量增多,GMI效應(yīng)因此提高。而當(dāng)退火溫度超過550℃,具有較高磁各向異性的Fe2B相的析出,降低了GMI。(3)對于550度退火30分鐘Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9內(nèi)米品薄帶,在所加最大磁場Hmax=90 Oe下,其50 kHz 下△X/X(90 Oe)可達(dá)到-340%,700 kHz時(shí)△Z/Z(90 Oe)有最大值-73%。2MHz下,△R/R(90 Oe)為-90%(4)對于550度退火30分鐘的Fe內(nèi)米品薄帶,在50 kHz下,△X/X(90Oe)可達(dá)到-500%,f=700kHz下,GMI效應(yīng)值有最大值,△Z/Z(90 Oe)約為-121%。3MHz下,AR/R(90Oe)約為-150%(5)對于阻抗而言,在低頻下電阻其主導(dǎo)作用,由于趨附效應(yīng)隨頻率的增加而增強(qiáng),電感以及電阻部分隨頻率都增加。交流磁電阻在低頻下對GMI效應(yīng)起主導(dǎo)作用,而磁電抗則在高頻下對巨磁電阻效應(yīng)起主導(dǎo)作用。(6)我們還測量比較了不同退火溫度下的有效電感,發(fā)現(xiàn)電感在550度退火存在最大值。由于材料電感正比于材料有效磁導(dǎo)率的實(shí)部u’,這說明材料有效磁導(dǎo)率u’在550度退火存在最大值,這與550度退火存在最大的GMI是互相支持對應(yīng)的。巨磁阻抗效應(yīng)主要源于高頻下磁導(dǎo)率隨磁場的變化,這種變化改變了趨附深度,從而引起了阻抗的變化。我們測量了材料有效電感隨橫向磁場的變化,發(fā)現(xiàn)其材料有效電感變化率基本上隨頻率而下降,這說明巨磁阻抗不僅依賴于材料的磁導(dǎo)率的變化,而且依賴于趨膚效應(yīng),是兩者的綜合函數(shù)。(7)可以發(fā)現(xiàn)Fe_(73.5)Cu_1Nb_2V_1Si_(13.5)B_9和Fe納米晶薄帶巨磁電阻效應(yīng)值不僅與外場有關(guān),而且也與驅(qū)動(dòng)電流頻率有關(guān),在低頻下,阻抗值隨磁場單調(diào)下降,這主要是由于疇壁隨磁場的移動(dòng)。而在高頻下,隨磁場的增加,阻抗值先上升,然后出現(xiàn)一個(gè)正的峰值后又下降為負(fù)值。其峰值現(xiàn)象主要是由于橫向磁各向異性場存在的結(jié)果。發(fā)現(xiàn)Fe735Cu1Nb2ViSi13.5B9和Fe納米晶薄帶的負(fù)的GMI存在一個(gè)最佳的工作頻率,并非頻率越高GMI效應(yīng)值也越大。鈣鈦礦錳氧化物材料由于直流龐磁電阻(CMR)效應(yīng)收到人們的高度關(guān)注。然而鈣鈦礦錳氧化物材料的CMR效應(yīng)也存在一些缺點(diǎn),主要是其大的磁電阻主要存在于居里溫度附近或金屬-絕緣體相變溫度附近,而在室溫附近磁電阻并不算大。另外CMR效應(yīng)通常還需要很大的磁場才能實(shí)現(xiàn)。2000年人們首先在La0.67Bao.33MnO3燒結(jié)錳氧化物材料上室溫兆赫茲下觀察到了巨磁阻抗(GMI)效應(yīng),其磁響應(yīng)遠(yuǎn)靈敏于直流磁電阻效應(yīng),這為鈣鈦礦錳氧化物材料開辟了另一個(gè)研究領(lǐng)域。由于導(dǎo)電機(jī)制以及磁性來源的不同,錳氧化物材料中的巨磁阻抗效應(yīng)與金屬納米晶軟磁有所不同,需要進(jìn)一步研究。本論文用溶膠-凝膠法制備了La_(0.7)Ba_(0.3)MnO_3納米晶材料,研究了La_(0.7)Ba_(0.3)MnO_3的室溫和低溫巨磁電阻效應(yīng)。得到如下結(jié)果：(1)用溶膠-凝膠制備La_(0.7)Ba_(0.3)MnO_3樣品具有典型的鈣鈦礦菱方相(R3c空間群),樣品的居里溫度為350 K,高于室溫。(2)樣品在室溫下的本征性質(zhì)為金屬鐵磁性,阻抗隨頻率的增強(qiáng)而增大,表現(xiàn)出明顯的趨膚效應(yīng)特征。施加500 Oe的外加磁場下的磁電阻值△R/Ro在f=3 MHz處有最大值,為-59%；磁電抗效應(yīng)值△X/Xo 在f= 100 KHZ處有的最大值,為-61.4%；巨磁阻抗值△Z/Z0的最大值為-46.5%,出現(xiàn)在f=1 MHz處。而直流下,H=8000 Oe下△R/Ro僅為-10.7%。增加了錳氧化物的實(shí)用價(jià)值。(3)室溫下,直到頻率為20 MHz,我們都沒有發(fā)現(xiàn)阻抗與磁場存在峰值的現(xiàn)象,這說明錳氧化物L(fēng)a_(0.7)Ba_(0.3)MnO_3中橫向磁各向異性很小,幾乎難以觀察到。(4)低溫下,隨溫度上升,不加磁場下,交流電阻與電感均增大,而H=500 Oe時(shí),電感隨溫度增大卻有所下降。(5)低溫下低頻下,隨溫度上升,交流磁電阻△R/R0先下降,經(jīng)過一個(gè)最小值,然后上升,而高頻下,△R/R0均隨溫度上升而增強(qiáng)。而磁電感△X/X0基本上隨溫度上升而上升。但隨頻率的增加,△X/Xo下降。吸波效應(yīng)主要是材料有效的吸收電磁波,使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗掉,從而減少目標(biāo)的發(fā)現(xiàn),在軍事隱身以及民用技術(shù)方面存在廣泛應(yīng)用前景。已發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦錳氧化物以及碳納米管分別有吸波效應(yīng),但兩者的復(fù)合材料吸波效應(yīng)還沒有報(bào)道。本論文對不同厚度的La_(0.85)K_(0.15)MO_3與碳納米管混合物與石蠟的復(fù)合材料進(jìn)行了吸波研究。其中厚度為2.8mm時(shí),9-16 GHz寬頻譜范圍內(nèi)都存在較好吸波效應(yīng),反射損耗在12-18 dB.
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM27;TB383.1

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1 黃驊;;軟磁材料熱處理工藝分析報(bào)告[J];新技術(shù)新工藝;2006年02期

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4 趙占奎;鄧娜;昝朝;王明罡;;高性能軟磁材料的研究進(jìn)展[J];長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年05期

5 趙光;商燕彬;李慶;趙利明;陳麗莉;;軟磁材料在新能源和節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];磁性材料及器件;2012年05期

6 李穎達(dá);;軟磁材料和電源技術(shù)[J];海洋技術(shù);1980年01期

7 徐澤瑋;電源技術(shù)中應(yīng)用的軟磁材料發(fā)展回顧和分析(一)[J];金屬功能材料;2001年05期

8 李智勇;陳孝文;張德芬;;非晶納米晶軟磁材料的發(fā)展及應(yīng)用[J];金屬功能材料;2007年04期

9 王瑩;董威;孟林波;胡娟;;基于差值比較法的異形軟磁材料磁特性檢測方法研究[J];物理測試;2011年06期

10 張延忠,金慧娟;非晶態(tài)軟磁材料的損耗分析[J];科學(xué)通報(bào);1984年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王煥武;張正義;王會(huì)宗;李俊蓉;;金屬/介電質(zhì)復(fù)合軟磁材料研究[A];第三屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年

2 楊白;張蕾;于榮海;;高溫用鐵基復(fù)合軟磁材料的制備工藝與磁特性研究[A];2012中國功能新材料學(xué)術(shù)論壇暨第三屆全國電磁材料及器件學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

3 王曉敏;梁海泉;;軟磁材料特性參數(shù)測試[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2000）[C];2000年

4 張蕾;楊白;于榮海;;硅樹脂包覆復(fù)合軟磁材料的制備、界面結(jié)構(gòu)與使用性能研究[A];2012中國功能新材料學(xué)術(shù)論壇暨第三屆全國電磁材料及器件學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

5 丁鴻佳;;磁通門磁力儀用軟磁材料的噪聲[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

6 林國慶;張正義;王會(huì)宗;李俊蓉;;金屬/介電質(zhì)復(fù)合軟磁材料的磁導(dǎo)率研究[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

7 彭坤;楊棗;劉富生;胡愛平;唐元洪;;腐蝕對Fe基軟磁材料磁性能的影響[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅰ[C];2004年

8 馬德通;;利用電化學(xué)拋光改善軟磁材料加工表面質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)研究[A];第五屆全國電加工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（電解加工篇）[C];1986年

9 王治;何開元;張雅靜;程力智;;用環(huán)形試樣測定軟磁材料磁各向異性的研究[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅰ[C];2004年

10 陳國鈞;涂國超;呂瑋;;非晶納米晶軟磁材料研究和應(yīng)用新進(jìn)展[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 程依寶;非晶軟磁材料項(xiàng)目落戶三山[N];蕪湖日報(bào);2010年

2 記者 王懷;中西部最大軟磁材料技改項(xiàng)目竣工[N];四川日報(bào);2011年

3 高宏適;日本神戶制鋼新型純鐵軟磁材料的開發(fā)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2011年

4 ;軟磁材料 需求孕育機(jī)遇[N];上海證券報(bào);2005年

5 記者 陳傳武;“磁谷”啟動(dòng)大規(guī)模材料制造項(xiàng)目[N];中國化工報(bào);2011年

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1 王勇;粉末冶金法制備Fe-錳鋅鐵氧體基軟磁材料的研究[D];廣西大學(xué);2014年

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3 劉蘊(yùn)韜;納米晶軟磁材料Fe_73.5Cu_1Nb_3Si_13.5B_9中子衍射研究[D];中國原子能科學(xué)研究院;2000年

4 鄭坤;非晶納米晶軟磁材料電感參數(shù)測量儀的研究與開發(fā)[D];東北大學(xué);2008年

5 吳鵬飛;基于虛擬儀器的非晶納米晶軟磁材料動(dòng)態(tài)測量系統(tǒng)的研究[D];東北大學(xué);2008年

6 王瑩;退磁因子對軟磁材料靜態(tài)參數(shù)的影響研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

7 徐強(qiáng);軟磁材料直流磁特性測量中紋波的影響研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2010年

8 朱靜怡;軟磁材料結(jié)構(gòu)、各向異性及其高頻性質(zhì)[D];蘭州大學(xué);2011年

9 戴高鵬;水溶液中電沉積Fe基合金軟磁材料[D];湖南大學(xué);2003年

10 周磊;高Bs、低損耗軟磁材料研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2007年

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本文編號：1213292