21327782
- 1. 维普资讯 http://www.cqvip.com
第35卷 第 2期 稀 有 金 属 材 料 与 工 程 Vo . , o 2
135 N .
2 06伍
0 2月 RARE M ET L MATER I
A ALS AND
ENGI EERI
N NG Fe u r 2 6
br ay 00
F . . .i
eCuNbS.B快 淬 带 中 的 巨磁 阻抗 效 应
薄
秦宏伟 ,胡季 帆 ,李 波 2
,张瑞 红
( .山东 大学 , 山东 济南 2 0 0 )
1 5 1 0
r . 铁 研 究 总 院 ,北 京 1 0 8 )
2 钢 00 1
摘 要 :在 F . u N . i 材 料 中适 当增 加 C
eC . b S. B u的含 量 , 可 以使 淬 态 薄 带 纳 米 化 。随 薄 带 中 Cu含 量 的 增 加 ,在 淬 态 薄
带 F ,5 C x 3 i 9 可观 察 到 巨磁 阻 抗 效 应 的 增 强现 象 。 高 C
e uNbS 。 B 中
4. 35 u含 量 ≥2 试 样 的 磁 导 率 的 变 化率 要远 大于 低 C
) u
含量 ≤ 1 )试 样 的相 应 数 值 。磁 导 率 变化 的 大 小 与磁 阻抗 效 应 相 关 。高 c
.5 u含 量 有 效 增 加 了软 磁 a F S )立方 相 的
- c( i
成 核 ,提 高 了淬 态 薄带 材 料 的软 磁性 。
关键 词 :F . uN . i 合 金 ;快 淬 薄 带 : 巨磁 阻抗 效 应
eC . b S.B
中 图法 分 类 号 :T 3 .
G1 98 文 献 标 识 码 :A 文 章编 号 : l 0 -8 X(0 6 0 - 2 00
0 2 1 5 2 0 ) 20 7 - 3
为 2mm。取 6
0mm 长 的快淬 薄带用 于纵 向磁 阻抗测
1 引 言
量 。磁 阻抗 数据 由 4 9 阻抗分 析仪 在常温 下测 得 。
2 4A
随着 计算 机 、信息 、汽 车工业 、机 器人 技术 等领 直 流 磁场 由霍姆 赫 兹 线 圈提 供 。 电流 幅值 保 持 在 2
0
域 的发 展 ,需要 高性能 磁头和 磁 性传感 器 。近来 巨磁 mA。 向磁场 下相对 磁 导率 的变化 是利用 等效 阻抗法
横
阻抗 效 应 ( 材料 中通 一高频 交 流 电流 ,材 料 阻抗 随
在 借 助 阻抗分 析仪测 得 ,其直 流磁 场垂 直于 样 品的长度
施 加 的直流磁 场而 显著 变化 )得 到人们 的 高度重 视 。
方 向 。采 用 D Ma - r 型 x 射 线粉 末衍射 仪 ,采用
/ x B
该 效应 具有 高灵敏 、快 响应 、无接 触 、无磁 滞 、小尺 C . 辐射 测量 薄带材 料 的 x 射线 衍射谱 图。
u
寸 的优 点 ,具 有广 阔 的应用前 景 。 由于 交流 电流 可 以
3 结 果 与 讨 论
调 制 、解调 、滤波 、共 振 、振 荡 ,所 以其应 用扩 展性
很强 。 自从 日本学 者 Mo r 等人 【在 F C SB非 晶丝
hi 1】 eoi 图 l显示 的是 淬态薄 带 F 75 uN 3i . 9
e1C 3 b Sl5 的磁
. 3B
上首先 发现 巨磁 阻抗效 应 以来 ,巨磁 阻抗 材料及 规律 阻 抗 GMI )( ( - () Z0 ,磁 电 阻 G ) (
( = zH)Z O) ()
z - / MI =
得 到 了深入研 究 ,该 效应在 丝状 材料 、薄 带 、薄膜材 -
R O) ()
() R O ,磁 电抗 GMI ) ( H)X O) ()
/ ( =X( - () X O 随频 率
X /
料上都 能观 察到【 7 目前 国 内外 报道 的铁 基 巨磁 阻抗
】
 ̄。 的 变 化 关 系 ,这 里 外 加 直 流 磁 场 H= 12A m 。 低 频
76 / 在
薄带 的纳米 化基 本上都 需 要一个 非 晶退火 过程 ,即在 5 H 下 , 磁 电 抗 或 磁 电 感 效 应 非 常 强 ,可 高 达
0kz
适 当温 度下退 火形 成纳 米 晶薄带 【 】 实 际上纳米 晶化
5。
’
6 一
7 .%, 主 要 源 于 磁 导 率 在 直 流 磁 场 下 的 减 小 。而 此
29
可 以通 过选 择适 当 的快 淬甩 带速 度而 得到 。这种 无 需 时磁 电阻仅 为 - .
21%,相 比而言 很小 。 由于在低 频 下
退 火 的直接快 淬纳 米化 技术在 NdF .
.eB快 淬永 磁薄 带 电阻值 尺 远大 于 电抗 值 材 料 阻抗为 电阻所 控制 ,
方 面 已经得 到 了充分 的应用 。本 研究报 道 了未经 退火 故 磁 阻抗也 较小 ,在 5 Hz下为 一 .
0k 22%。随频率 增
的 F . uN .i 快 淬带 中 的巨磁 阻抗效 应 。发 现适
eC . b S.
B 强 ,磁 电抗 效应减 弱 ,而磁 电阻效应 首先 增强 ,在 高
当 高 含 量 铜 的 添 加 有 利 于 F . u NbS. 快 淬 带 的 纳
eC . .i B 频 下又 逐渐 减弱 。弱 化 的磁 电抗 效应 源 于有效 磁 导率
米 晶化 ,并 改善 了磁场 下磁 导率 的变 化率 ,提 高 了材 随 频 率 的 增 加 而 减 小 。 增 强 的 磁 电 阻 效 应 主 要 是 由 于
料 的 巨磁阻抗 效应 。
趋 肤 效 应 的 缘 故 。磁 阻 抗 效 应 是 磁 电 阻 、 磁 电 抗 效 应
的合 效应 ,由于 MHz 率下 的阻抗 是正 比于 磁导 率和
频
2 实 验
频 率积 的平 方根 ,所 以磁 阻抗 效应 的随 频率变 化 的峰
F 75C b S15 9由真 空 甩 带 技 术 制 备 而 得 。
e4. uN 3i
3B 值 现象 是与 磁导率 、趋肤 效应 竞争相 关联 。
其快淬 速率 为 4 /,其薄 带厚度 约 为 2 m,宽度
0m s 0la 图 2显示 的是 淬态 薄带 F 7 C x 3 i . 9
e4 uNbS15 的在
3B
收到初 稿 日期 :2 0 .22 ;收 到修 改稿 日期 :2 0 .60
0 4 0 .7 0 40 —7
基 金项 目: 国家 自然 科学 基金 资助 ( 0 7 0 6
5 2 13 )
作者简 介 :秦宏 伟 ,女 ,1 5 年 生 ,教授 , 山东大 学物 理与 微 电子学 院 ,晶体 材料 国 家重 点实验 室 , 山东 济 南 2 00 ,电话 :
95 5 10
0 3 -5 7 3 -5 5 - alh qn d . u n
5 8 6 0 58 0 ,E m i w i@sue .
1 : d c
- 2. 维普资讯 http://www.cqvip.com
第 2期 秦 宏伟 等 :F . uN . i 快 淬薄 带 中的 巨磁 阻抗 效应
eC . bS. B ・7 ・
2 1
磁 场为 7 6 / 下 的磁 阻抗 最大 变化率 [ ( - ()
12 m
A ( Z0)
Z /
z 0】 随 C
() u含量 的变化 关 系 。淬态 薄 带 x 1
=.0的磁
阻抗 效应 较低 ,只 有一 46 %。随 C
f .5 u含 量 在薄 带 中
的增 加 ,可 观察 到 淬态 薄带 的磁 阻抗 效应 有 一增 强 ,
在 x 25 时 [ ( 一 () 0 】。 - 59 , = 时
=. ( Z0) ) 啊 .% 3
Z / =3
[ ( — () Z0】。 一 63 。 如 此 大 的 磁 阻 抗 效 应
( l 0) () 2 .%
Z Z / =
般 出现 在 退火 的 F . uNbS.
eC . . iB纳 米 晶薄 带 。淬态
一
薄 带 F 75 uNb SI5 9( = ) 的 x 射 线 衍射 谱 示
e1C 3 3i _
. 3B 3
于图 3。从 图中可 以明显 观 察到 . e( i 晶化 峰 。
F S) Cu Co tn , /t
ne tx a%
根据 S h r r
c er 公式 计 算 出晶 粒大 小 约为 l m。这 与
e 3a
FNE T 退 火 晶化 的薄 带试 样 的 .e( i
I ME F S )晶粒 大 图 2 淬 态 薄 带 F 75 C  ̄ b S 5 9 在 磁 场 为 7 6 A/ 下 的
e4. uN 3 i B 的
12 m
小f l m) 当[。 现在 F . uNbS.
约 0n 相 8 发
1 eC . .iB薄 带材 料 磁 阻 抗 最 大 变化 率 【 ( — () Z 0 】 随 c
( Z0 ) ( )
Z / u含 量 的 变
中适 当增 加 Cu的含 量 ,可 以使 淬态 薄 带纳 米 化 ,而 化 关 系
且可 得 到较 高 的 巨磁 阻抗 效应 。这意 味 可 以采用 直 接 Fi 2 Th o e e n nc xi u a eoi
g. eCu c ntntd pe de eoft ma m m m gn t m・
he
甩 带 的 方 法 得 到 软 磁 纳 米 材 料 , 这 是 一 种 制 备 p d n e【Z 卜Z 0 ) ( ) frF 75 Nb S 15 9
e a c (( ( ) Z 0 】 o e4 C
/ 3 i B
3
F . uNbS. 纳 米 材 料 的 新 方 法 。 可 认 为 C 在
eC . .iB u a a trb nsun rH=7l m .
sc s i bo de 62A/
F . uNb S. 淬 态 薄 带 中 , 有 利 于 . e ( i 的 成
eC . .i B F S)
核 ,这 与 Cu在 F . uNb S. 退火 晶化 试 样 中 的作
eC . .i B
用 是类似 的。
0 2 /。
8()
图 3 淬 态 薄带 F 75 uNbS B 3
e1C 3 3i 9(= )的 x 射 线衍 射 谱
5
Fi 3 X ・a i r c i at r rF 7 Cu N b Si35 9 ( 3)
g. r y d f a ton p te n f e 1
o 5 3 3 l B .
a a trb n
sc s i bo
j|
MHz
一
图 l 淬 态薄 带 F 75 uNbS l5 9 磁 阻抗 GMI )
e1C 3 3 i 的
B
3 ( ,磁 电阻
Z § 一
G ()
MI ,磁 电抗 GMI ) 频 率 的 变化 关系 ( 加 直 流
R
磁 场 H= 6
7l2A/
m
( 随
X 外
一
差
差
一
Fi 1 Fr q nc e en e eo a n oi p da c ,m a neo e
g. e ue y d p d nc fm g et m e n e g tr ・ S 一
ssa e a d m a neO e t nc fF T Cu N b Si35
itnc n g tr aca e o e l 5 3 3 l B9
a at ib n 爿。7 2A/
sc s b o s _ m)
r f l6 ^ X
图 4 淬 态 薄 带 F 7 5C 3 i B 的磁 导 率 在 横 向磁 场
e4. uNbS 5 9
.
图 4显示 的是淬 态薄 带 F 75C x 3 i . 9
e4. uNbSI5 的磁
. 3B H= l 2 / 下 的变 化 率 与 薄 带 中 C
76 Am u含 量 的 变化 关
导率在 横 向磁 场 7 6 / 下 的变化 率 与薄带 中 C
l2A m u 系( 中 :( (
其 , () () ( ( — ( ) ()
0) 0, r ) 0
0/
含量 的变化 关 系 ,其 中( 一 -) 0 ,( ( —
( () () I
0/ 分 别 表示 磁 导 率 的 实 部和 虚 部 的 变 化 率)
() , )
0) ( 分别 表 示磁导 率 的实部 和虚 部 的变化 率 。很
/ 0 Fi 4 Th o e e e e eofc a er to oft e la
g. eCu c ntntd p nd nc h ng ai r a nd
he
明显 高 Cu含量 ≥2试样 的磁 导率 的变化 率 要远 大于
) i a n r e m e bii f rFe 45 Cu N b Si35 sc s
m gia y p r a lt o 7 ’ x 3 l B9a a t
y .
J
低 Cu含 量 ≤1 ) 样 的相应 数值 。这 与观 察到在 巨
.试
5 rb n u e =7l 2A/
ibo nd rH 6 m
磁 阻抗效 应随 薄带 中 C 含量 的增加 存在 一个 增强效
u
应 是一致 的 。 巨磁 阻抗效 应 是磁场 通 过影 响材 料 的横 的阻抗 。磁 导 率变化 的大 小与磁 阻 抗效应 紧 密相关 。
向磁化 率而 改变 了材料 的趋 附深度 ,进而 改变 了材料 当然 除横 向磁 导率 以外 ,材料 的 电阻率 、 各 向异性 、
磁
- 3. 维普资讯 http://www.cqvip.com
・7
22・ 稀 有 金属 材 料与 工程 第 3 卷
5
涡流等 也 影响材料 的磁 阻抗 数值 。而 材料 磁导 率 的变
化 与材料 的 软磁特 性 相 关 。实 验 结果表 明高含 量 C
u 参 考 文献 R frn e
eee cs
有效增 加 了aF S )的成 核 ,提高 了材料 的 软磁性 。
-e( i [】 hi , w s i aK Y s ia a .E ET a s g [ ,
1 Mo r K Ka ah m , o hd Y e 1I E r n Ma n J
t ]
但 由于纳米 材料 具有较 大 的脆 性 ,难 以将 试样卷 成环 1 9 , 8() 3 5
92 2 5: 10
状试样 而不 能直接 测 出淬态 薄带 F 7 C x 3 i . 9
e4 uNb l5
S 3B [】 e c , e o t , e c t 1A p P y e [ ,
2 B a hR S B r wi A E B a hR Se a. p l h s t J
k z L t]
磁导率 的绝对 值 。
1 9 , 4(6 : 6 2
94 6 2 )3 5
[】P nn ’ h i B s i e a . p l h s l 9 4
3 a iaL V Mo r K, u hd K t 1 JA p y [ ,1 9 ,
a P J
4 结 论
7 (0 : 8
61)6 9
1
1
1在 F . uN .i
eC - bS.B材料 中适 当增 加 Cu的含量 ,
[】 , h n , n H e a . h sD A p h sJ 2 0 , 3
4 HuJ Z a g L Qi t 1JP y p l y [ , 0 0 3
e ]
可 以使 淬态 薄带纳 米化 。高含 量 Cu有 效增 加 了aF
-e () L4
5: 5
(i
S )的成核 。
【1Kn b lM,S h e m k rJ in c e ta . t c
5 o e c o n a e ,Sn e k r J P e 1 Mae S i
r
2 随 薄 带 中 C 含 量 的 增 加 , 在 淬 态 薄 带
) u E g J 19 , 2 - 2 : 4
n [ , 9 7 A2 6 2 8 5 6
]
F7 C x 3i_
e uNbSl5
4 3B9中可观 察 到 巨磁 阻抗 效应 的增 强 [】Q n H n w i 宏 伟 )
6 i o g e( 秦 ,Ha a( 涛)e a.R r tl
n T o韩 t 1 ae Mea
现象 。 Maeil ad E gn ei ( 有 金 属 材 料 与 工 程 ) 】 0 5
t as n n ier g 稀
r n [,2 0,
J
3)在 淬态 薄带 F 7 C x bS l5 9
e uN 3 i _ 中,高 C
4 3B u含 3 (2 :1 7
4 1) 8 5
量 i2
> )试 样 的磁导 率 的变 化率 要远 大于低 Cu含量 [】L u d n ( 国栋 ) R r tl t il a d E gn e ig
7 i oo g李
G . ae Me e as n n ier
a Ma r n
≤ 1 )试样 的相应 数值 。磁 导率 变化 的大 小 与磁 阻
.
5 ( 有 金 属 材料 与 工程 ) 】2 0 , 11:
稀 [ , 0 2 3 () 1
J
抗效 应相关 。高含 量 Cu有利 于 b caF S)的结 晶
c -e( i [】 o hz wa O u , a u h JA p e y [ , 9 8 6
8 Y si a g maS Y ma c iK. p l h sJ 1 8 , 4
]
析 出,提高 了材料 的软磁 性 。
(O : 0 4
1)6 4
Gi n a n t i pe a c f c n Fe Cu Nb S - a - s b ns
a tM g e o m d n e Ef e ti - - - iB s Ca tRi bo
Qi n we , i n 1 Zh n io g
nHo g i HuJf
a LiBo , a gRuh n
( . h n o gU ies y J a 5 0 C i )
1 S a d n nv ri , i n2 0 , hn
t n 10 a
(. et lrnadSel eerhIs tt B rn 0 0 1C ia
2 C nr o n t sac tue e ig10 8, hn)
aI eR ni ,
Ab ta t
s r c :Na - r t li ai n i -
no c ysalz to n Fe Cu- b- iB sc s i bo a bti edby i c e i g Cu a d ton. ih i r a i g Cu c n e ,
N S — a - a trb nsc n be o a n n r asn d ii W t nc e sn o t nt
h g a t
t e i n ma e o m p da c e e t n
gn t i e n e f c i Fe Cu Nb— -
- - SiB a - a t i bo i e ha c d. The ha ge ai o t e l nd m a na y
s c s rb ns s n n e c n r tos f boh r a a i gi r
p r e bii f rt eFe 45x Nb3 t 5 9 sc s r b n r lre i ihC o tn
e m a lt o 7 -
y h .
Cux Si3 B -at i o s e ag r t hg u c ne t
.
a b a wh ≥2 ta o e i we C o tn ≤ 1 )
) h nt s t l r uc ne t
h w ho ..
5
T e c a g f e e b l o n c e t h i n g e o mp d n e e e t Th i h Cu e e n si h sc s b o e e t ey
h h n eo r a i t i c n e t d wi t e g a t
pm i s
y h ma n t i e a c f c . e h g l me t t e a a tr b n
n i f c i l
v
e h n e en ce to ft es f a- e ( i e h s , mp o ig s f ma n tcp o e t s
n a c st u la i n o o t F
h h S )b ep a e i r v n o g e i r p ri .
t e
K e o ds
yw r :Fe Cu-
- Nb- - alo ;a - a trbb ;gint a e o mpe n ee e t
SiB l y s c s i on a gn t i
m da c f c
B o rp y Q n Ho g e,P oe sr c o l fP y i n co l t n s tt Ke a o a r o rs l t i s h n o g
iga h : i n w i r fso,S h o h s sa d Mir e cr i ,Sa y L b rty f rC t e a ,S a d n
o c e o c e o y a Ma r l
U iesy J a 5 10 PR C iaT l0 8-3 -5 73 -5 5 Ema :wqn d . uc
nv r t i n 0 0 , . . hn , e: 0 65 8 6 0 580 , - i h i@sue .
i, n 2 1 l d n