宁波材料所在铁磁性块体非晶合金研究方面取得重要进展

2011-10-19 14:03 来源: 中国科学院
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  铁基非晶软磁合金已被广泛应用于各类变压器铁芯材料,而铁磁性块体非晶合金因其兼具优异软磁性能和超高断裂强度,是潜在的结构和功能材料,正受到越来越多的关注。其中,采用非晶磁性合金材料作为芯体的传感器具有灵敏度高、频响好、功耗低和直流测量稳定性好等特点,而铁基磁致伸缩非晶合金传感器除了上述优点外,还可以测量物体位置的瞬间微小变化,因而可用于微位移和液面高度等的测控。但是传统铁基非晶合金饱和磁致伸缩低(小于40×10-6),且受非晶形成能力的影响,只能制备出带材和丝材,应用领域受到限制。

  中科院宁波材料技术与工程研究所沈宝龙课题组通过大量实验研究,选择合适的铁基非晶合金体系和适量的稀土元素掺杂,成功探索发现具有大非晶形成能力和高饱和磁致伸缩的铁磁性块体非晶合金。该合金可制备出直径为4毫米的非晶合金棒材,其饱和磁致伸缩系数达到65×10-6(图1),超过了任何已知铁基非晶合金所具有的最大磁致伸缩值。此外,该铁基块体非晶合金体系具有100 K的大过冷液相区(图2),因此可在该温度区间内像塑料一样进行形状复杂的超塑性加工。同时,该铁磁性块体非晶合金体系还具有0.65-0.86 T的饱和磁感应强度,超过7000的初始磁导率,以及3800-4000 MPa的超高强度。其优良的综合性能使之有望成为磁致伸缩传感器芯体材料。

  相关结果发表在AIP ADVANCES 1, 042110 (2011)上,申请了中国发明专利(申请号:201010260501.5),并已被列入工信部新材料产业“十二五”重点产品目录(产品编号:388,产品名称:其他高性能磁致伸缩材料)。相关内容还分别在2011年韩国物理学会春季年会(4. 13-15,2011, 大邱,韩国)、2011年国际先进材料制造与加工会议(THERMEC’2011, 8. 1-5, 2011, 魁北克,加拿大)上作了邀请报告,在2011年欧洲材料年会(EUROMAT 2011, 9. 12-15, 2011, Montpellier, 法国)上作了亮点报告。

  该研究得到国家863计划(2007AA03Z102)、国家杰出青年科学基金(50825103)、以及中科院项目百人计划(KGCX-2-YW-803)的支持。

   

图1:该非晶合金系外加磁场与磁致伸缩关系图

图2:该非晶合金系DSC曲线图