寧波材料所在非晶軟磁合金綜合性能調控方法研

  寧波材料所在非晶軟磁合金綜合性能調控方法研究自若宏論中獲系列進展

鐵基軟磁非晶合金在變壓器、電機、傳感器等電力電子器件中具有廣闊的應用前景,是重要的節能和綠色環保新原料。軟磁功能和力學變形才能是影響非晶合金應用的兩個重要要素。普通來說原始非晶合金樣品力學變形才能很好,但是非平均制備過程凍結的殘餘應力會使軟磁功能變差。退火能够降低殘餘應力,大幅进步軟磁功能,但往往會使非晶合金變脆。退火過程次要是使用弛豫現象調控非晶合金功能,但是非晶合金的弛豫形式十分復雜,差别弛豫形式之間也存在耦协作用。研讨非晶合金中的弛豫現象,明確差别弛豫形式對功能的影響規律及其微觀物理機制,對解決差别功能之間顧此失彼的問題具有非常重要的意義。

  

寧波原料技術與工程研讨所磁性原料與器件重點實驗室的宋麗建、何娜娜和歐陽酥等在研讨員王軍強和副研讨員霍軍濤等人的指導下,自2015年起圍繞非晶合金的等溫弛豫行為及其對磁功能的影響規律和微觀機制進行瞭深化的研讨,相關结果和專題於2018年上半年相繼發表並申請專利。首先,使用高精度、超快升降溫速率的閃速掃描量熱儀(Flash DSC),系統研讨瞭差别合金體系在等溫退火處理條件下的弛豫動力學行為。發現等溫退火過程不是單一的弛豫形式,而是存在從β弛豫向α弛豫的轉變過程(見圖1)。即低溫短時間退火時,非晶合金經歷β弛豫,當退火溫度足夠高或许退火時間足夠長則會觸發α弛豫行為。這種等溫轉變過程是陈列疏松區域自在體積的湮滅使得原子協同運動增強惹起的。這些結果标明能够實現非晶合金中差别弛豫形式的精準調控,相關文章發表於Intermetallics 93, 101–105 (2018)。

  

他們進一步通過精準操纵鐵基非晶合金中的弛豫形式,發現β弛豫階段能夠无效改善軟磁功能(矯頑力降低,磁導率降低),同時坚持优良的力學功能;α弛豫階段對軟磁功能沒有明顯影響,矯頑力和磁導率根本坚持不變,但力學變形才能變差,非晶合金變脆(見圖2) 。以上任务标明,差别弛豫形式對非晶合金差别功能的影響規律差别,通過精準操纵非晶合金中的弛豫形式,能够解決差别功能之間顧此失彼的問題,實現綜合功能的进步。相關任务正在整理投稿中,已經申請國傢發明專利(201810310296.5)。

  

鑒於β弛豫與但是,此次裁員卻讓知乎的眾多題目暴露在群眾面前微觀結構不均勻性的關系,以及宏觀磁功能與微觀磁疇結構的關系,為瞭進一步研讨β弛豫影響軟磁功能的微觀機制,該團隊研讨瞭磁疇運動與結構不均勻性之間的耦协作用。通過原位研讨納米壓痕周圍磁疇壁在外加磁場下免責聲明:本文僅代替作者團體觀念,與有關的運動,發現非晶合金磁化由磁疇壁的移動決定。距離納米壓痕越近,磁疇壁越難移動,意味著磁導率越低。使用振幅調制原子力顯微鏡(AM-AFM)研讨瞭壓痕周圍的微觀不均勻性,發現距離壓痕越近,其黏滯損耗能量越大,這與非晶合金中的剪脹變形機制相關。並原位研讨瞭在拉伸狀態下的微觀不均勻性,發現外應力與黏滯損耗能量之間存在線性關系 。基於以上實驗結果,他們發現磁疇壁移動才能與黏滯損耗能量之間存在明顯關聯性(見圖3)。該關系能够用磁彈耦合理論進行擬合,擬合結果标明該軟磁非晶合金中的磁疇壁厚度約為36nm,與粘彈性比均勻性特征尺度相近。相關結果發表於Phys. Rev. Materials 2, 063601 (2018)。

  

以上研讨結果證明非晶合金在等溫退火過程中存在差别弛豫形式轉變,明確瞭β和α弛豫對磁功能和力學功能的影響規律,以及β弛豫影響磁功能的微觀機制。該結果在非晶合金中具有普適性,无望應用於實際生產過程,實現非晶合金綜合功能的提升。

  

以上任务遭到國傢自然科學基金面上項目和青年項目、浙江省自然科學基金傑出青年基金、中科院百人計劃項目和國傢重點研發計劃項目的撑腰。

  

  

圖1 弛豫激活能隨著退火溫度和退火時間的演化規律證明存在從β弛豫向α弛豫的轉變過程

  

  

圖2 等溫退火過程中軟磁功能和變形才能隨著退火時間的演化規律

  

  

圖3 納米壓痕周圍磁疇結構,粘彈性不均勻性結構,磁疇壁移動才能與黏滯損耗能量之間的關聯性規律及磁彈耦协作用理論擬合結果

  

 

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